削弱光學(xué)傳感器上環(huán)境光影響的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于削弱環(huán)境光對光學(xué)傳感器的影響，以及用于定量測量和補(bǔ)償環(huán)境光的傳感器系統(tǒng)和方法。該傳感器系統(tǒng)，包括：光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器包括指示分子、第一光電探測器、用于照射所述指示分子的光源，該光學(xué)傳感器還包括配置為發(fā)送無線信號的發(fā)射器；傳感器讀出器，該傳感器讀出器包括用于接收從所述傳感器發(fā)送的所述無線信號的接收器、用于將信息顯示給所述傳感器讀出器的用戶的用戶界面、以及用于檢測環(huán)境光的強(qiáng)度的第二光電探測器；以及與所述傳感器讀出器通訊的處理器，所述處理器被配置為從所述第二光電探測器接收數(shù)據(jù)并被編程為，如果來自所述第二光電探測器的數(shù)據(jù)表明所述環(huán)境光的強(qiáng)度大于預(yù)定閾值則向用戶發(fā)出警告。
【專利說明】削弱光學(xué)傳感器上環(huán)境光影響的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00480016745.1(國際申請?zhí)枮镻CT/US2004/011392)的中國專利申請的分案申請，該中國專利申請的申請日為2004年4月14日，發(fā)明名稱為“削弱光學(xué)傳感器上環(huán)境光影響的系統(tǒng)和方法”。
[0002]本申請要求享受2003年4月15日提交的第60/462，695號美國臨時專利申請的權(quán)利。
[0003]發(fā)明背景
[0004]1、發(fā)明領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明涉及光學(xué)傳感器，更具體地說，涉及一種用來削弱光學(xué)傳感器上環(huán)境光影響的系統(tǒng)和方法。
[0006]2、【背景技術(shù)】
[0007]光學(xué)傳感器是可用來探測被分析物(如氧、葡萄糖或其它被分析物)的濃度的設(shè)備。美國專利第6，330，464號描述了一種光學(xué)傳感器，在這里將其引入作為參考。
[0008]存在這樣一些情形，S卩，在有大量環(huán)境光(如，陽光燦爛的戶外)存在的環(huán)境中，需要使用光學(xué)傳感器。在某些情形下，大量的環(huán)境光可能對光學(xué)傳感器的精度產(chǎn)出負(fù)面影響。因此，需要能夠削弱環(huán)境光對光學(xué)傳感器功能的負(fù)面影響并且/或者能夠定量地測量和補(bǔ)償環(huán)境光的系統(tǒng)和方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明提供了用來削弱光學(xué)傳感器上環(huán)境光影響并且定量地測量和補(bǔ)償該環(huán)境光的系統(tǒng)和方法。
[0010]—方面，本發(fā)明提供了一種光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器具有能夠削弱到達(dá)光學(xué)傳感器的光電探測器的環(huán)境光量的特征。這些特征可被一起使用或單獨(dú)使用。例如，在一些實施例中，本發(fā)明提供了一種光學(xué)傳感器，其中用于連接該傳感器的電元件的電路板由一種不透明材料(如不透明鐵氧體)制成，這與通常的氧化鋁陶瓷電路板形成對比。在某些實施例中，光學(xué)傳感器的光電探測器被安裝在電路板的底側(cè)，并且在電路板內(nèi)打孔，以便為指示分子發(fā)出的光線到達(dá)光電探測器提供路徑。
[0011]在另一方面，本發(fā)明提供了使用和植入光學(xué)傳感器的方法，這些方法可以一起使用或單獨(dú)使用，并且能夠減小光學(xué)傳感器上環(huán)境光的影響。
[0012]例如，在一方面，本發(fā)明提供了一種方法，該方法包括以下步驟:照射指示分子，從而使指示分子發(fā)光；在指示分子被照射時的一個時刻，確定在到達(dá)光電探測器的光量，從而確定環(huán)境光和指示分子發(fā)出的光到達(dá)光電探測器的總量；停止照射指示分子；停止照射指示分子之后，確定到達(dá)光電探測器的光量，從而確定環(huán)境光到達(dá)光電探測器的光量；以及通過從第一次確定的光量中減去第二次確定的光量來確定從指示分子發(fā)出的光到達(dá)光電探測器的光量。
[0013]在另一方面，本發(fā)明提供了一種改良的傳感器讀出器和操作該傳感器讀出器的方法。例如，在一方面，本發(fā)明提供了一種由傳感器讀出器執(zhí)行的方法，包括的步驟有:確定環(huán)境光的強(qiáng)度；確定環(huán)境光的強(qiáng)度是否大于一個預(yù)定的閾值強(qiáng)度；如果確定了環(huán)境光的強(qiáng)度大于該預(yù)定閾值強(qiáng)度，則向用戶發(fā)出警告。
[0014]下面參照附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)勢以及本發(fā)明的優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)和操作。
[0015]附圖簡述
[0016]并入在此并且成為說明書的一部分的附圖和文字描述一起，用于幫助闡明本發(fā)明的各種實施例，并且進(jìn)一步用于解釋發(fā)明的原理以及使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明。圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能上相似的元件。另外，附圖標(biāo)記最左端的數(shù)字表示該附圖標(biāo)記第一次出現(xiàn)時所在的圖。
[0017]圖1表不根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光學(xué)傳感器。
[0018]圖2表示根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的光學(xué)傳感器。
[0019]圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電路板的頂面。
[0020]圖4表不根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光電探測器的視場。
[0021]圖5表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的已經(jīng)植入到患者體內(nèi)的傳感器。
[0022]圖6表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的帶有懸臂支架的傳感器。
[0023]圖7表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的傳感器讀出器的功能框圖。
[0024]圖8是一個流程圖，用于闡述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的，可由傳感器讀出器完成的過程。
[0025]圖9是一個流程圖，用于闡述用來削弱環(huán)境光對由光學(xué)傳感器提供的讀出的影響的過程。
[0026]圖10是一個流程圖，用于闡述根據(jù)本發(fā)明一個實施例由傳感器執(zhí)行的過程。
[0027]優(yōu)選實施例的具體描述
[0028]圖1表不根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學(xué)傳感器(“傳感器”)110,該光學(xué)傳感器110基于熒光指示分子116的熒光性而工作。傳感器110包括一個傳感器外殼112 (傳感器外殼112可由適合的透光聚合物材料構(gòu)成)；一個基質(zhì)層114,覆蓋在傳感器外殼112的外表面上，突光指不分子116分布在整個層114中(層114可覆蓋全部或部分外殼112的表面)；一個輻射源118，如LED，其產(chǎn)生輻射，該輻射包括與指示分子116相互作用的整個波長范圍上的輻射，也就是，在基于熒光性的傳感器的情形下能使指示分子116發(fā)出熒光的波長；和一個光電探測器120(如光電二極管、光電晶體管、光敏電阻或其它光電探測器)，在基于熒光性的傳感器的情形下，該光電探測器對指示分子116發(fā)出的熒光敏感，從而響應(yīng)于此光電探測器120產(chǎn)生一個可表示指示分子的熒光強(qiáng)度的信號。示出兩個光電探測器120a和120b用來說明傳感器110可具有不止一個光電探測器。
[0029]指示分子116可被覆蓋在傳感器主體的表面，或者它們可被包含在基質(zhì)層114之中(如圖1所示)，它由根據(jù)該領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的方法而預(yù)備的生物適合的聚合物基質(zhì)組成，并被覆蓋在傳感器外殼112的表面上。適合的生物適合基質(zhì)材料必須對被分析物具有浸透性，這種材料包括某些甲基丙烯酸鹽(如HEMA)和水凝膠，它能很方便地被制成特別對
被分析物具有選擇性浸透特性-例如，它們用于實現(xiàn)分子重量截止(weight cut-off)功倉泛。
[0030]傳感器110可能是完全自治的。換句話說，傳感器可以這樣一種方式構(gòu)成，即，沒有電線穿入或穿出傳感器外殼112來為傳感器提供電源(如，用于驅(qū)動光源118)或從傳感器發(fā)送信號。當(dāng)然，傳感器可包括一個完全嵌入或容納在傳感器外殼112內(nèi)部的電源140，和一個也完全嵌入或容納在傳感器外殼112內(nèi)部的發(fā)送器142。
[0031]電源140可以是一個電感器，正如美國專利第6，400, 974號中所述的發(fā)送器142可以是天線。發(fā)送器142可被配置成以無線方式向外部讀出器發(fā)送數(shù)據(jù)(見圖7)。
[0032]可以使用的其它自治電源包括微電池；壓電體(當(dāng)接受機(jī)械能如超聲波時產(chǎn)生電壓)；微型發(fā)電機(jī)；聲學(xué)(如超聲波)驅(qū)動發(fā)電機(jī)；以及可由光(紅外線)充電的太陽能電池。
[0033]如圖1所示，傳感器112的許多電光元件被固定在電路板170上，這些電光元件包括處理器166，其可以包括用來控制光源118和發(fā)送器142以及其它元件的電子線路，。電路板170在這些元件之間提供通信路徑。
[0034]圖1還示出，優(yōu)選地，將光學(xué)濾波器134，如高通或帶通濾波器，設(shè)置在光電探測器120的光敏表面上。濾波器134阻止或者充分減少光源118產(chǎn)生的輻射照射照射到光電探測器120的光敏表面的量。同時，濾波器允許熒光指示分子116發(fā)射的熒光穿過以便撞擊探測器120的光敏區(qū)域。這就極大地降低了光電探測器信號中歸因于來自光源118的入射輻射的“噪聲”。
[0035]然而，盡管濾波器134可極大地降低由來自光源118的輻射產(chǎn)生的“噪聲”，濾波器134卻不可能極大地削弱來自環(huán)境光源198的“噪聲”，這特別是因為穿過皮膚的光線具有不能被濾波器過濾的波長。也就是說，濾波器134不可能極大地阻止環(huán)境光199打到光電探測器120的光敏表面上。因此，傳感器110具有其它的特征來處理環(huán)境光。
[0036]例如，傳感器110的襯底170用不傳播雜散光的材料制成，或者被涂上阻止雜散光傳播的保護(hù)層(finish)。于是，利用這樣的襯底170可以減少到達(dá)光電探測器120的環(huán)境光的量。在某些實施例中，襯底170為鐵氧體電路板170，但在另外的實施例中，襯底170可能是通常的電路板，涂有阻止傳播光線的保護(hù)層。
[0037]另外，在傳感器110中，光電探測器120可能被安裝在電路板170的底側(cè)。這可通過例如一種稱作“倒裝芯片”裝配的技術(shù)來實現(xiàn)。這種將光電探測器120安裝到電路板170底側(cè)的技術(shù)，允許光電探測器120除了頂面之外的所有光敏表面很容易被一種阻光物質(zhì)104所覆蓋(如黑色的阻光環(huán)氧樹脂)。然而，還可預(yù)見到將光電探測器120安裝在電路板170的頂側(cè)，如圖2所示。與圖1所示的實施例中的相同，在圖2所示的實施例中，光電探測器除了頂面之外的所有表面都被阻光物質(zhì)104所覆蓋。
[0038]在將光電探測器120安裝到電路板170的底面的實施例中，優(yōu)選地，為每個光電探測器120制成一個穿過電路板170的孔。這一點(diǎn)在圖3中的電路板170的頂視圖中示出。如圖3所示，光源118優(yōu)選被安裝到電路板170的頂面371上。圖3還示出穿過電路板170制成的兩個孔301a和301b，從而為來自指示分子的光到達(dá)光電探測器120提供了一個通道。電路板170中的孔可通過例如鉆孔等方式來制成。優(yōu)選地，每個光電探測器120被設(shè)置成使其正面正好在孔的下方并且將孔覆蓋，如圖1所示。
[0039]這一技術(shù)限制光進(jìn)入到光電探測器120，除非從光電探測器正面并且穿過貫穿鐵氧體的孔而進(jìn)入。仍如圖1所示，鐵氧體中的每個孔可填充一種透光濾波器134，從而光只有穿過濾波器134才能到達(dá)光電探測器120。[0040]如上面所述以及圖1所示，光電探測器120的底面和所有側(cè)面可用黑色的阻光環(huán)氧樹脂104加以覆蓋。另外，為了減少電路板170的頂面371上部分區(qū)域可能產(chǎn)生的不必要的反射，黑色的環(huán)氧樹脂用作不在光學(xué)系統(tǒng)的遠(yuǎn)場圖形之內(nèi)的所有元件的罐形封裝(potting)。此外，黑色的環(huán)氧樹脂可用來環(huán)繞每個光電探測器120的濾波器134，從而阻止泄漏光通過濾波器134和電路板孔301之間因為機(jī)械公差產(chǎn)生的膠合連接部而傳播。
[0041]如圖1所示，NIR濾波器106a和106b可分別被放置在濾波器134a和134b的頂部。這樣的結(jié)構(gòu)將要求所有到達(dá)光電探測器120的光不僅要穿過濾波器134，還要通過NIR濾波器106。
[0042]如圖1和2可見，任何到達(dá)光電探測器120的環(huán)境光，在光撞擊到光電探測器120的頂面之前，必須先穿過包含指示分子的基質(zhì)114和濾波器，從而干擾光學(xué)傳感器。盡管基質(zhì)114在特性表現(xiàn)上是清楚的，但是通過增加聚合反應(yīng)的水含量，也可產(chǎn)生相位分離，這將得到高度多孔的基質(zhì)材料114。小孔尺寸較大，以及基質(zhì)114的折射率(與周圍介質(zhì)相對)不同，引起基質(zhì)114內(nèi)大量的光散射。這種散射有利于在環(huán)境光進(jìn)入傳感器外殼之前，幫助削弱任何從外部光源到達(dá)的環(huán)境光。因此，在本發(fā)明的某些實施例中，對制作基質(zhì)114的過程加以改變以使基質(zhì)114高度多孔。
[0043]例如，在某些實施例中，基質(zhì)114的生產(chǎn)是通過(a)混合400ml的HEMA和600ml的蒸餾水(比例40:60)，(b)旋動混合，(c)加入50uL10%的過硫酸銨(APS)(水溶液)和10uL50%的TEMED (水溶液)，以及(d)在室溫下聚合30分鐘至I小時。該過程將產(chǎn)生高度多孔的基質(zhì)(或“白凝膠”基質(zhì))。也可使用更高或更低溫度的聚合來形成白凝膠基質(zhì)。一個例子為利用175uL蒸餾水+75uL的HEMA+8.44uL的VA_044(2，2'-偶氮[2-(2-咪唑-2-炔)丙烷]二氫氯化物)(也可利用其它自由基引發(fā)劑如AIBN(2，2'-偶氮二異丁腈)來形成30:70的凝膠體。
[0044]傳感器110的另一個特點(diǎn)為，外殼112的至少一部分可被摻雜有機(jī)或無機(jī)摻雜劑，這些摻雜劑可使外殼112的摻雜部分起到光學(xué)濾波器的作用。例如，可預(yù)見將外殼112的一部分涂上沙芬尼黑(savinly black)，它是一種有機(jī)阻光材料。如果必要的話，對于環(huán)境光的特定傳播矢量，有可能有選擇地?fù)诫s外殼112，從而使得只允許正好處于光電探測器120的視場之內(nèi)的區(qū)域傳播光。這種機(jī)制將使用通過預(yù)加工包裝過程構(gòu)成的“鞍形”移植結(jié)構(gòu)。
[0045]通過使用非透明材料104和非光傳播電路板170，光電探測器120的光學(xué)視場被控制并局限到安裝在傳感器外殼112表面上的指示器基質(zhì)的區(qū)域。圖1所示實施例的一個光電探測器120(a)的光學(xué)視場在圖4中加以說明。
[0046]由于光不能由背面穿過電路，傳感器110可被以外科手段安裝在活體內(nèi)，以便以最有利的布置確定光電探測器120的光學(xué)視場的方向，從而使得穿過皮膚的光最小化。例如，在某些實施例中，使內(nèi)在傳感器的光學(xué)視場朝向人體核心組織可能會更為有利。這一點(diǎn)在圖5中示出。如圖5所示，沒有被非透明物質(zhì)104(也就是表面590)所覆蓋的光電探測器的一個表面面向內(nèi)朝向人體核心組織501，且背離距其最近的皮膚520。由于在安裝之后這個方向有可能在機(jī)體內(nèi)不被保持(如，傳感器可能會在通常的肢體運(yùn)動中滾動)，可以預(yù)見到在某些實施例中在傳感器外殼212上加入抗?jié)L動“懸臂支架”將會更為有利。圖6為在傳感器外殼212上加有懸臂支架610和611來防止?jié)L動的傳感器110的正視圖。
[0047]本發(fā)明除了提供一種能夠顯著地削弱環(huán)境光對光學(xué)傳感器110正常工作的影響的改良光學(xué)傳感器設(shè)計之外，還提供了對接收由光學(xué)傳感器110發(fā)出的輸出數(shù)據(jù)的外部信號讀出器的改進(jìn)措施。如上所述，這種輸出數(shù)據(jù)攜帶著與正在檢測的被分析物的濃度有關(guān)的信息，并可以以無線方式從傳感器110發(fā)送出去。
[0048]圖7示出一個外部讀出器701的例子。在圖7所示的實施例中，光學(xué)傳感器110被植入到患者的手腕附近，并且讀出器701象手表一樣被戴在患者的手臂上。也就是說，讀出器701被連接到腕帶790上。在某些實施例中，讀出器701可能與通常的手表結(jié)合在一起。腕帶790最好為不透明腕帶。通過佩戴不透明腕帶790，患者將減少環(huán)境光到達(dá)光學(xué)傳感器的量。
[0049]如圖7所示，讀出器701包括接收器716、處理器710，和用戶界面711。用戶界面可包括顯示器，例如液晶顯示器(LCD)或其它類型的顯示器。接收器716接收從傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)。處理器710可處理接收到的數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生代表由傳感器所監(jiān)控的被分析物的濃度的輸出數(shù)據(jù)(如一個數(shù)值)。
[0050]例如，在某些實施例中，傳感器110可向讀出器701發(fā)送兩組數(shù)據(jù)。第一組數(shù)據(jù)可對應(yīng)于光源118打開時光電探測器120的輸出，第二組數(shù)據(jù)可對應(yīng)于光源118關(guān)閉時光電探測器120的輸出。
[0051]處理器710處理這兩組數(shù)據(jù)，以便產(chǎn)生可用來確定由傳感器所監(jiān)控的被分析物的濃度的輸出數(shù)據(jù)。例如，第一組數(shù)據(jù)可被處理，以便產(chǎn)生與(I)指示分子發(fā)出的光到達(dá)光電探測器120的總量，和(2)環(huán)境光到達(dá)光電探測器120的光的總量之總和相對應(yīng)的第一個結(jié)果。第二組數(shù)據(jù)可被處理，以便產(chǎn)生與環(huán)境光到達(dá)光電探測器120的光的總量相對應(yīng)的第二個結(jié)果。然后處理器710可從第一個結(jié)果中減去第二個結(jié)果，由此得到一個與指示分子發(fā)出的到達(dá)光電探測器120的光的總量相對應(yīng)的最終結(jié)果。處理器710可利用這個最終結(jié)果來計算被分析物的濃度，并使用戶界面711顯示一個表示該濃度的數(shù)值，以便患者可以讀出該濃度。
[0052]有利的是讀出器701可包含一個小型光電探測器714。通過在讀出器701中包含光電探測器714，讀出器可監(jiān)控環(huán)境光的量。而且，可以處理器可被編程為，如果光電探測器714探測到的環(huán)境光的量超過一個預(yù)定閾值時，向患者輸出警告。例如，如果可被輸入到處理器710的光電探測器714的輸出指示環(huán)境光的量相對較高時，處理器710可在用戶界面711上顯示告警消息來警告患者，傳感器可能由于環(huán)境光的量太高而會不起作用。于是患者可采取適當(dāng)?shù)男袆?。例如，患者可轉(zhuǎn)移到環(huán)境光較少的區(qū)域，或者遮蔽傳感器，以便使較少的環(huán)境光到達(dá)傳感器。
[0053]圖8為流程圖，其示出了可由處理器710完成的一個程序800。程序800可從步驟802開始，在此，處理器710接收到一個輸入，該輸入表示讀出器701的一個用戶已經(jīng)請求從傳感器得到一個讀出，或者處理器710自動確定應(yīng)該從傳感器獲得數(shù)據(jù)了。
[0054]步驟804中，處理器710從光電探測器714獲得關(guān)于環(huán)境光強(qiáng)度的信息。步驟806中，處理器710根據(jù)步驟804中獲得的信息，確定環(huán)境光的強(qiáng)度是否可能使傳感器將不能正常運(yùn)行。例如，處理器710可確定環(huán)境光的強(qiáng)度是否大于某個預(yù)定閾值。如果環(huán)境光的強(qiáng)度很可能會導(dǎo)致傳感器不能正常運(yùn)行，那么，處理器710前進(jìn)到步驟890，否則，處理器710前進(jìn)到步驟808。
[0055]步驟890中，處理器710向用戶發(fā)出警告。例如，處理器710可在用戶界面711上顯示一個消息，或者告知用戶環(huán)境光過強(qiáng)了。
[0056]步驟808中，處理器710激活傳感器。例如，處理器710可以以無線方式向傳感器提供電源，向傳感器發(fā)送激活信號，或者相反激活傳感器。
[0057]步驟810中，處理器710從傳感器獲得數(shù)據(jù)。例如，如上面所述，從傳感器接收到的數(shù)據(jù)可包括與光源118打開時光電探測器120的輸出對應(yīng)的數(shù)據(jù)和與光源118關(guān)閉時光電探測器120的輸出對應(yīng)的數(shù)據(jù)。傳感器110可以以無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到接收器716，其隨后將數(shù)據(jù)提供到處理器710。
[0058]步驟812中，處理器710處理接收到的數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生結(jié)果，如果傳感器運(yùn)行正常(如環(huán)境光不是很強(qiáng))，該結(jié)果可被用來計算由傳感器所監(jiān)控的被分析物的濃度。例如，如上所述，處理器可從與光源118打開時光電探測器120的輸出對應(yīng)的數(shù)據(jù)中減去與光源118關(guān)閉時光電探測器120的輸出對應(yīng)的數(shù)據(jù)，來產(chǎn)生可被用來確定由傳感器所監(jiān)控的被分析物的濃度的一個結(jié)果。
[0059]步驟814中，處理器710形成關(guān)于由傳感器所檢測的被分析物的信息或消息以便顯示給用戶，其中，該信息或消息是基于步驟812中產(chǎn)生的結(jié)果。
[0060]本發(fā)明除了提供一種改良的光學(xué)傳感器設(shè)計和改良的讀出器之外，還提供了一種運(yùn)行光學(xué)傳感器的改良方法，該方法也可削弱環(huán)境光的負(fù)面效應(yīng)。該方法可與傳統(tǒng)的光學(xué)傳感器或根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)傳感器一同使用。圖9為流程圖，其示出了用來削弱光學(xué)傳感器所提供的讀出上環(huán)境光的效應(yīng)的一個程序900。
[0061]程序900可從步驟901開始，在此，做出對到達(dá)光電探測器的環(huán)境光的量的確定。例如，步驟901中，在指示分子不處于熒光狀態(tài)時的一段時期獲得一個或多個光電探測器產(chǎn)生的信號。步驟902中，對于到達(dá)光電探測器的環(huán)境光的量是否使得傳感器很可能將無法提供正確的讀出作出判斷。如果到達(dá)光電探測器的環(huán)境光的量使得傳感器很可能將無法提供正確的讀出，那么程序行進(jìn)到步驟990，否則程序行進(jìn)到903。
[0062]步驟990中，表示環(huán)境光太強(qiáng)的信息被發(fā)送到傳感器讀出器。步驟990之后，程序可結(jié)束或者回到步驟902。
[0063]步驟903中，指示分子被照射，時間大約為X (如50或100毫秒)。例如，步驟903中，可將光源118激活100毫秒來照射指示分子。在一個實施例中，利用約為2毫安的驅(qū)動電流來激活光源。接著，在指示分子被照射的同時，光電探測器120產(chǎn)生的信號被讀出(步驟 904)。
[0064]然后(步驟908)，從步驟904中獲得的信號中減去步驟901中獲得的信號，以便產(chǎn)生一個新信號，該新信號應(yīng)當(dāng)比步驟904中讀出的信號更好地對應(yīng)于被分析物的濃度，這是因為步驟904中讀出的信號不僅包括由指示分子發(fā)出的光，還包括已經(jīng)到達(dá)光電探測器的環(huán)境光。接著(步驟910)，新信號被發(fā)送到外部讀出器。步驟910之后，程序可跳回到步驟 901。
[0065]程序900可由處理器266完成。也就是說，在某些實施例中，處理器266可具有軟件、硬件或二者聯(lián)合來實現(xiàn)程序900的一個或多個步驟。例如，處理器266可包括被設(shè)計用來執(zhí)行程序900的一個或多個步驟的一個專用集成電路(ASIC)。
[0066]圖10為流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的另一個程序1000。程序1000可從步驟1002開始，在此，光源118被打開，時間大約為x(如50或100毫秒)。例如，步驟1002中，光源118可被激活100毫秒來照射指示分子。
[0067]步驟1004中，與光源118打開時光電探測器120a和120b產(chǎn)生的輸出相對應(yīng)的數(shù)據(jù)被發(fā)送到讀出器701。步驟1006中，讀出器701接收該數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可包括來自光電探測器120a讀出的數(shù)據(jù)和來自作為參考光電探測器的光電探測器120b讀出的數(shù)據(jù)。步驟1008中，讀出器701處理接收到的數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生第一數(shù)值。例如,該數(shù)值可通過用來自光電探測器120a讀出的數(shù)據(jù)除以來自光電探測器120b讀出的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。
[0068]接著，光源118被關(guān)閉(步驟1010)。步驟1012中，與光源118關(guān)閉時光電探測器120a和120b產(chǎn)生的輸出相對應(yīng)的數(shù)據(jù)被發(fā)送到讀出器701。步驟1014中，讀出器701接收該數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可包括來自光電探測器120a的讀出和來自光電探測器120b的讀出。
[0069]步驟1016中，讀出器701處理接收到的數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生第二數(shù)值。例如，第二數(shù)值可通過用來自光電探測器120a的讀出除以來自光電探測器120b的讀出來產(chǎn)生。步驟1018中，讀出器701從第一數(shù)值中減去第二數(shù)值，得到可被用來確定由傳感器所監(jiān)控的被分析物的濃度的結(jié)果。步驟1020中，讀出器701顯示關(guān)于被分析物的濃度的信息(如，它顯示一個表示被確定的濃度的數(shù)值)。
[0070]盡管上述過程被作為步驟序列加以闡述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，至少有一些步驟不必按照所述的順序執(zhí)行，而且，一些步驟可被省略，另外的步驟可被增加。
[0071]盡管上面描述了本發(fā)明的各種實施例/變化，應(yīng)當(dāng)理解，它們僅僅是以示例方式被提出的，而不是局限于此。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)局限于任何上述示例性的實施例，而是應(yīng)當(dāng)僅僅按照下列權(quán)利要求及其等同物加以限定。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器系統(tǒng),包括: 光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器包括指示分子、第一光電探測器、用于照射所述指示分子的光源，所述光電探測器被配置為在所述指示分子被所述光源照射時，捕獲與在一時間點(diǎn)到達(dá)所述第一光電探測器的光的量相對應(yīng)的第一信號，并且所述光電探測器被配置為還在所述指示分子未被所述光源照射時，產(chǎn)生與在一時間點(diǎn)到達(dá)所述第一光電探測器的光的量相對應(yīng)的第二信號，該光學(xué)傳感器還包括配置為發(fā)送無線信號的發(fā)射器； 傳感器讀出器，該傳感器讀出器包括用于接收從所述傳感器發(fā)送的所述無線信號的接收器、用于將信息顯示給所述傳感器讀出器的用戶的用戶界面、以及用于檢測環(huán)境光的強(qiáng)度的第二光電探測器；以及 與所述傳感器讀出器通訊的處理器，所述處理器被配置為從所述第二光電探測器接收數(shù)據(jù)并被編程為，如果來自所述第二光電探測器的數(shù)據(jù)表明所述環(huán)境光的強(qiáng)度大于預(yù)定閾值則向用戶發(fā)出警告。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)傳感器被配置為產(chǎn)生第三信號，其中，所述第三信號為所述第一和第二信號的函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的傳感器系統(tǒng)，其中，通過從所述第一信號中減去所述第二信號來產(chǎn)生所述第三信號。
4.如權(quán)利要求3所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述光電探測器數(shù)據(jù)包括所述環(huán)境光信號。
5.如權(quán)利要求2所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述無線信號包括所述第三信號。
6.如權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述傳感器讀出器還包括外殼，該外殼被配置為容納所述接收器、用戶界面和光電探測器。
7.如權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，還包括不透明腕帶，其中，所述外殼被連接到所述不透明腕帶。
8.如權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述光源被配置為利用約為2毫安的電流來驅(qū)動。
9.如權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述處理器還被編程為，(a)接收從所述光學(xué)傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)；(b)計算基于從所述傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)值；以及(C)在所述用戶界面上顯示所述數(shù)值。
10.一種傳感器讀出器，包括: 一個接收器，用來接收從傳感器發(fā)送的無線信號； 一個用戶界面，用來向所述傳感器讀出器的用戶顯示信息，其中，該信息與包含在所述無線信號中的信息有關(guān)；以及 一個光電探測器，用來探測環(huán)境光的強(qiáng)度。
11.如權(quán)利要求10所述的傳感器讀出器，還包括一個用來容納接收器、用戶界面和光電探測器的外殼。
12.如權(quán)利要求11所述的傳感器讀出器，還包括一個不透明腕帶，其中，所述外殼被連接到所述不透明腕帶。
13.如權(quán)利要求10所述的傳感器讀出器，還包括一個與所述接收器、所述光電探測器和所述用戶界面通訊的處理器。
14.如權(quán)利要求13所述的傳感器讀出器，其中，所述處理器被編程為，從所述光電探測器接收與所述環(huán)境光的強(qiáng)度相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并且還被編程為，如果與所述環(huán)境光的強(qiáng)度相對應(yīng)的數(shù)據(jù)表明該強(qiáng)度大于一個預(yù)定閾值則向用戶發(fā)出警告。
15.如權(quán)利要求13所述的傳感器讀出器，其中，所述處理器被編程為，(a)從所述光電探測器接收與所述環(huán)境光的強(qiáng)度相對應(yīng)的數(shù)據(jù)；(b)從所述接收器接收所述傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)；(c)計算基于從所述光電探測器接收的數(shù)據(jù)和從所述接收器接收的數(shù)據(jù)的數(shù)值；以及(d)在所述用戶界面上顯示所述數(shù)值。
16.在一個傳感器讀出器中的方法，其中該傳感器讀出器具有一個光電探測器、一個用來從光學(xué)傳感器接收信號的接收器，和一個用來接收來自傳感器讀出器的用戶的輸入并且為用戶提供信息的用戶界面，該方法包括: 確定環(huán)境光的強(qiáng)度； 確定環(huán)境光的強(qiáng)度是否大于一個預(yù)定的閾值強(qiáng)度；以及 如果確定環(huán)境光的強(qiáng)度大于所述預(yù)定的閾值強(qiáng)度，向用戶發(fā)出警告。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括如果確定所述環(huán)境光的強(qiáng)度小于所述預(yù)定的閾值強(qiáng)度則激活所述傳感器。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括接收所述光學(xué)傳感器發(fā)送的信號，其中，所述信號包含與被分析物有關(guān)的信息。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括利用包含在所述信號中的信息和所述確定的環(huán)境光的強(qiáng)度來計算與被 分析物有關(guān)的數(shù)值。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括通過所述用戶界面向所述用戶輸出信息，其中，所述輸出信息為包含在從所述光學(xué)傳感器接收的信號中的所述信息的函數(shù)。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述信號是用無線方式發(fā)送的。
22.一種傳感器讀出器，包括: 一個光電探測器； 一個接收器，用來從所述光學(xué)傳感器接收信號； 一個用戶界面，用來接收來自所述傳感器讀出器的用戶的輸入并且為所述用戶提供信息； 用于確定所述環(huán)境光的強(qiáng)度的裝置； 用于確定所述環(huán)境光的強(qiáng)度是否大于一個預(yù)定閾值強(qiáng)度的裝置；以及 如果所述確定的環(huán)境光的強(qiáng)度大于所述預(yù)定閾值強(qiáng)度，用于向所述用戶發(fā)出警告的裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的傳感器讀出器，還包括響應(yīng)于確定了所述環(huán)境光的強(qiáng)度小于所述預(yù)定閾值強(qiáng)度的確定裝置而激活所述傳感器的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的傳感器讀出器，其中，在所述傳感器被激活之后，所述接收器接收從所述光學(xué)傳感器發(fā)送的信號，其中，所述信號包含與被分析物有關(guān)的信息。
25.如權(quán)利要求24所述的傳感器讀出器，還包括利用包含在所述信號中的信息和所述確定的環(huán)境光的強(qiáng)度來計算與被分析物有關(guān)的數(shù)值的裝置。
26.如權(quán)利要求24所述的傳感器讀出器，還包括通過所述用戶界面向所述用戶輸出信息的裝置，其中，所述輸出信息為包含在從所述光學(xué)傳感器接收的所述信號中的所述信息的函數(shù)。
27.如權(quán)利要求24所述的傳感器讀出器，其中，所述信號是用無線方式發(fā)送的。
28.如權(quán)利要求22所述的傳感器讀出器，還包括一個外殼，用來容納所述接收器、用戶界面和光電探測器。
29.如權(quán)利要求28所述的傳感器讀出器，還包括一個不透明腕帶，其中，所述外殼被連接到所述不透明腕帶。
30.一種傳感器讀出器，包括: 接收器，用于接收從傳感器發(fā)送的無線信號； 用戶界面，用于將信息顯示給所述傳感器讀出器的用戶，其中所述信息與包含在所述無線信號內(nèi)的信息有關(guān)； 光電探測器，用于檢測環(huán)境光的強(qiáng)度；以及 與所述接收器、光電探測器和用戶界面通訊的處理器， 其中，所述處理器被編程為從所述光電探測器接收與所述環(huán)境光的所述強(qiáng)度相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步編程為，如果與所述環(huán)境光的所述強(qiáng)度相對應(yīng)的所述數(shù)據(jù)表明所述強(qiáng)度大于預(yù)定閾值，則向用戶發(fā)出警告。
31.如權(quán)利要求30所述的傳感器讀出器，還包括外殼，用來容納所述接收器、用戶界面、光電探測器和處理器。
32.如權(quán)利要求31所述的傳感器讀出器，還包括不透明腕帶，其中，所述外殼被連接到所述不透明腕帶。
33.如權(quán)利要求30所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述處理器還被編程為，(a)接收從所述傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)；(b)計算基于從所述光電探測器接收的數(shù)據(jù)以及從所述傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)值；以及(C)在所述用戶界面上顯示所述數(shù)值。
34.一種傳感器讀出器，包括: 接收器，用于接收從傳感器發(fā)送的無線信號； 用戶界面，用于將信息顯示給所述傳感器讀出器的用戶，其中所述信息與包含在所述無線信號內(nèi)的信息有關(guān)； 光電探測器，用于檢測環(huán)境光的強(qiáng)度；以及 與所述接收器、光電探測器和用戶界面通訊的處理器， 其中，所述處理器被編程為(a)從所述光電探測器接收與所述環(huán)境光的所述強(qiáng)度相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，(b)接收從所述傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，(C)計算基于從所述光電探測器接收的數(shù)據(jù)以及從所述傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)的數(shù)值；以及(C)在所述用戶界面上顯示所述數(shù)值。
35.如權(quán)利要求34所述的傳感器讀出器，還包括外殼，用來容納所述接收器、用戶界面、光電探測器和處理器。
36.如權(quán)利要求35所述的傳感器讀出器，還包括不透明腕帶，其中，所述外殼被連接到所述不透明腕帶。
37.如權(quán)利要求34所述的傳感器系統(tǒng)，其中，所述處理器進(jìn)一步配置為，如果與所述環(huán)境光的所述強(qiáng)度相對應(yīng)的所述數(shù)據(jù)表明所述強(qiáng)度大于預(yù)定閾值，則發(fā)出警告。
【文檔編號】G01N21/01GK104034707SQ201410194009
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2003年4月15日
【發(fā)明者】小阿瑟·厄爾·科爾文, 保羅·塞繆爾·澤韋克, 杰弗里·C.·萊紹, 羅伯特·威廉·琳恩, 卡麗·R.·洛倫茨, 凱西·J.·奧康納, 史蒂文·J.·沃爾特斯 申請人:傳感技術(shù)股份有限公司
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