用于在生物医学装置中使用的量子点光谱仪以及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术题为“用于在生物医学装置中使用的量子点光谱仪以及使用方法”。本发明专利技术描述了用于将用于光谱分析的量子点结合到生物医学装置中的装置和方法。在一些示例中，所述量子点充当光发射器、滤光器或分析物特定染料。在一些示例中，所述设备和方法的使用领域可包括受益于光谱分析的任何生物医学装置或产品。

【技术实现步骤摘要】
用于在生物医学装置中使用的量子点光谱仪以及使用方法
技术介绍
1.
本文描述了用在生物医学装置中的量子点光谱仪。在一些示例性实施方案中，装置的功能性涉及收集生物计量信息以针对装置的用户执行个性化生物分析。2.相关领域的描述近来，医疗装置的数量开始快速增长并且其功能性不断完善。这些医疗装置可包括例如植入式起搏器、监测和/或测试生物功能的电子药丸、具有有源部件的外科装置、接触镜片、输注泵和神经刺激器。这些装置通常暴露于生物和化学系统并与生物和化学系统交互，从而使这些装置成为收集、存储和分布生物特征数据的最佳工具。一些医疗装置可包括诸如半导体器件的部件，这些部件执行多种功能(包括生物计量收集)并且可以结合到许多生物相容性和/或植入式装置中。此类半导体部件需要能量，因此，通电元件也必须包括在此类生物相容性装置中。在能够收集生物计量信息的生物医学装置中添加自备能量，将使该装置能够针对装置的用户执行个性化生物计量分析。生物计量信息收集的一个方面注重于将分析物与对应的酶配对的能力，诸如将葡萄糖与葡萄糖氧化酶配对，以检测流体介质中的葡萄糖。生物计量信息收集的另一方面可能注重于光的使用，其中光源将光照射穿过介质，继而又被检测器收集并且进行吸收光量的分析，类似于光谱仪。光谱仪广泛应用于物理、化学和生物研究；然后，当前的微光谱仪设计大多数使用对其光子效率、分辨率和光谱范围予以限制的干涉滤光片和干涉测量型光学器件。然而，可能伴随技术发展的微型化以及使用量子点来支持光谱数据采集的试剂可允许生物医学装置对其环境的化学状态感知的能力获得显著提升。量子点(QD)是一种通常由半导体材料制成的纳米晶体。当晶体为“纳米级”时，它们变成小得足以表现出量子力学特性。QD的相关技术利用这种量子力学行为得到了QD的有趣的光学特性。因此，出于生物医学用途用于使用量子点且用于量子点光谱测定的新型装置可能是有用的。
技术实现思路
因此，用于使用QD作为发射源、滤波器、染料并且作为受电型生物医学装置上或内的窄带和宽带光谱仪的装置和方法可使受电型生物医学装置能够具体且准确地检测用户身体上或内的分析物。量子点是极小的实体，能够以高度的一致性和纯度制成。由于量子点制造过程可被调谐成不同尺寸和材料，因此可以针对来自某种类型的QD的光谱响应调谐几乎任意频率量。因此，作为发射源，可从QD的激发，用QD所得的高效率荧光发射，形成细线荧光源。对于将QD用作滤波器的情况，可以获得可调透射响应。因此，可以轻松地构建如下的光谱仪：该光谱仪包括数百独特且经调谐的光谱滤波器以构建宽带光谱学的透视图。鉴于以下事实，可能出现QD的更进一步的光谱相关性：独立的QD可具有结合到表面并淬火其荧光的分子。这些淬火分子可被选择且设计成结合到分析物，并且由此脱离它们所淬火的QD，从而得到用于分析物研究的敏感荧光探头。一个一般方面包括形成生物医学装置，其包括通电元件，该通电元件包括第一集流体和第二集流体、阴极、阳极和电解质。该生物医学装置还可包括量子点光谱仪，该量子点光谱仪可包括量子点光发射器、光电探测器以及将信息从量子点光谱仪传送到用户的装置。量子点光谱仪由通电元件供电。该生物医学装置还可包括插入装置。这个插入装置可包含通电元件和量子点光谱仪。插入装置形成封装件，其将通电元件与该生物医学装置操作所处的生物医学环境隔离。该生物医学装置还可包括微流体泵。当光谱仪用于分析时，微流体泵用于将流体样品朝向或远离量子点光谱仪运送。在一些示例中，生物医学装置可为眼科装置。在一些示例中，生物医学装置可为接触镜片。在一些示例中，生物医学装置可为电子药丸。具体实施可包括分析分析物的方法。该方法可包括将量子点光发射器制作到生物医学装置中。而且，可将光电探测器包括到生物医学装置中。该方法可包括将量子点发射器和光电探测器连接到集成电路控制器，其中这个控制器能够指导量子点发射器和光电探测器的功能性。该方法还可包括从量子点光发射器发射窄波长带。该方法可包括将透射的光子接收到光电探测器中。在一些具体实施中，该方法可继而基于所接收的光子的强度来分析分析物的吸收。生物医学装置可包括通电元件，该通电元件可包括第一集流体和第二集流体、阴极、以及阳极和电解质，其中光谱仪由通电元件供电。该方法还可包括在分析分析物之前将分析物样品泵送到量子点光谱仪通道中。在一些具体实施中，该方法可涉及其中生物医学装置是接触镜片的示例。该方法还可涉及其中生物医学装置是电子药丸的示例。一个一般方面包括生物医学装置，该生物医学装置包括通电元件。该生物医学装置可包括外部封装边界。外部封装边界可包括凹状腔体，该凹状腔体形成外部区域，该外部区域可由生物医学装置大体围绕，同时允许流体流入和流出生物医学装置的环境。生物医学装置的封装层可允许重要光谱带中的光穿过。凹状通道可与光子发射器和检测器在一条直线上。在一些具体实施中，生物医学装置可包括量子点光发射器，该量子点光发射器被安装以将光发射穿过腔体侧壁的一个侧面、穿过腔体的居间空间。光可进一步前进穿过腔体侧壁的相对侧面或远侧侧面。在另一侧可为安装在外部封装边界内的多个光电探测器。生物医学装置还可包括射频收发器和模数转换器。来自光电探测器的信号可被模数转换器转换成可由射频收发器传输的数据值。在一些示例中，生物医学装置可为接触镜片或电子药丸。在电子药丸的示例中，药丸还可包括能够控制以释放药物的释放机构。检测器可形成装置的反馈回路，并且因此可调节药丸分散的药物量。在包括QD光谱仪的生物医学装置的一些示例中，光电探测器处接收的信号可被转换成数字信号并传送到外部接收器。这个外部接收器可包括可执行算法的处理器，该算法计算分析物的浓度并且然后确定所需药物中的相伴释放。外部接收器可将数据和控制信号传输到生物医学装置。具体实施可包括一种生物医学装置，该生物医学装置包括通电元件。生物医学装置还可包括外部封装边界，其中边界的至少一部分包括电控制的孔。孔可操作以允许流体样品从外部区域进入生物医学装置中。生物医学装置还可包括可将流体样品与试剂混合的微流体处理芯片。微流体处理芯片中的试剂可包括分析物特定染料。生物医学装置可包括量子点光发射器，该量子点光发射器可将光发射穿过微流体处理芯片的一部分。该装置还可包括安装在微流体处理芯片的远侧位置的光电探测器。该装置还可包括射频收发器。实施还可包括模数转换器，在模数转换器中，来自光电探测器的信号可被转换成可由射频收发器在生物医学装置外部传输的数字数据值。这些示例可包括生物医学装置，所述生物医学装置是能够基于光电探测器处接收的信号释放药物的接触镜片、电子药丸和电子药丸。一个一般方面包括作为电子药丸的生物医学装置，其中电子药丸包括能够控制以将量子点染料释放到腔体中的释放机构，其中染料与分析物分子反应并且允许量子光发射器激发量子点染料以发射光。生物医学装置还可包括：通电元件；外部封装边界，其中边界的至少一部分包括电控制的孔，该孔操作以允许流体样品从外部区域进入生物医学装置中；操作以将流体样品与包括分析物特定染料的试剂混合的微流体处理芯片；被安装来将光发射穿过微流体处理芯片的一部分的量子点光发射器；安装在微流体处理芯片的离量子点光发射器的远侧侧面上的光电探测器，其中量子点光发射器发射的光前进穿过微流体处理芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物医学装置，包括：通电元件，所述通电元件包括第一集流体和第二集流体、阴极、阳极和电解质；量子点光谱仪，所述量子点光谱仪包括量子点光发射器、光电探测器以及将信息从所述量子点光谱仪传送到用户的装置，其中所述量子点光谱仪由所述通电元件供电；和插入装置，其中所述插入装置包含所述通电元件和所述量子点光谱仪，并且其中所述插入装置将所述通电元件与所述生物医学装置操作所处的生物医学环境隔离。

【技术特征摘要】
2015.09.24 US 14/8639331.一种生物医学装置，包括：通电元件，所述通电元件包括第一集流体和第二集流体、阴极、阳极和电解质；量子点光谱仪，所述量子点光谱仪包括量子点光发射器、光电探测器以及将信息从所述量子点光谱仪传送到用户的装置，其中所述量子点光谱仪由所述通电元件供电；和插入装置，其中所述插入装置包含所述通电元件和所述量子点光谱仪，并且其中所述插入装置将所述通电元件与所述生物医学装置操作所处的生物医学环境隔离。2.根据权利要求1所述的生物医学装置，还包括微流体泵，其中所述微流体泵用于将流体样品朝向或远离所述量子点光谱仪运送以用于分析。3.根据权利要求1所述的生物医学装置，其中所述生物医学装置为眼科装置。4.根据权利要求1所述的生物医学装置，其中所述生物医学装置为接触镜片。5.根据权利要求1所述的生物医学装置，其中所述生物医学装置为电子药丸。6.一种分析分析物的方法，包括：将量子点光发射器制作到生物医学装置上；将光电探测器制作到所述生物医学装置上；将所述量子点发射器和光电探测器连接到生物医学装置内的集成电路控制器，其中所述集成电路控制器能够指导所述量子点发射器和光电探测器的功能性；从所述量子点光发射器发射窄波长带；将透射的光子接收到所述光电探测器中；以及基于接收的光子的强度来分析分析物的吸收；其中所述生物医学装置包括通电元件，所述通电元件包括第一集流体和第二集流体、阴极、阳极和电解质；并且其中所述量子点发射器由所述通电元件供电。7.根据权利要求6所述的方法，还包括在分析所述分析物之前将分析物的样品泵送到量子点光谱仪通道中。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述生物医学装置为接触镜片。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述生物医学装置为电子药丸。10.一种生物医学装置，包括：通电元件；外部封装边界，其中所述边界的至少一部分形成凹状腔体，其中所述腔体的侧壁允许所选光谱带中的光穿过；量子点光发射器，所述量子点光发射器被安装以将光发射穿过所述腔体的所述侧壁的一个侧面、穿过所述腔体的居间空间，并且穿过所述腔体的所述侧壁的远侧侧面；光电探测器，所述光电探测器安装在所述外部封装边界内的所述腔体的所述远侧侧面上；射频收发器；以及模数转换器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：FA弗里特施，J冈札磊兹，RB普格，
申请(专利权)人：庄臣及庄臣视力保护公司，
类型：发明
国别省市：美国,US