光学装置组件制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例涉及一种包括产生多条光束的光源的设备，所述多条光束中的每一条具有不同的波长范围。该设备还包括用于将多条光束引导至目标区域的光漏斗、用于将从目标区域发射的多条光束引导至透镜的光圈，所述透镜被构造为用于收集从目标区域发射的光束。此外，该设备包括检测器以及处理器，该检测器包含多个光感测装置，每个光感测装置被构造为用于检测光束并产生指示被检测的光的强度的输出信号，所述处理器用于确定作为每个产生的输出信号的函数的血液特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学装置组件本非临时申请要求于2007年10月4日提交的美国临时专利申请No. 60/977，467 的优先权的权益，该美国临时专利申请通过引用被全部包含于此。
技术介绍
无论样本是气体、液体还是固体，它的基本属性都是它倾向于或不倾向于吸收 或散射特定波长的光。样本吸收、散射或透射的倾向的特征是许多光学测量和仪器(比 如，分光光度测定法)的基础。使用光学装置进行测量的精度和可重复性涉及许多因素， 包括到达一个或多个检测器的信号的强度。光学装置可用于测量人或动物血或胞间液 (interstitial fluid)中的成分的存在和量。在一个示例中，无创(non-invasive)光学设 备可使用光谱学的一些形式来从用户身体的目标区域获取信号或光谱。糖尿病是一种慢性疾病，当不对其进行控制的时候，随着时间的流逝会对许多身 体系统，包括神经、血管、眼睛、肾脏和心脏造成严重的损害。美国国家糖尿病、消化系统病、 肾疾病研究所(NIDDK)估计2007年在美国有2360万人或者美国总人口的7. 8%患有糖尿 病。在全世界，世界卫生组织(WHO)估计超过1. 8亿人患有糖尿病，到2030年他们预计这 个数字将增加到3. 66亿，美国占3030万。根据WHO，在2005年估计有110万人死于糖尿 病。他们预测2006年到2015年，糖尿病致死率将总的增加超过50%且在中上收入国家增 加超过80%。糖尿病对个人和整个社会造成的经济负担是重大的。根据美国糖尿病协会，2007 年美国糖尿病总年度经济成本估计达到1740亿美元。自2002年以来这个数字增加了 420 亿美元。这32%的增长意味着美元数量每年提升超过了 80亿美元。糖尿病管理一个很重要的要素就是糖尿病患者在家庭环境下自我监测血糖 (SMBG)浓度。通过经常测试血糖水平，糖尿病患者能更好地管理用药、饮食和运动以持续控 制和预防长期不良健康结果。实际上，糖尿病控制与并发症实验(DCCT)若干年来密切关注 了 1441名糖尿病患者，结果表明，与标准治疗组比较，那些每天按照强化控制方案进行多 种血糖测试的患者中只有1/4的人发展为糖尿病性眼疾病，1/2的人发展为肾脏疾病，1/3 的人发展为神经性疾病，且已经有这三种并发症早期形态的患者中极少数人恶化。然而，由于在分析之前通过皮肤抽取血液不方便并且带来痛苦，这使得许多糖尿 病患者做不到为了很好地控制血糖而应当做的那样勤奋，因此目前的监测技术阻碍了正常 的使用。结果，无创测量葡萄糖浓度是糖尿病管理的一种可取和有利的发展。无创监测将 使每天的多次测试没有痛苦且更加受到儿童糖尿病患者的欢迎。根据2005年刊登的一篇 石if究(J，Wagner，C. Malchoff，and G. Abbott，DiabetesTechnology&Therapeutics (糖尿病 技术和疗法)，7 (4) 2005，612-619)，患有糖尿病的人利用无创血糖监测装置更频繁地执行 SMBG，并且已经改善生活质量。存在许多用于血糖确定的无创方法。一种无创的血液化学检测技术涉及收集和分 析光谱数据。由于在正被感测的区域中除了血液之外还存在其它成分(比如，皮肤、脂肪、 肌肉、骨头、胞间液)，所以从根据光谱学获得的光谱数据或其它数据提取关于血液特性的3信息(例如血糖浓度)是一个复杂的问题。这样的其它成分能够以改变读数(reading)这 样的方式影响这些信号。具体地讲，作为结果而获得的信号的幅度可以比信号中与血液对 应的部分的幅度大很多，因此，限制了精确提取血液特性信息的能力。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种包括产生多条光束的光源的设备，所述多条光束中的每 一条具有不同的波长范围。该设备还包括用于将多条光束引导至目标区域的光隧道(light funnel)、用于将从目标区域发射的多条光束引导至透镜的光圈(aperture)，所述透镜被构 造为用于收集(collect)从目标区域发射的光束。此外，该设备包括包含多个光感测装置 的检测器以及处理器，每个光感测装置被构造为用于检测光束并产生指示被检测的光强度 的输出信号，所述处理器用于确定作为每个产生的输出信号的函数的血液特性。实施例涉及光收集系统(light collection system)，该光收集系统包括定位为 与目标区域相邻的透镜、定位在透镜和目标区域之间的且被构造为引导从目标区域发射的 多条光束的光圈、以及一个或多个滤光器。附图说明在不必按比例绘制的附图中，相同的附图标记在几个视图中始终描述基本类似的 组件。具有不同字母后缀的相同附图标记表示基本类似的组件的不同实例。附图总体上作 为示例，但是不作为限制性作用，示出在本文中论述的各种实施例。图IA-B示出根据一些实施例的与动脉血的光吸收对应的脉冲波的绘图。图2示出根据一些实施例的光学构造。图3示出根据一些实施例的用于执行生物样本的光学测量的现有的光学构造。图4A-B示出根据一些实施例的用于执行生物样本的光学测量的光学构造。图5示出根据一些实施例的光漏斗的剖面图。图6示出根据一些实施例的光源的组件。图7示出根据一些实施例的其中设有红外发射二极管(IRED)阵列矩阵的光漏斗 的剖面图。具体实施例方式以下详细描述包括对附图的论述，附图形成该详细描述的一部分。附图以图解的 方式显示可实施本专利技术的具体实施例。对在本文中也称为“示例”的这些实施例进行足够详 细的描述是为了使得本领域技术人员能够实施本专利技术。在不脱离本专利技术的范围的情况下， 可组合这些实施例，可利用其它实施例，或者可对结构和逻辑进行改变。因此，不从限制性 意义上看待以下详细描述，并且本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。在本文中，术语“一个”用于包括一个或者多于一个，术语“或者”用于表示非独占 性的“或者”，除非另有指明。另外，应该理解，本文所采用的没有以其它方式限定的措辞或 术语仅用于描述的目的，而不用于限制性的目的。此外，这里引入本文中引用的所有出版 物、专利和专利文献的全文作为参考。在本文和如此引入作为参考的这些文献之间使用不 一致的情况下，应该认为引入的参考文献中的用法与本文中的用法互补；对于不相容的不一致之处，按照本文档中的用法限定。本专利技术的实施例涉及光学组件，例如用于样本的光学性质的照射和测量的光漏 斗。虽然以人类或动物身体区域的光谱样本为例进行说明，但是实施例涉及所有类型的光 学仪器，包括光学检测器、显微镜、分光仪等。光谱学可用于确定被生物样本(例如人的手 指)吸收的光量。通过测量被手指吸收的光量，可无创地确定人的葡萄糖、胆固醇和血红素 水平。由于指尖中的毛细血管的密集度大并且在指尖发生从动脉血到静脉血的转换，所以 通常优选指尖测量。当光透射通过生物样本(例如人的手指)时，光被手指的各个成分(包括皮肤、肌 肉、骨头、脂肪、胞间液和血液)吸收和散射。然而，观察到，通过人的手指的光吸收表现出 与心跳对应的小范围的循环模式。图IA描绘与由于用户的心跳而导致的毛细血管中的动 脉血的光吸收对应的脉冲波的绘图102。虽然与检测器所产生的总电流相比循环模式的幅 度小，但是可从绘图102的循环模式提取相当多的信息。例如，假设人的心率为每分钟60 次心跳，则任何脉冲跳动的起始和该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：用于产生多条光束的光源，所述多条光束中的每条光束具有不同的波长范围；用于将所述多条光束引导至目标区域的光漏斗；用于将从目标区域发射的所述多条光束引导至透镜的光圈，所述透镜被构造为用于收集从目标区域发射的光束；包括多个光感测装置的检测器，每个光感测装置被构造为用于检测光束并产生指示被检测到的光的强度的输出信号；以及用于根据每个产生的输出信号确定血液特性的处理器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-4 60/977,467一种设备，包括用于产生多条光束的光源，所述多条光束中的每条光束具有不同的波长范围；用于将所述多条光束引导至目标区域的光漏斗；用于将从目标区域发射的所述多条光束引导至透镜的光圈，所述透镜被构造为用于收集从目标区域发射的光束；包括多个光感测装置的检测器，每个光感测装置被构造为用于检测光束并产生指示被检测到的光的强度的输出信号；以及用于根据每个产生的输出信号确定血液特性的处理器。2.根据权利要求1所述的设备，还包括多个干涉滤光器，每个滤光器被构造为使作为 波长范围的函数的从目标区域发射的所述多条光束中的不同的一条光束通过。3.根据权利要求1-2中任一项所述的设备，还包括定位在透镜和检测器之间的透射光栅。4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中光源包括一个或多个发光二极管。5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其中光源包括一个或多个白炽光源。6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其中波长范围包括在大约SOOnm和大约 ieOOnm之间的不同的波长范围。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐智，
申请(专利权)人：密苏里大学董事会，
类型：发明
国别省市：US