ES2773778T3

ES2773778T3 - Sistemas y procedimientos para determinar la osmolaridad de una muestra

Info

Publication number: ES2773778T3
Application number: ES16801346T
Authority: ES
Inventors: Paul T Gavaris; Chris D Geddes; Ali H Ghovanlou
Original assignee: Lacrisciences LLC
Current assignee: Lacrisciences LLC
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2036-11-10
Also published as: US10591414B2; CN114527097A; US20200284726A1; JP2018535416A; JP2022000639A; US11650154B2; JP7342076B2; EP3374756B1; KR102642409B1; US20210247311A1; CA3005050A1; AU2016353151A1; US20180321150A1; EP3709001A1; US11016025B2; CN108463712A; WO2017083580A1; CN108463712B; EP3374756A1; JP6938492B2

Abstract

Un sistema que comprende: (i) un sensor que comprende una superficie de detección que comprende una región revestida, en el que el sensor comprende una pluralidad de facetas dispuestas para dirigir una señal óptica en una dirección dada y está configurado para: dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un primer ángulo incidente, en el que el primer ángulo incidente varía de 62 a 67 grados; y dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente, en el que el segundo ángulo incidente varía de 40 a 45 grados; y (ii) un chasis óptico que comprende: un componente generador de señal óptica; un componente de detección; un procesador; un controlador; y un medio legible por ordenador que comprende instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador: dirija una señal óptica que tiene una primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una primera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); genere una serie de imágenes de la primera señal SPR durante un primer intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determine una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo; dirija una señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una segunda señal SPR; genere una serie de imágenes de la segunda señal SPR durante un segundo intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determine una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo; compare la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una primera función SPR de corrección de referencia; compare la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una segunda función SPR de corrección de referencia; y compare una o más características de la primera función SPR de corrección de referencia y la segunda función SPR de corrección de referencia para determinar un valor de píxel delta SPR de corrección de referencia.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y procedimientos para determinar la osmolaridad de una muestra

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se refiere a sistemas y procedimientos para determinar la osmolaridad de una muestra, tal como una muestra biológica (por ejemplo, un fluido lagrimal).

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0002] La enfermedad del ojo seco, o queratoconjuntivitis seca (KCS), es uno de los diagnósticos más frecuentemente establecidos en oftalmología. Las estimaciones actuales sostienen que aproximadamente 40-60 millones de personas en Estados Unidos presentan síntomas de ojo seco. La falta de datos estadísticos precisos sobre la aparición del ojo seco se debe en gran medida a la falta de equipos de diagnóstico de última generación. Sin embargo, una tendencia más inquietante es el diagnóstico erróneo del ojo seco o su escape de la detección temprana, ya que los pacientes sintomáticos no siempre se identifican fácilmente.

[0003] La búsqueda de un diagnóstico más eficaz fortalecerá el paradigma de la atención oftálmica, un hecho reconocido por la industria farmacéutica. Ahora están apareciendo en el mercado primeros medicamentos recetados para tratar el ojo seco, con más en camino, y, sin embargo, los procedimientos para el diagnóstico y el seguimiento del tratamiento siguen siendo problemáticos.

[0004] No existe una prueba de «estándar de oro» que diagnostique el ojo seco y monitorice la eficacia de los esfuerzos de tratamiento. Un procedimiento popular es una matriz de observación subjetiva de síntomas y pruebas objetivas (tales como pruebas de Schirmer, técnicas de tinción y tiempo de ruptura lagrimal), ninguno de los cuales es específico para la detección del ojo seco o la medición de su gravedad. Teniendo en cuenta los recientes avances farmacéuticos destinados a tratar el ojo seco, son necesarios avances oportunos y paralelos en las tecnologías de diagnóstico.

[0005] La osmolaridad de una lágrima, el grado de sólidos disueltos en la misma, es aceptada popularmente por los expertos en el campo como un indicador de la presencia y gravedad del ojo seco. El instrumento más comúnmente asociado con la medición de la osmolaridad lagrimal es el osmómetro; sin embargo, las limitaciones técnicas han restringido el uso de osmómetros lagrimales a entornos principalmente de investigación.

[0006] Un osmómetro es un dispositivo que mide la concentración de solutos disueltos en un líquido, tal como el agua. Aunque se usa ampliamente en otros campos, los osmómetros se usan en medicina en aplicaciones tales como la determinación de la brecha osmolar en toxicología y casos de traumatismo, la monitorización de infusiones de tratamiento con manitol, y la monitorización de la absorción en la ingestión de glicina con fluidos de irrigación en procedimientos quirúrgicos, entre otros.

[0007] A pesar de la idoneidad de esta tecnología para medir la osmolaridad lagrimal, los dispositivos actuales presentan ciertas limitaciones que impiden su uso generalizado en un entorno clínico. El problema más frecuente tiene que ver con el tamaño de la muestra.

[0008] Casi todos los osmómetros disponibles comercialmente están diseñados (y tal vez tecnológicamente limitados) para medir muestras del tamaño de mililitros. Las muestras de lágrimas extraídas de los pacientes tienden a estar en los volúmenes de nanolitros, y para complicar aún más las cosas, los pacientes con ojo seco generalmente tienen menos lágrimas, lo que dificulta aún más el manejo de las muestras. Los osmómetros diseñados para medir tamaños de muestra en nanolitros no están disponibles comercialmente y son demasiado engorrosos para su uso práctico en un entorno clínico. El resultado es que los oftalmólogos en ejercicio se quedan con una metodología casual y herramientas inadecuadas para detectar con precisión esta afección prevalente.

[0009] La enfermedad del ojo seco es un grupo complejo de enfermedades caracterizadas por una producción disminuida de uno o más de los tres componentes de la película lagrimal: la capa lipídica, la capa acuosa y la capa de mucina. Una deficiencia en uno de los componentes de la película lagrimal puede conducir a una pérdida de la estabilidad de la película lagrimal. La vista normal se basa en una superficie ocular húmeda y requiere una calidad suficiente de lágrimas, una composición normal de la película lagrimal, un parpadeo regular y un cierre de párpados normal como requisitos previos. Si no se trata, el síndrome del ojo seco puede causar cambios patológicos progresivos en el epitelio conjuntival y corneal, molestias, úlceras corneales e incluso conducir a la ceguera.

[0010] El tratamiento estándar ha sido la terapia de reemplazo de lágrimas, que intenta imitar la película lagrimal humana o presentar una versión hipoosmolar más sofisticada de la película lagrimal. Desafortunadamente, a medida que el síndrome del ojo seco progresa más allá de la etapa leve, esta terapia común se vuelve menos eficaz. Además, estos tratamientos no abordan la etiología del ojo seco.

[0011] Los mecanismos precisos que dan lugar al ojo seco son actualmente desconocidos y han sido objeto de debate a lo largo de los años. Recientemente, se han propuesto varios mecanismos diferentes como una posible etiología del ojo seco, con una ideología general de que usualmente es causada por un problema con la calidad de la película lagrimal que lubrica la superficie ocular. Investigaciones más recientes han propuesto que el ojo seco puede ser el resultado de una disminución en el estado hormonal con el envejecimiento (siendo más prominente en mujeres posmenopáusicas), o tener una base inmune y una condición inflamatoria adquirida de la superficie ocular. Otras causas de síntomas del ojo seco pueden aparecer por ciertos medicamentos (por ejemplo, antihistamínicos, betabloqueantes), asociaciones con ciertas enfermedades inflamatorias sistémicas (por ejemplo, artritis reumatoide), causas mecánicas (por ejemplo, cierre incompleto de los párpados), causas infecciosas (por ejemplo, infecciones virales) y ciertas causas neurológicas (por ejemplo, procedimientos LASIK). A pesar de los recientes avances en el conocimiento de los posibles factores patogénicos del ojo seco, ha habido una falta de consenso en cuanto a los criterios de diagnóstico apropiados, los objetivos específicos de las pruebas de diagnóstico objetivas, el papel que desempeñan los síntomas subjetivos en el diagnóstico, y la interpretación de los resultados.

[0012] Los síntomas del ojo seco varían considerablemente de un individuo a otro. La mayor parte de los pacientes se quejan de una sensación de cuerpo extraño, ardor y malestar ocular general. La incomodidad se describe típicamente como una sensación de aspereza, sequedad, dolor, arena, escozor o ardor.

La incomodidad es el sello distintivo del ojo seco porque la córnea es rica en fibras nerviosas sensoriales.

[0013] A pesar de su alta prevalencia, el ojo seco no siempre es fácil de diagnosticar. La gran mayoría de los pacientes tienen síntomas de gravedad leve a moderada. Aunque estos pacientes realmente sufren molestias, se pueden pasar por alto los signos objetivos del ojo seco y, sin un diagnóstico adecuado, es posible que los pacientes no reciban la atención y el tratamiento que esta afección justifica. Los signos y síntomas del ojo seco pueden malinterpretarse como evidencia de otras afecciones, tal como conjuntivitis infecciosa, alérgica o irritante. Dadas estas complicaciones en el diagnóstico, se estima que la tasa de diagnóstico del ojo seco es aproximadamente del 20 %.

[0014] El diagnóstico del ojo seco generalmente comienza con un examen clínico. Usualmente se realiza una prueba de Schrimer, en la que se colocan tiras estandarizadas de papel de filtro en la unión entre el tercio medio y lateral del párpado inferior. Si se han humedecido menos de 5 milímetros después de 5 minutos, hay razones para creer que hay deficiencia de lágrima acuosa. Aunque la prueba es rápida, económica y los resultados están disponibles de inmediato, solo proporciona una estimación aproximada y no es fiable en ojo seco moderado.

[0015] La tinción con colorante es otro procedimiento para diagnosticar el ojo seco, con fluoresceína o rosa de bengala, y un médico capacitado puede buscar patrones bajo observación con lámpara de hendidura que indiquen sequedad. Otra prueba, el tiempo de ruptura de la lágrima, es una medida de la estabilidad de la película lagrimal. Una película lagrimal normal comienza a romperse después de aproximadamente 10 segundos, y este tiempo se reduce en pacientes con ojo seco.

[0016] El osmómetro generalmente utilizado para medir la osmolaridad lagrimal es el osmómetro de nanolitro de lectura directa de Clifton (Clifton Technical Physics, Hartford, N.Y.) desarrollado en la década de 1960. Aunque originalmente no está destinado necesariamente para su uso en la medición de lágrimas, es uno de los pocos instrumentos capaces de medir volúmenes en nanolitros de solución y ha llegado a la oftalmología.

[0017] El osmómetro Clifton se produjo en cantidades limitadas a lo largo de los años, y no se usa habitualmente fuera de un laboratorio de investigación. Se basa en la conocida técnica de medición llamada depresión del punto de congelación. El osmómetro Clifton mide la osmolaridad de una muestra midiendo la depresión del punto de congelación. En las mediciones de depresión del punto de congelación, el agua (que normalmente se congela a 0 °C) experimenta una depresión en su temperatura de congelación en presencia de solutos disueltos, cuya relación matemática está definida por la Ley de Raoult.

[0018] Aunque la prueba puede ser precisa, se requiere un operador muy experto para realizar la medición. La prueba monitoriza la depresión en la temperatura de congelación al examinar un volumen fraccionario de una lágrima bajo un microscopio. Debido a sus limitaciones y falta de disponibilidad, parece que solo quedan unas pocas unidades en el campo. Además, cada medición puede tomar más de quince minutos, lo que, junto con los pequeños volúmenes de muestra, hacen que el uso del osmómetro Clifton sea un procedimiento extremadamente tedioso e inconveniente. La cantidad de tiempo requerida y la habilidad operativa exigida son inaceptables para una práctica o clínica ocupada, incluso si las unidades estuvieran disponibles.

[0019] Se conoce un dispositivo de medición de osmolaridad basado en la señal de resonancia de plasmón superficial a partir del documento US2005/0159657.

[0020] Existe la necesidad de sensores, sistemas y procedimientos sencillos y precisos que puedan determinar la osmolaridad de una muestra, tal como, por ejemplo, una muestra biológica, por ejemplo, un fluido lagrimal, y utilizar los datos de osmolaridad para diagnosticar y/o monitorizar los esfuerzos de tratamiento para diversas enfermedades y trastornos, tal como, por ejemplo, la enfermedad del ojo seco.

RESUMEN

[0021] Se proporcionan sistemas y procedimientos para determinar la osmolaridad de una muestra.

[0022] La invención se define en las reivindicaciones.

[0023] Los aspectos de los procedimientos objeto incluyen poner en contacto una superficie de detección de un sensor con una muestra, y generar uno o más conjuntos de datos durante un intervalo de tiempo, en el que los conjuntos de datos se usan para determinar la osmolaridad de la muestra. Los procedimientos en cuestión se utilizan para determinar la osmolaridad de una muestra, tal como una muestra biológica (por ejemplo, un fluido lagrimal), y en el diagnóstico y/o monitorización de diversas enfermedades y trastornos, tal como, por ejemplo, la enfermedad del ojo seco.

[0024] Los aspectos de la invención incluyen sistemas que comprenden: (i) un sensor que comprende una superficie de detección que comprende una región revestida, en el que el sensor está configurado para: dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un primer ángulo incidente; y dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente; y (ii) un chasis óptico que comprende: un componente generador de señal óptica; un componente de detección; un procesador; un controlador; y un medio legible por ordenador que comprende instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador: dirija una señal óptica que tiene una primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una primera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); genere una serie de imágenes de la primera señal SPR durante un primer intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determine una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo; dirija una señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una segunda señal SPR; genere una serie de imágenes de la segunda señal SPR durante un segundo intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determine una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo; compare la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una primera función SPR de corrección de referencia; compare la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una segunda función SPR de corrección de referencia; y compare una o más características de la primera función SPR de corrección de referencia y la segunda función SPR de corrección de referencia para determinar un valor de píxel delta SPR de corrección de referencia.

[0025] El primer ángulo incidente varía de 62 a 67 grados. En algunas realizaciones, el primer ángulo incidente es de aproximadamente 64 grados. En algunas realizaciones, el medio legible por ordenador comprende además instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador compare el valor de píxel delta SPR de corrección de referencia con un conjunto de datos de calibración.

[0026] En algunas realizaciones, el medio legible por ordenador comprende además instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador: dirija una señal óptica que tiene una primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente para generar una tercera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); genere una imagen de la tercera señal SPR usando el componente de detección; determine una posición de píxel de un valor mínimo de la tercera señal SPR en la imagen generada; dirija una señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una cuarta señal SPR; genere una imagen de la cuarta señal SPR usando el componente de detección; determine una posición de píxel de un valor mínimo de la cuarta señal SPR en la imagen generada; y compare la posición de píxel del valor mínimo de la tercera señal SPR con la posición de píxel del valor mínimo de la cuarta señal SPR para determinar un valor de píxel delta SPR.

[0027] El segundo ángulo incidente varía de 40 a 45 grados. En algunas realizaciones, el segundo ángulo incidente es de aproximadamente 42 grados.

[0028] En algunas realizaciones, el medio legible por ordenador comprende además instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador compare el valor de píxel delta SPR con un conjunto de datos de calibración.

[0029] En algunas realizaciones, el medio legible por ordenador comprende además instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador: dirija la señal óptica que tiene la primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una primera señal de ángulo crítico; genere una imagen de la primera señal de ángulo crítico utilizando el componente de detección; determine una posición de píxel de un valor máximo de la primera señal de ángulo crítico en la imagen generada; dirija una señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una segunda señal de ángulo crítico; genere una imagen de la segunda señal de ángulo crítico utilizando el componente de detección; determine una posición de píxel de un valor máximo de la segunda señal de ángulo crítico en la imagen generada; y compare la posición de píxel de los valores máximos de la primera y segunda señales de ángulo crítico para determinar un valor de píxel delta de ángulo crítico.

[0030] En algunas realizaciones, el sensor comprende una región revestida y una región no revestida, y en el que la primera y segunda señales de ángulo crítico se generan a partir de la región no revestida. En algunas realizaciones, el elemento de referencia comprende una posición de píxel de uno o más elementos de referencia optomecánica. En algunas realizaciones, el elemento de referencia comprende la posición de píxel del valor mínimo de la tercera señal SPR, la posición de píxel del valor mínimo de la cuarta señal SPR, el valor de píxel delta SPR, o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el elemento de referencia comprende la posición de píxel del valor máximo de la primera señal de ángulo crítico, la posición de píxel del valor máximo de la segunda señal de ángulo crítico, el valor de píxel delta de ángulo crítico, o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, la característica de la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia comprende una derivada de la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, la característica de la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia comprende un valor de estancamiento de la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, el sensor está configurado para acoplarse de forma desmontable al chasis óptico. En algunas realizaciones, el sistema es un sistema de sobremesa. En algunas realizaciones, el sistema es un sistema de mano.

[0031] Los aspectos de la invención incluyen procedimientos para determinar la osmolaridad de una muestra, comprendiendo el procedimiento: poner en contacto una superficie de detección de un sistema como se describe en esta solicitud con la muestra; dirigir la señal óptica que tiene la primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una primera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); generar una serie de imágenes de la primera señal s Pr durante un primer intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determinar una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo; dirigir la señal óptica que tiene la segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una segunda señal SPR; generar una serie de imágenes de la segunda señal SPR durante un segundo intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determinar una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo; comparar la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una primera función SPR de corrección de referencia; comparar la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una segunda función SPR de corrección de referencia; comparar una o más características de la primera función SPR de corrección de referencia y la segunda función SPR de corrección de referencia para determinar un valor de píxel delta SPR de corrección de referencia; y comparar el valor de píxel delta SPR de corrección de referencia con un conjunto de datos de calibración para determinar la osmolaridad de la muestra.

[0032] En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden además: poner en contacto la superficie de detección con un medio de referencia; dirigir la señal óptica que tiene la primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una tercera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); generar una imagen de la tercera señal SPR usando el componente de detección; determinar una posición de píxel de un valor mínimo de la tercera señal SPR en la imagen generada; dirigir la señal óptica que tiene la segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una cuarta señal SPR; generar una imagen de la cuarta señal SPR usando el componente de detección; determinar una posición de píxel de un valor mínimo de la cuarta señal SPR en la imagen generada; y comparar la posición de píxel del valor mínimo de la tercera señal SPR con la posición de píxel del valor mínimo de la cuarta señal SPR para determinar un valor de píxel delta SPR.

[0033] En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden además comparar el valor de píxel delta SPR con el valor de píxel delta SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden además comparar el valor de píxel delta SPR con un conjunto de datos de calibración. En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden además: dirigir la señal óptica que tiene la primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una primera señal de ángulo crítico; generar una imagen de la primera señal de ángulo crítico usando el componente de detección; determinar una posición de píxel de un valor máximo de la primera señal de ángulo crítico en la imagen generada; dirigir la señal óptica que tiene la segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una segunda señal de ángulo crítico; generar una imagen de la segunda señal de ángulo crítico usando el componente de detección; determinar una posición de píxel de un valor máximo de la segunda señal de ángulo crítico en la imagen generada; y comparar la posición de píxel de los valores máximos de la primera y segunda señales de ángulo crítico para determinar un valor de píxel delta de ángulo crítico. En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden además comparar el valor de píxel delta de ángulo crítico con el valor de píxel delta SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden además comparar el valor de píxel delta de ángulo crítico con el valor de píxel delta s Pr . En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden además comparar el valor de píxel delta de ángulo crítico con un conjunto de datos de calibración.

[0034] En algunas realizaciones, las imágenes de las señales SPR se capturan en un solo fotograma de imagen. En algunas realizaciones, las imágenes de las señales SPR y las imágenes de las señales de ángulo crítico se capturan en un solo fotograma de imagen.

[0035] En algunas realizaciones, los procedimientos comprenden, además: comparar el valor de píxel delta SPR de corrección de referencia, el valor de píxel delta SPR, o el valor de píxel delta de ángulo crítico con un parámetro de entorno externo para generar un valor de píxel delta corregido de entorno externo; y comparar el valor de píxel delta corregido de entorno externo con un conjunto de datos de calibración. En algunas realizaciones, el parámetro de entorno externo se selecciona del grupo que comprende: temperatura, presión, humedad, luz, composición ambiental, o cualquier combinación de los mismos.

[0036] En algunas realizaciones, las señales ópticas que tienen una primera y segunda longitud de onda se dirigen para interactuar con la superficie de detección simultáneamente. En algunas realizaciones, las señales ópticas que tienen una primera y segunda longitud de onda están dirigidas a interactuar con la superficie de detección de una manera cerrada. En algunas realizaciones, el conjunto de datos de calibración se almacena en una memoria de solo lectura de un procesador del sistema.

[0037] En algunas realizaciones, la muestra es una muestra biológica. En algunas realizaciones, la muestra biológica es un fluido lagrimal. En algunas realizaciones, el medio de referencia es aire.

[0038] En algunas realizaciones, el primer intervalo de tiempo varía de aproximadamente 0,001 segundos a aproximadamente 90 segundos. En algunas realizaciones, el segundo intervalo de tiempo varía de aproximadamente 0,001 segundos a aproximadamente 90 segundos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0039]

La FIG. 1 es un gráfico que muestra una relación entre la osmolaridad lagrimal y la probabilidad de ojos normales y ojos secos.

La FIG. 2, Panel A es una ilustración que muestra la técnica de resonancia de plasmón superficial (SPR) para medir la osmolaridad de un fluido lagrimal. El Panel B es un gráfico que muestra la respuesta relativa en función del ángulo SPR.

La FIG. 3, Panel A es una imagen generada usando un láser de longitud de onda de 638 nm, y el Panel B es una imagen generada usando un LED tradicional de longitud de onda de 632 nm. El Panel C es un gráfico que muestra una mayor cantidad de ruido de la imagen del diodo láser. El Panel D es un gráfico que muestra una menor cantidad de ruido del LED. El gráfico en el Panel D es notablemente más suave que el gráfico en el Panel C.

La FIG. 4 es un gráfico que compara la reflectividad anterior en función del ángulo de incidencia para tres señales ópticas diferentes que tienen diferentes longitudes de onda. Las señales ópticas de mayor longitud de onda tienen anchos de línea SPR más estrechos (más nítidos).

La FIG. 5 es una colección de tres imágenes diferentes que demuestran la diferencia en la calidad de imagen para diferentes fuentes ópticas con diferentes longitudes de onda. El ancho de la línea SPR es más estrecho para la luz que tiene una longitud de onda más grande.

La FIG. 6 es un gráfico que muestra la resolución en función de la longitud de onda para un alto índice de refracción del vidrio (SF10, índice de refracción ~ 1,72) y un índice de refracción del vidrio inferior (BK7, índice de refracción ~ 1,52). El gráfico muestra que hay poca diferencia entre los diferentes materiales.

La FIG. 7 es un gráfico que demuestra el enfoque de ajuste de línea recta para determinar un valor mínimo de una curva SPR.

La FIG. 8 es una imagen de línea SPR adquirida usando un generador de imágenes de vídeo. Una región de interés dentro de la imagen se describe con el rectángulo representado.

La FIG. 9 es un gráfico que muestra el valor de la escala de grises en función de la posición de píxel para la región de interés representada en la FIG. 8. El gráfico se generó correspondiente al promedio de la intensidad de píxel de la columna vertical en la región de interés a lo largo de la dirección X.

La FIG. 10 es un gráfico que muestra la curva SPR representada en la FIG. 9 (línea discontinua), así como la derivada de la curva SPR (línea continua) en función del ángulo SPR (píxeles). El cruce por cero de la derivada de la curva SPR está encerrado en un círculo.

La FIG. 11 es un gráfico que muestra la ubicación del cruce por cero de la derivada de la curva SPR representada en la FIG. 10 con respecto a una fracción de un valor de píxel.

La FIG. 12 es un gráfico que muestra la determinación de la coordenada exacta del punto de cruce por cero utilizando una técnica de interpolación lineal.

La FIG. 13 es una tabla que muestra la ubicación de los mínimos de SPR para 10 imágenes SPR adquiridas secuencialmente a intervalos de aproximadamente 1,0 segundos.

La FIG. 14 es un gráfico que muestra una respuesta SPR relativa para etanol y para agua desionizada. La diferencia en la posición de píxel para los dos medios se muestra como aproximadamente 910 píxeles.

La FIG. 15 es una imagen que muestra datos brutos de SPR para una solución de etanol.

La FIG. 16 es una imagen que muestra datos brutos de SPR para una solución de agua desionizada.

La FIG. 17 es un gráfico que muestra la osmolaridad en función del ángulo SPR (píxeles) adquirido y analizado utilizando la técnica de procesamiento de señal derivada.

La FIG. 18 es un gráfico que muestra la respuesta relativa en función del recuento de píxeles que se generó utilizando una técnica de ajuste de curva.

La FIG. 19 es un gráfico que muestra la respuesta relativa en función del recuento de píxeles que se generó ajustando un polinomio cúbico a la curva SPR.

La FIG. 20 muestra soluciones de ecuaciones cuadráticas y cúbicas que se pueden usar para determinar la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de SPR.

La FIG. 21 es un gráfico que muestra el cambio relativo del índice de refracción con la temperatura para una diversidad de materiales de ejemplo.

La FIG. 22 es una ilustración de un ejemplo de un sensor moldeado por inyección. Se hace referencia al sensor y la superficie de detección.

La FIG. 23 es una ilustración de otro ejemplo de un sensor moldeado por inyección.

La FIG. 24 es una ilustración de otro ejemplo de un sensor moldeado por inyección. El sensor representado está configurado para dirigir una primera señal óptica para interactuar con una superficie de detección en un ángulo incidente de 42,04 grados, y para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de 64,44 grados.

La FIG. 25 es una ilustración de otro ejemplo de un sensor moldeado por inyección. El sensor representado está configurado para dirigir una primera señal óptica para interactuar con una superficie de detección en un ángulo incidente de 42,04 grados, y para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de 64,44 grados.

La FIG. 26 es una ilustración que muestra varias trayectorias de luz que se mueven a través de una pluralidad de componentes de chasis óptico y un sensor.

La FIG. 27 es otra ilustración que muestra varias trayectorias de luz que se mueven a través de una pluralidad de componentes de chasis óptico y un sensor.

La FIG. 28, Panel A es otra ilustración que muestra varias trayectorias de luz que se mueven a través de una pluralidad de componentes de chasis óptico y un sensor. El Panel B muestra una vista final de una superficie de detección, que muestra una región revestida y una región no revestida. El Panel C es una ilustración en primer plano de varias trayectorias de luz que interactúan con varias facetas y una superficie de detección de un sensor. La FIG. 29, Panel A muestra una simulación de una línea SPR de aire (obtenida de una región revestida de la superficie de detección) y la transición del ángulo crítico (obtenida de una región no revestida de la superficie de detección) usando un LED de un primer conjunto de LED de una superficie de detección seca (en contacto con el aire). El Panel B ilustra una línea SPR obtenida usando un LED de un segundo conjunto de LED cuando la superficie de detección ha entrado en contacto con agua o fluido lagrimal.

La FIG. 30 ilustra la geometría de la Ley de Snell (la ley de refracción) y el ángulo crítico de un sustrato.

La FIG. 31 es un gráfico de reflectancia en función del ángulo de incidencia para una pluralidad de superficies de detección que tienen diferentes espesores de película de oro. El ángulo crítico (0c) permanece constante, y es independiente del grosor de la película de oro.

La FIG. 32, Panel A es otra ilustración que muestra varias trayectorias de luz que se mueven a través de una pluralidad de componentes de chasis óptico y un sensor. El Panel B es una ilustración en primer plano de varias trayectorias de luz que interactúan con varias facetas y una superficie de detección de un sensor.

La FIG. 33, Panel A es una imagen simulada que muestra datos de una muestra de fluido lagrimal. Se muestran la línea SPR de aire y la línea SPR de lágrima, así como la línea de ángulo crítico. El Panel B es un gráfico que muestra el valor en escala de grises en función de la posición de píxel de la imagen en el Panel A. Se muestra el valor mínimo en escala de grises correspondiente a las líneas SPR de aire y lágrima, así como el valor máximo en escala de grises correspondiente a la línea de ángulo crítico.

La FIG. 34 es otra ilustración que muestra varias trayectorias de luz que se mueven a través de una pluralidad de componentes de chasis óptico y un sensor.

La FIG. 35 es otra ilustración que muestra varias trayectorias de luz que se mueven a través de una pluralidad de componentes de chasis óptico y un sensor.

La FIG. 36 es otra ilustración que muestra varias trayectorias de luz que se mueven a través de una pluralidad de componentes de chasis óptico y un sensor. La longitud total del chasis óptico representado es de 2,181 pulgadas. La FIG. 37 es una ilustración en vista lateral de un chasis óptico y un sensor. La altura total del chasis óptico representado es de 0,903 pulgadas. El diámetro del sensor representado es de 0,765 pulgadas.

La FIG. 38 es otra ilustración de vista lateral de un chasis óptico y un sensor.

La FIG. 39

otra ilustración de vista lateral de un chasis óptico y un sensor.

La FIG. 40 es una ilustración en perspectiva de un chasis óptico y un sensor.

La FIG. 41 es otra ilustración de vista lateral de un chasis óptico y un sensor.

La FIG. 42, Panel A es una ilustración en vista lateral de un sensor. El Panel B es una ilustración en vista inferior de un sensor.

La FIG. 43 es una ilustración en perspectiva de un sensor.

La FIG. 44, Paneles A y B muestran ilustraciones en vista lateral de un sensor.

La FIG. 45 es una ilustración en vista final de un sensor.

La FIG. 46 es una ilustración en vista final de un sensor y un chasis óptico.

La FIG. 47 es una representación transparente de un sensor.

La FIG. 48 es una ilustración de un sistema de sobremesa que comprende un sensor y un chasis óptico que comprende diversos componentes.

La FIG. 49 es una ilustración en perspectiva de un sistema de sobremesa.

La FIG. 50 es otra ilustración en perspectiva de un sistema de sobremesa.

La FIG. 51 es una imagen de un componente de carcasa exterior que se puede usar junto con un sistema de sobremesa como se ilustra en las FIGS. 48-50.

La FIG. 52, Paneles A-E muestran imágenes y gráficos de señales SPR recogidas en diferentes intervalos de tiempo utilizando los procedimientos descritos en esta solicitud.

La FIG. 53 Paneles A-D muestran imágenes y gráficos de señales SPR recogidas en diferentes intervalos de tiempo utilizando los procedimientos descritos en esta solicitud.

La FIG. 54 es un gráfico que muestra el valor de píxel delta en función del tiempo para dos señales SPR diferentes que se obtuvieron de una muestra de fluido lagrimal que tiene una osmolaridad de 300 mOsm/l.

La FIG. 55 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 80 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando los procedimientos descritos en esta solicitud.

La FIG. 56 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 80 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando los procedimientos descritos en esta solicitud.

La FIG. 57 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 120% del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando los procedimientos descritos en esta solicitud.

La FIG. 58 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 120% del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando los procedimientos descritos en esta solicitud.

La FIG. 59 es un conjunto de gráficos que muestran los resultados de un análisis comparativo de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 80 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, y una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 120 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando los procedimientos objeto.

La FIG. 60 es un conjunto de gráficos que muestran los resultados de un análisis comparativo de una muestra de fluido lagrimal normal utilizando los procedimientos objeto.

La FIG. 61 es un gráfico que muestra el valor de píxel delta de una solución salina en función de la osmolaridad, analizada utilizando dos longitudes de onda diferentes.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0040] Se proporcionan sistemas y procedimientos para determinar la osmolaridad de una muestra. Los aspectos de los procedimientos objeto incluyen poner en contacto una superficie de detección de un sensor con una muestra, y generar uno o más conjuntos de datos durante un intervalo de tiempo, en el que los conjuntos de datos se usan para determinar la osmolaridad de la muestra. Los procedimientos en cuestión se utilizan para determinar la osmolaridad de una muestra, tal como una muestra biológica (por ejemplo, un fluido lagrimal), y en el diagnóstico y/o monitorización de diversas enfermedades y trastornos, tal como, por ejemplo, la enfermedad del ojo seco.

[0041] Antes de que la presente invención se describa con mayor detalle, debe entenderse que esta invención no se limita a aspectos particulares descritos, ya que, por supuesto, pueden variar. También debe entenderse que la terminología utilizada en esta solicitud tiene el propósito de describir aspectos particulares solamente, y no pretende ser limitante, ya que el alcance de la presente invención estará limitado solo por las reivindicaciones adjuntas.

[0042] Cuando se proporciona un intervalo de valores, debe entenderse que todos los valores intermedios, hasta la décima parte de la unidad del límite inferior a menos que el contexto dicte claramente lo contrario, entre el límite superior e inferior de ese intervalo y cualquier otro valor establecido o intermedio en ese intervalo establecido quedan abarcados dentro de la invención. Los límites superior e inferior de estos intervalos más pequeños pueden incluirse independientemente en los intervalos más pequeños y también están englobados dentro de la invención, sujetos a cualquier límite específicamente excluido en el intervalo establecido. Cuando el intervalo establecido incluye uno o ambos límites, los intervalos que excluyen ambos o uno de esos límites incluidos también están incluidos en la invención.

[0043] En esta solicitud, se presentan ciertos intervalos con valores numéricos precedidos por el término «aproximadamente». El término «aproximadamente» se usa en esta solicitud para proporcionar apoyo literal para el número exacto que precede, así como para un número cercano a o aproximadamente el número que precede el término. Al determinar si un número está cercano a o es aproximadamente un número mencionado específicamente, el número no mencionado cercano o aproximado puede ser un número que, en el contexto en el que se presenta, proporciona el equivalente sustancial del número específicamente mencionado.

[0044] A menos que se definan de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente memoria tienen el mismo significado que entienden comúnmente los expertos en la técnica a la que pertenece esta invención. Aunque cualquier procedimiento y material similar o equivalente a los descritos en esta solicitud también se puede usar en la práctica o prueba de la presente invención, ahora se describen procedimientos y materiales ilustrativos representativos.

[0045] La mención de cualquier publicación es para su divulgación antes de la fecha de presentación y no debe interpretarse como una admisión de que la presente invención no tiene derecho a anteceder a dicha publicación en virtud de la invención anterior. Además, las fechas de publicación proporcionadas pueden ser diferentes de las fechas de publicación reales que es posible que haya que confirmar de manera independiente.

[0046] Cabe señalar que tal como se emplea en esta solicitud y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular «un», «una» y «el/la» incluyen las referencias en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Cabe apreciar además que las reivindicaciones pueden redactarse para excluir cualquier elemento opcional. Como tal, esta afirmación tiene la intención de servir como base antecedente para el uso de dicha terminología exclusiva como «únicamente», «solo» y similares, en relación con la mención de elementos de las reivindicaciones, o el uso de una limitación «negativa».

[0047] Como será evidente para los expertos en la técnica tras la lectura de esta divulgación, cada uno de los aspectos individuales descritos e ilustrados en esta solicitud tiene componentes y elementos discretos que pueden separarse fácilmente o combinarse con los elementos de cualquiera de los demás aspectos sin apartarse del alcance de la presente invención. Cualquier procedimiento mencionado se puede realizar en el orden de los eventos mencionados o en cualquier otro orden que sea lógicamente posible.

DEFINICIONES

[0048] El término «superficie de detección», como se usa en esta solicitud, se refiere a una superficie de un sensor que está configurada para entrar en contacto con un medio externo.

[0049] Los términos «ángulo incidente» o «ángulo de incidencia», como se usan indistintamente en esta solicitud, se refieren a un ángulo que se forma entre un haz de luz que se dirige hacia una superficie plana, y una línea que es perpendicular a la misma superficie plana.

[0050] El término «faceta», como se usa en esta solicitud, se refiere a una porción sustancialmente plana de una superficie (por ejemplo, una superficie interior o una superficie exterior) de un sensor.

[0051] El término «película semitransparente», como se usa en esta solicitud, se refiere a una película que es parcialmente transparente a la luz y facilita la generación de plasmón superficial/polaritón.

[0052] Los términos «revestimiento reflectante» y «película reflectante», como se usan indistintamente en esta solicitud, se refieren a un revestimiento o una película, respectivamente, que son capaces de reflejar luz u otra radiación. Los términos «película semitransparente» y «película reflectante» o «revestimiento reflectante», como se usan en esta solicitud, no son mutuamente excluyentes, y una película dada puede ser tanto una película semitransparente como una película reflectante.

[0053] El término «metal noble», como se usa en esta solicitud, se refiere a un elemento metálico que es resistente a la corrosión en aire húmedo. Los ejemplos no limitantes de metales nobles incluyen cobre (Cu), rutenio (Ru), rodio (Rh), paladio (Pd), plata (Ag), renio (Re), osmio (Os), iridio (Ir), platino (Pt), oro (Au), mercurio (Hg), o combinaciones de los mismos.

[0054] El término «capa de adhesión», como se usa en esta solicitud, se refiere a una capa de material que se forma en una superficie de detección o en una faceta, y que facilita la adhesión de un material de revestimiento (por ejemplo, una película reflectante o una película semitransparente) a la superficie de detección o faceta.

[0055] El término «región revestida», como se usa en esta solicitud con referencia a una superficie de detección o faceta, significa una región de la superficie de detección o faceta que está cubierta con un revestimiento (por ejemplo, una película semitransparente, un revestimiento reflectante y/o una capa de adhesión). El término «región no revestida», como se usa en esta solicitud con referencia a una superficie de detección o faceta, significa una región de la superficie de detección o faceta que no está cubierta con un revestimiento.

[0056] El término «chasis óptico», como se usa en esta solicitud, se refiere a una estructura que soporta y/o contiene uno o más componentes ópticos.

[0057] El término «señal óptica», como se usa en esta solicitud, se refiere a una señal que comprende fotones.

[0058] El término «ángulo crítico», como se usa en esta solicitud, se refiere a un ángulo de incidencia por encima del cual (por ejemplo, en un ángulo de incidencia que tiene un valor angular mayor que el ángulo crítico) se produce una reflexión interna total.

[0059] El término «posición de píxel», como se usa en esta solicitud, se refiere a la posición de un píxel en un sistema de coordenadas, tal como, por ejemplo, un plano de coordenadas x, y.

[0060] El término «comparar», como se usa en esta solicitud con respecto a la comparación de posiciones de píxeles, se refiere a medir una diferencia en la posición de dos o más píxeles en un plano de coordenadas. La comparación de las posiciones de píxeles puede ser cualitativa o cuantitativa.

[0061] El término «elemento de referencia», como se usa en esta solicitud, se refiere a uno o más puntos de datos que no varían con el tiempo, o un componente que está configurado o adaptado para generar uno o más puntos de datos que no varían con el tiempo.

[0062] El término «referencia optomecánica» u «OMR» se refiere a un componente que está configurado o adaptado para colocar una obstrucción física en la trayectoria de una o más señales ópticas y generar así una o más señales de referencia que no varían con el tiempo, y esto puede detectarse y analizarse por un componente de detección.

[0063] Los términos «posición de píxel delta» o «valor de píxel delta», como se usan en esta solicitud, se refieren a un valor numérico que representa una diferencia de posición entre dos píxeles en un sistema de coordenadas.

[0064] El término «parámetro de entorno externo», como se usa en esta solicitud, se refiere a una característica de un entorno que es externo a un sensor o sistema objeto. Un ejemplo no limitante de un parámetro de entorno externo es la temperatura de una habitación en la que se opera un sensor.

[0065] El término «corregido», como se usa en esta solicitud, con respecto a un valor de datos se refiere a un valor de datos que ha experimentado una manipulación matemática, por ejemplo, se ha multiplicado o dividido por un valor numérico para corregir o normalizar el valor de datos basándose en un parámetro dado (por ejemplo, un parámetro de entorno externo, o un valor de referencia).

[0066] El término «de corrección de referencia», como se usa en esta solicitud con respecto a un valor de datos o una función matemática (por ejemplo, una función SPR), se refiere a un valor de datos o función matemática que ha experimentado una manipulación matemática, por ejemplo, se ha multiplicado o dividido por al menos un valor numérico obtenido de uno o más elementos de referencia para corregir o normalizar el valor de datos basándose en al menos un valor numérico obtenido del elemento de referencia.

[0067] El término «conjunto de datos de calibración», como se usa en esta solicitud, se refiere a una colección de uno o más puntos de datos que representan una relación entre un estándar de medición y una característica que se mide por un sensor y/o sistema objeto.

[0068] El término «función», como se usa en esta solicitud, se refiere a una operación matemática, o representación gráfica de la misma, en la que se asigna un valor de coordenada y único a cada valor de coordenada x.

[0069] El término «valor mínimo», como se usa en esta solicitud, se refiere al valor numérico más bajo de una función en un fotograma de imagen y en un sistema de coordenadas dado.

[0070] El término «valor máximo», como se usa en esta solicitud, se refiere al valor numérico más alto de una función en un fotograma de imagen y en un sistema de coordenadas dado.

[0071] El término «derivada», como se usa en esta solicitud, se refiere a una tasa de cambio de una función. El valor de una derivada de una función es la pendiente de la línea tangente en un punto de un gráfico que representa la función.

[0072] El término «valor de estancamiento», como se usa en esta solicitud, se refiere a un valor y de una función sobre una región donde la función tiene un valor y sustancialmente constante o en estado estacionario.

[0073] El término «parámetro de calidad», como se usa en esta solicitud, se refiere a un aspecto de un sensor o sistema objeto que se requiere para el funcionamiento óptimo del sensor o sistema.

[0074] El término «resonancia de plasmón superficial» o «SPR», como se usa en esta solicitud, se refiere a una oscilación resonante de electrones de conducción en una interfaz entre un material de permitividad positiva y negativa que es estimulado por la luz incidente.

[0075] El término «componente de manipulación de señal óptica», como se usa en esta solicitud, se refiere a un componente que es capaz de manipular uno o más elementos de una señal óptica. Un componente de manipulación de señal óptica puede incluir cualquier número de componentes individuales, cuyos componentes individuales pueden actuar en paralelo y/o en serie para manipular una o más características de una señal óptica. Los ejemplos no limitantes de componentes de manipulación de señal óptica incluyen: divisores de haz, filtros espaciales, filtros que reducen la luz ambiental externa, lentes, polarizadores, y guías de ondas ópticas.

[0076] El término «acoplar de forma desmontable», como se usa en esta solicitud, se refiere a conectar dos o más componentes de tal manera que la conexión sea reversible, y los componentes se puedan separar entre sí.

[0077] El término «componente de retención», como se usa en esta solicitud, se refiere a un componente que está configurado para retener uno o más componentes en una posición fija con respecto a otro componente.

[0078] El término «componente de alineación», como se usa en esta solicitud, se refiere a un componente que está configurado para proporcionar una alineación funcional y/o estructural entre dos o más componentes que están acoplados operativamente.

[0079] El término «componente de montaje cinemático», como se usa en esta solicitud, se refiere a un componente de montaje que proporciona una cantidad de restricciones que es igual al número de grados de libertad en el componente que se está montando.

[0080] El término «sistema de sobremesa», como se usa en esta solicitud, se refiere a un sistema que está configurado para disponerse en una superficie de, por ejemplo, una mesa de laboratorio, u otro sustrato adecuado, durante la operación.

[0081] El término «sistema de mano», como se usa en esta solicitud, se refiere a un sistema, o un componente del mismo, que está configurado para sostenerse en la mano de un usuario durante la operación.

[0082] Los términos «sujeto» o «paciente», como se usan en esta solicitud, se refieren a cualquier animal humano o no humano.

SENSORES Y SISTEMAS

[0083] Los aspectos de la invención incluyen sensores y sistemas configurados para realizar los procedimientos objeto, por ejemplo, para determinar la osmolaridad de una muestra. En ciertas realizaciones, los sistemas objeto incluyen un sensor óptico que tiene al menos una superficie de detección y está configurado para dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un primer ángulo incidente, y para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente. En algunas realizaciones, los sistemas objeto incluyen además un chasis óptico que incluye un componente de generación de señal óptica y un componente de detección. Cada uno de estos componentes se describe ahora adicionalmente con mayor detalle.

Sensores

[0084] Como se ha resumido anteriormente, los aspectos de la invención incluyen sensores que incluyen al menos una superficie de detección, y que están configurados para dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un primer ángulo incidente, y para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente. Al dirigir las señales ópticas para interactuar con la superficie de detección en dos ángulos incidentes diferentes, los sensores objeto son capaces de generar datos desde la superficie de detección para dos o más medios diferentes (por ejemplo, aire y agua), y detectar los datos utilizando el mismo componente de detección. Como tal, los datos obtenidos de diferentes medios pueden capturarse en el mismo campo de visión, o fotograma de imagen, de un componente de detección, y a continuación pueden analizarse por el componente de detección. A continuación, el análisis de los datos se puede utilizar para determinar una o más características de los medios. La inclusión de datos de la superficie de detección para diferentes medios en el mismo campo de visión, o fotograma de imagen, del componente de detección proporciona una referencia interna en los datos que puede usarse en el análisis (por ejemplo, puede utilizarse para la calibración del sensor y/o para analizar una muestra desconocida). Como se describe adicionalmente en esta solicitud, en algunas realizaciones, un sensor puede incluir un elemento de referencia que puede usarse en el análisis de datos. En algunas realizaciones, un sensor comprende un elemento de referencia que crea una señal de referencia en un fotograma de imagen del componente de detección, y una o más posiciones de píxel de la señal de referencia pueden usarse como referencia interna para fines de análisis de datos (por ejemplo, pueden utilizarse para la calibración del sensor y/o para analizar una muestra conocida o desconocida).

[0085] Los sensores objeto incluyen al menos una superficie de detección que comprende una película semitransparente, en la que la película semitransparente comprende un metal noble. La película semitransparente facilita el análisis basado en resonancia de plasmón superficial (SPR) de un medio en contacto con la superficie de detección. La SPR es un fenómeno que se produce cuando la luz incide en una superficie de detección en un ángulo particular, de manera que la luz reflejada se extingue. En un ángulo particular de luz incidente, la intensidad de la luz reflejada muestra una curva característica de intensidad decreciente, bien definida por ecuaciones matemáticas. El ángulo de luz incidente que corresponde a un mínimo de reflectividad de la curva se ve influenciado por las características de la película semitransparente y el medio externo que está en contacto con la misma. La FIG. 2, Panel A proporciona una visión general ilustrativa de la técnica SPR para la medición de la osmolaridad lagrimal. La FIG. 2, Panel B proporciona un gráfico de una señal SPR (es decir, una curva o función de señal SPR), que demuestra el mínimo relativo de la curva SPR, y que indica la posición correspondiente a un mínimo de reflectividad de la curva de señal SPR. En algunas realizaciones, los aspectos de la invención incluyen la determinación de una posición de píxel correspondiente a un mínimo de reflectividad de una curva de señal SPR representada en una imagen que es generada por un componente de detección (descrito con más detalle en esta solicitud).

[0086] En algunas realizaciones, la película semitransparente en la superficie de detección puede variar en espesor de aproximadamente 0,5 nm hasta aproximadamente 200 nm, tal como aproximadamente 1 nm, 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 41 nm, 42 nm, 43 nm, 44 nm, 45 nm, 46 nm, 47 nm, 48 nm, 49 nm, 50 nm, 51 nm, 52 nm, 53 nm, 54 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm, 90 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, 145 nm, 150 nm, 155 nm, 160 nm, 165 nm, 170 nm, 175 nm, 180 nm, 185 nm, 190 nm, o 195 nm. Una película semitransparente puede depositarse sobre una superficie de un sensor usando cualquier técnica adecuada, por ejemplo, técnicas de deposición de película delgada (por ejemplo, deposición de capa atómica (ALD), deposición química de vapor (CVD), deposición evaporativa, deposición química de valor organometálica (MOCVD), pulverización catódica, etc.), o cualquier combinación de las mismas. Ejemplos no limitantes de metales nobles que se pueden usar en una película semitransparente según realizaciones de los sensores objeto incluyen cobre (Cu), rutenio (Ru), rodio (Rh), paladio (Pd), plata (Ag), renio (Re), osmio (Os), iridio (Ir), platino (Pt), oro (Au), mercurio (Hg), o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, una película semitransparente en una superficie de detección puede estar compuesta por una pluralidad de capas discretas de material, en las que el material en cada capa puede seleccionarse de los metales nobles descritos anteriormente, o cualquier combinación de los mismos (por ejemplo, aleaciones de los mismos, tales como aleaciones de 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8 o más metales nobles diferentes). En algunas realizaciones, una superficie de detección puede comprender un sustrato, tal como, por ejemplo, un portaobjetos de microscopio, que tiene un lado que está al menos parcialmente revestido con una película semitransparente. En tales realizaciones, el sustrato se puede acoplar operativamente al sensor para proporcionar una superficie de detección.

[0087] En algunas realizaciones, un sensor puede incluir una capa de adhesión que se deposita en una superficie de detección entre el sensor (o sustrato) y una película semitransparente. Una capa de adhesión según realizaciones de la invención sirve para promover la adhesión de la película semitransparente a la superficie de detección, y puede modular una o más propiedades de una señal óptica que pasa a través del sensor. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una capa de adhesión puede comprender un material que mejora una propiedad deseada de una señal óptica que pasa a través de la capa de adhesión. En algunas realizaciones, el espesor y la composición del material de una capa de adhesión se seleccionan para manipular favorablemente una propiedad de una señal óptica que pasa a través de la capa de adhesión. En algunas realizaciones, se selecciona un material que tiene un índice de refracción (IR) deseado para modular una característica de una señal óptica que pasa a través de la capa de adhesión. En algunas realizaciones, la capa de adhesión comprende un material que modula una característica de una señal óptica que pasa a través de la misma, por ejemplo, reduce la cantidad de ruido en la señal óptica.

[0088] En algunas realizaciones, una capa de adhesión puede variar en espesor de aproximadamente 0,5 nm hasta aproximadamente 200 nm, tal como aproximadamente 1 nm, 1,5 nm, 2 nm, 2,5 nm, 3 nm, 3,5 nm, 4 nm, 4,5 nm, 5 nm, 5,5 nm, 6 nm, 6,5 nm, 7 nm, 7,5 nm, 8 nm, 8,5 nm, 9 nm, 9,5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm, 90 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, 145 nm, 150 nm, 155 nm, 160 nm, 165 nm, 170 nm, 175 nm, 180 nm, 185 nm, 190 nm, o 195 nm. Una capa de adhesión puede depositarse en una superficie del sensor usando cualquier técnica adecuada, por ejemplo, técnicas de deposición de película delgada (por ejemplo, deposición de capa atómica (ALD), deposición química de vapor (CVD), deposición evaporativa, deposición química de valor organometálica (MOCVD), pulverización catódica, etc.), o cualquier combinación de las mismas. Los ejemplos no limitantes de materiales que se pueden usar en una capa de adhesión según realizaciones de los sensores objeto incluyen cromo (Cr), TiO², TOx, SiO², SiOx, o cualquier combinación de los mismos (por ejemplo, mezclas o aleaciones de los mismos).

[0089] Las superficies de detección según realizaciones de la invención pueden tener cualquier tamaño y forma adecuados. En algunas realizaciones, una superficie de detección puede ser de forma cuadrada, rectangular, trapezoidal, octagonal, elíptica o circular, o cualquier combinación de las mismas. El área superficial de una superficie de detección puede variar, y en algunas realizaciones puede variar de aproximadamente 1 mm2 hasta aproximadamente 10 mm2, tal como aproximadamente 2 mm2, 3 mm2, 4 mm2, 5 mm2, 6 mm2, 7 mm2, 8 mm2, o 9 mm2.

[0090] En ciertas realizaciones, una superficie de detección puede comprender una región revestida y una región no revestida. En algunas realizaciones, una región revestida comprende un porcentaje del área de la superficie de detección que varía de aproximadamente el 10 % hasta el 100 %, tal como aproximadamente el 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, o el 95 % del área de la superficie de detección. En ciertas realizaciones, una superficie de detección completa está revestida con una película semitransparente.

[0091] Una región revestida según realizaciones de la invención puede tener cualquier forma adecuada. En algunas realizaciones, una región revestida de una superficie de detección puede ser de forma cuadrada, rectangular, trapezoidal, octagonal, elíptica o circular, o cualquier combinación de las mismas. En algunas realizaciones, una superficie de detección puede comprender una pluralidad de regiones revestidas discretas, tales como 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 regiones revestidas discretas. Una región revestida de una superficie de detección puede ubicarse en cualquier posición adecuada en una superficie de detección. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una región revestida puede estar centrada en una superficie de detección, mientras que, en algunas realizaciones, una región revestida puede estar, por ejemplo, ubicada en un lado particular de una superficie de detección, ubicada a lo largo de uno o más lados de una superficie de detección, o similares. En algunas realizaciones, aproximadamente la mitad de la superficie de detección comprende una región revestida, mientras que aproximadamente la mitad de la superficie de detección comprende una región no revestida. En algunas realizaciones, aproximadamente dos tercios (aproximadamente el 66 %) de la superficie de detección comprende una región revestida, mientras que aproximadamente un tercio (aproximadamente el 33 %) de la superficie de detección comprende una región no revestida. En ciertas realizaciones, toda la superficie de una superficie de detección es una región revestida (es decir, el 100 % de la superficie de detección está revestida con una película semitransparente).

[0092] En algunas realizaciones, una región no revestida de una superficie de detección facilita el análisis de un ángulo crítico asociado con el sensor. El ángulo crítico es el ángulo incidente por encima del cual se produce la reflexión interna total. El ángulo crítico se ve influenciado por las características del material del que está hecho el sensor, y no se ve influenciado por el medio externo que está en contacto con una superficie de detección del sensor. Como tal, el ángulo crítico para un sensor dado puede servir como referencia interna durante el análisis. En algunas realizaciones, los aspectos de la invención incluyen determinar un ángulo crítico para un sensor, así como determinar una posición de píxel correspondiente al ángulo crítico en una imagen que se genera por un componente de detección (descrito en más detalle en esta solicitud).

[0093] Los sensores según realizaciones de la invención pueden tener cualquier tamaño y forma adecuados. En algunas realizaciones, un sensor tiene una forma de semicilindro, que tiene una superficie plana y una superficie curva, en la que la superficie de detección está dispuesta sobre la superficie plana. En algunas realizaciones, un sensor comprende una forma cónica o troncocónica. En algunas realizaciones, un sensor puede tener una forma cóncava, de tal forma que el sensor comprende una superficie interior (por ejemplo, una superficie dentro de la concavidad) y una superficie exterior. En algunas realizaciones, un sensor puede tener una forma cóncava troncocónica.

[0094] En algunas realizaciones, un sensor puede tener una dimensión de longitud que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 cm, tal como 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, o 18 cm. En algunas realizaciones, un sensor puede tener una dimensión de ancho que varía de 1 a aproximadamente 20 cm, tal como 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, o 18 cm. En algunas realizaciones, un sensor puede tener una dimensión de altura que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 cm, tal como 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, o 18 cm. En algunas realizaciones, un sensor puede tener un diámetro que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 cm, tal como 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm, 16 cm, o 18 cm.

[0095] En algunas realizaciones, un sensor puede comprender una o más facetas que están configuradas para dirigir una señal óptica en una dirección dada (por ejemplo, para reflejar la faceta en un ángulo dado). Las facetas según realizaciones de la invención pueden tener cualquiera área adecuada, y en algunas realizaciones puede variar en área de aproximadamente 1 mm2 hasta aproximadamente 100 mm2, tal como aproximadamente 5 mm2, 10 mm2, 15 mm2, 20 mm2, 25 mm2, 30 mm2, 35 mm2, 40 mm2, 45 mm2, 50 mm2, 55 mm2, 60 mm2, 65 mm2, 70 mm2, 75 mm2, 80 mm2, 85 mm2, 90 mm2, o 95 mm2. Las facetas según realizaciones del sensor pueden tener cualquier forma adecuada, y en algunas realizaciones pueden ser de forma cuadrada, rectangular, trapezoidal, octagonal, elíptica o circular, o cualquier combinación de las mismas.

[0096] Los sensores según realizaciones de la invención pueden tener cualquier número adecuado de facetas en una superficie dada del sensor. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sensor puede tener varias facetas que varían de 1 a 10, tal como 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o 9 facetas en una superficie dada del sensor. En ciertas realizaciones, un sensor puede tener una o más facetas en una superficie interna, tal como 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 facetas en una superficie interna, y también puede tener una o más facetas en una superficie externa, tal como 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 facetas en una superficie externa. En algunas realizaciones, una faceta puede revestirse con un material ópticamente reflectante para mejorar la capacidad de la faceta para reflejar una señal óptica. En algunas realizaciones, una pluralidad de facetas puede tener una forma y/o área diferente. En algunas realizaciones, una pluralidad de facetas puede tener la misma forma y/o área.

[0097] En ciertas realizaciones, una o más facetas pueden revestirse con un revestimiento reflectante (por ejemplo, una película reflectante o un material ópticamente reflectante). En algunas realizaciones, todas las facetas de un sensor pueden revestirse con un revestimiento reflectante. En algunas realizaciones, ciertas facetas en un sensor están revestidas con un revestimiento reflectante, mientras que otras facetas en el mismo sensor no están revestidas con un revestimiento reflectante. En algunas realizaciones, toda la superficie de una faceta seleccionada puede revestirse con un revestimiento reflectante. En algunas realizaciones, solo una porción o sección de la superficie de una faceta particular está revestida con un revestimiento reflectante. En una realización preferida, una pluralidad de facetas de «borde» están revestidas con un revestimiento dorado reflectante. Por ejemplo, en una realización preferida, las facetas que están marcadas en la FIG. 43 (así como las que están situadas simétricamente en el lado opuesto de la superficie de detección) están revestidas con un revestimiento reflectante (por ejemplo, un revestimiento dorado reflectante).

[0098] En algunas realizaciones, un revestimiento reflectante en la superficie de una faceta puede variar en espesor de aproximadamente 0,1 nm hasta aproximadamente 1.000 nm (1 pm), tal como aproximadamente 0,5 nm, aproximadamente 1 nm, aproximadamente 5 nm, aproximadamente 10 nm, aproximadamente 20 nm, aproximadamente 30 nm, aproximadamente 40 nm, aproximadamente 50 nm, aproximadamente 60 nm, aproximadamente 70 nm, aproximadamente 80 nm, aproximadamente 90 nm, aproximadamente 100 nm, aproximadamente 150 nm, aproximadamente 200 nm, aproximadamente 250 nm, aproximadamente 300 nm, aproximadamente 350 nm, aproximadamente 400 nm, aproximadamente 450 nm, aproximadamente 500 nm, aproximadamente 550 nm, aproximadamente 600 nm, aproximadamente 650 nm, aproximadamente 700 nm, aproximadamente 750 nm, aproximadamente 800 nm, aproximadamente 850 nm, aproximadamente 900 nm, o aproximadamente 950 nm o más. Un revestimiento reflectante puede depositarse sobre la superficie de una faceta usando cualquier técnica adecuada, tales como, por ejemplo, técnicas de deposición de película delgada (por ejemplo, deposición de capa atómica (ALD), deposición química de vapor (CVD), deposición evaporativa, deposición química de valor organometálica (MOCVD), pulverización catódica, etc.), o cualquier combinación de las mismas. Ejemplos no limitantes de metales nobles que se pueden usar en una película reflectante según realizaciones de los sensores objeto incluyen cobre (Cu), rutenio (Ru), rodio (Rh), paladio (Pd), plata (Ag), renio (Re), osmio (Os), iridio (Ir), platino (Pt), oro (Au), mercurio (Hg), o cualquier combinación de los mismos. En una realización preferida, un revestimiento reflectante comprende oro (Au).

[0099] En algunas realizaciones, un sensor puede incluir una capa de adhesión que se deposita en una o más facetas y se posiciona entre el sensor (o sustrato) y un revestimiento reflectante en la faceta. Una capa de adhesión según realizaciones de la invención sirve para promover la adhesión del revestimiento reflectante a la faceta, y puede modular una o más propiedades de una señal óptica que se refleja en la faceta. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una capa de adhesión puede comprender un material que mejora una propiedad deseada de una señal óptica que se refleja en una faceta particular. En algunas realizaciones, el espesor y la composición del material de una capa de adhesión se seleccionan para manipular favorablemente una propiedad de una señal óptica que se refleja en una faceta particular.

[0100] En algunas realizaciones, una capa de adhesión puede variar en espesor de aproximadamente 0,5 nm hasta aproximadamente 200 nm, tal como aproximadamente 1 nm, 1,5 nm, 2 nm, 2,5 nm, 3 nm, 3,5 nm, 4 nm, 4,5 nm, 5 nm, 5,5 nm, 6 nm, 6,5 nm, 7 nm, 7,5 nm, 8 nm, 8,5 nm, 9 nm, 9,5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, 25 nm, 30 nm, 35 nm, 40 nm, 45 nm, 50 nm, 55 nm, 60 nm, 65 nm, 70 nm, 75 nm, 80 nm, 85 nm, 90 nm, 100 nm, 105 nm, 110 nm, 115 nm, 120 nm, 125 nm, 130 nm, 135 nm, 140 nm, 145 nm, 150 nm, 155 nm, 160 nm, 165 nm, 170 nm, 175 nm, 180 nm, 185 nm, 190 nm, o 195 nm. Una capa de adhesión puede depositarse sobre una superficie del sensor (por ejemplo, en una faceta del sensor) usando cualquier técnica adecuada, por ejemplo, técnicas de deposición de película delgada (por ejemplo, deposición de capa atómica (ALD), deposición química de vapor (CVD), deposición evaporativa, deposición química de valor organometálica (MOCVD), pulverización catódica, etc.), o cualquier combinación de las mismas. Los ejemplos no limitantes de materiales que se pueden usar en una capa de adhesión según realizaciones de los sensores objeto incluyen cromo (Cr), TiO², TOx, SiO², SiOx, o cualquier combinación de los mismos (por ejemplo, mezclas o aleaciones de los mismos).

[0101] En algunas realizaciones, un sensor puede incluir uno o más componentes de identificación que están configurados para comunicar información de identificación a otro componente de un sistema (por ejemplo, a un componente de un chasis óptico, a un procesador, etc.). Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sensor puede incluir un componente de identificación que proporciona un chasis óptico con información sobre, por ejemplo, un tipo de película semitransparente dispuesta en la superficie de detección del sensor, una configuración de regiones revestidas y no revestidas en una superficie de detección del sensor, una configuración de facetas en el sensor, etc. En algunas realizaciones, un sistema está configurado para responder a la información de identificación comunicada por un sensor. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, un sistema puede configurarse para recibir información de identificación de un sensor y, en respuesta, configurar el sistema para llevar a cabo un procedimiento de análisis particular (por ejemplo, configurar el sistema para generar una o más señales ópticas con una longitud de onda o longitudes de onda particulares). Los componentes de identificación según realizaciones de la invención pueden tener cualquier estructura adecuada, y pueden incluir, por ejemplo, códigos de barras, bandas magnéticas, chips legibles por ordenador, y similares. Los sistemas según realizaciones de la invención pueden configurarse con un componente de identificación correspondiente que está configurado para recibir y/o identificar información de identificación de un componente de identificación en un sensor.

[0102] Los aspectos de los sensores objeto incluyen componentes de retención que están configurados para retener un sensor en una posición fija con respecto a otro componente de un sistema sujeto (por ejemplo, un chasis óptico, descrito en más detalle en esta solicitud). Los componentes de retención según realizaciones de la invención pueden tener cualquier forma y dimensiones adecuadas, y pueden adoptar la forma de, por ejemplo, pestañas o bridas que se extienden desde una o más porciones de un sensor objeto. En algunas realizaciones, un sensor puede incluir un componente de retención que está configurado para acoplar de manera desmontable el sensor a otro componente, tal como, por ejemplo, un chasis óptico. En algunas realizaciones, un sensor está configurado para acoplarse y/o desacoplarse de manera desmontable a un chasis óptico de una manera aséptica o sin contacto, lo que significa que un operador puede lograr el acoplamiento del sensor al chasis óptico sin comprometer la esterilidad de el sensor, y puede lograr desacoplar el sensor del chasis óptico sin tener que entrar en contacto físicamente con el sensor.

[0103] Los aspectos de los sistemas sujetos incluyen uno o más componentes de montaje del sensor que están configurados para facilitar el manejo aséptico de un sensor, así como el acoplamiento (por ejemplo, acoplamiento desmontable) del sensor a un chasis óptico. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, un componente de montaje del sensor está configurado para sostener un sensor de manera aséptica, permitir que un usuario acople el sensor a un chasis óptico y a continuación desacoplar del sensor, dejando el sensor acoplado al chasis óptico de manera aséptica.

Los componentes de montaje del sensor según realizaciones de la invención pueden tener cualquier dimensión adecuada, y en algunas realizaciones, incluyen una superficie que es complementaria al menos a una porción de un sensor. En algunas realizaciones, un componente de montaje del sensor está configurado para cubrir al menos una porción de una superficie externa de un sensor de manera que la porción cubierta del sensor no sea accesible a un entorno externo hasta que el componente de montaje del sensor se desacople del sensor. En algunas realizaciones, un componente de montaje del sensor está adaptado para la esterilización a través de cualquier técnica adecuada, y está adaptado para mantener su funcionalidad después de que se haya completado la esterilización. Las técnicas de esterilización se conocen bien en la técnica e incluyen, por ejemplo, esterilización por calor, irradiación gamma, esterilización química (por ejemplo, esterilización con gas de óxido de etileno), y muchas otras. Los aspectos de la invención incluyen componentes de montaje del sensor que están adaptados para la esterilización sin alterar su funcionalidad de manera apreciable. En algunas realizaciones, un componente de montaje del sensor está configurado para permitir la esterilización de un sensor mientras el sensor y el componente de montaje del sensor están acoplados entre sí.

[0104] Los aspectos de los sensores objeto incluyen uno o más componentes de montaje cinemático que están configurados para proporcionar una cantidad de restricciones que es igual al número de grados de libertad del componente que se está montando. Por ejemplo, para un objeto tridimensional que tiene seis grados de libertad, se pueden usar componentes de montaje cinemático que proporcionan seis restricciones para montar un sensor en un chasis óptico (descrito en más detalle más adelante).

[0105] Los aspectos de los sensores objeto incluyen uno o más componentes de alineación que están configurados para alinear el sensor con uno o más componentes de un chasis óptico (descrito en más detalle más adelante). En algunas realizaciones, un componente de alineación puede comprender un componente de centrado cónico que está configurado para alinear un sensor con un chasis óptico.

[0106] Los sensores objeto pueden estar hechos de cualquiera de una diversidad de materiales adecuados, incluyendo, pero sin limitación, vidrio, plásticos de grado óptico, polímeros, combinaciones de los mismos, y similares.

Ejemplos no limitantes de materiales adecuados incluyen polimetilmetacrilato (PMMA), policarbonato (PC), poliestireno

(PS), polímeros de cicloolefina (por ejemplo, ZEONEX® E48R), zafiro, diamante, cuarzo, circonio, y similares, o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, un material que se usa para hacer un sensor objeto puede tener un índice de refracción que varía de aproximadamente 1,2 hasta aproximadamente 2,0, tal como 1,21, 1,22, 1,23,

1,24, 1,25, 1,26, 1,27, 1,28, 1,29, 1,3, 1,31, 1,32, 1,33,1.34, 1.35, 1.36, 1.37, 1.38, 1.39, 1.4, 1.41, 1.42, 1.4 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.5, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.6, 1.61, 1.62, 1.63, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 1.7, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.75, 1.76, 1.77, 1.78, 1.79, 1.8, 1.81, 1.82, 1.83, 1.84, 1.87, 1.88, 1.89, 1.9, 1.91, 1.92, 1.93, 1,94, 1,95, 1,96, 1,97, 1,98, o 1,99. Los expertos en la técnica reconocerán cualquier material que tenga las propiedades ópticas adecuadas puede usarse en los sensores objeto. Los sensores según realizaciones de la invención pueden fabricarse usando cualquier técnica adecuada, tal como mecanizado, impresión 3D y/o moldeo (por ejemplo, moldeo por inyección). En algunas realizaciones, un sensor puede fabricarse usando una técnica adecuada, y a continuación puede procesarse adicionalmente para depositar una o más composiciones en una superficie del sensor (por ejemplo, una película semitransparente, una capa de adhesión o un revestimiento reflectante). En algunas realizaciones, un sensor es desechable y puede desecharse después de uno o más usos. En algunas realizaciones, un sensor está adaptado para uso repetido, por ejemplo, está adaptado para ser limpiado y esterilizado después del uso, y después usarse de nuevo.

[0107] Como se revisó anteriormente, los aspectos de la invención incluyen sensores que están configurados para dirigir una primera señal óptica para interactuar con una superficie de detección en un primer ángulo incidente, y para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente

para que los datos de la superficie de detección para dos medios de prueba diferentes (por ejemplo, aire y una muestra biológica, por ejemplo, una película lagrimal) puedan capturarse en el mismo campo de visión, o fotograma de imagen, de un componente de detección. En algunas realizaciones, un sensor está configurado para dirigir una primera señal óptica para interactuar con una superficie de detección en un intervalo estrecho de primeros ángulos incidentes, y para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un intervalo estrecho de segundos ángulos incidentes para generar datos en el mismo campo de visión, o fotograma de imagen, de un componente de detección, como se revisó anteriormente. Un intervalo estrecho de ángulos incidentes abarca varios grados que varían de aproximadamente 2 a aproximadamente 7 grados, tal como aproximadamente 3, 4, 5, 6 o 7 grados.

[0108] Sin limitarse a la teoría, un intervalo de primeros y segundos ángulos incidentes que se eligen para un sensor depende de las propiedades ópticas del material que se utiliza para fabricar el sensor, así como del medio externo a analizar por el sensor. Como tal, un primer y segundo ángulo incidente, o un primer y segundo intervalo estrecho de ángulos incidentes, pueden diferir para sensores que están compuestos de diferentes materiales, y un intervalo de ángulos incidentes para un sensor dado puede basarse en el índice de refracción anticipado de una muestra a analizar (por ejemplo, una muestra biológica). En algunas realizaciones, un sensor está configurado para tener un intervalo dinámico de ángulos incidentes de importancia clínica, en el que el sensor está configurado para dirigir una o más señales ópticas para interactuar con una superficie de detección en un intervalo de ángulos incidentes que facilitan el análisis de una muestra y proporcionan datos con importancia clínica (por ejemplo, datos que faciliten la determinación de la osmolaridad de una muestra biológica, por ejemplo, una película lagrimal). Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden seleccionar diferentes primeros y segundos ángulos incidentes, o intervalos de los mismos, basándose, por ejemplo, en las propiedades ópticas del material que se utiliza para fabricar el sensor, las propiedades de los medios externos que se pondrán en contacto con la superficie de detección (por ejemplo, una muestra biológica y/o un medio de referencia), las propiedades de la película semitransparente, y/o las propiedades de la capa de adhesión (si está presente), para generar datos en el mismo campo de visión de un componente de detección de la superficie de detección para diferentes medios de prueba, o diferentes combinaciones de medios de referencia y prueba (por ejemplo, aire y agua, aire y fluido lagrimal, etc.). Un intervalo de ángulos incidentes abarca en general aproximadamente 40 grados a aproximadamente 67 grados, tal como aproximadamente 40, 41,42, 43, 44 o 45, 62, 63, 64, 65 y 66 o 67 grados.

[0109] En algunas realizaciones, un sensor, cuando se acopla con un chasis óptico (como se describe a continuación), puede formarse en un sistema de sobremesa que está configurado para su uso en un entorno de laboratorio, por ejemplo, en un entorno de laboratorio clínico. En algunas realizaciones, un sensor, cuando se acopla con un chasis óptico (como se describe a continuación) se puede formar en un sistema de mano. En una realización preferida, un sistema de mano tiene dimensiones que son similares a las de un bolígrafo. Durante el uso, un sistema de mano puede sostenerse, por ejemplo, por un médico, y ponerse en contacto con una muestra en análisis.

[0110] En algunas realizaciones, un sensor está adaptado para la esterilización a través de cualquier técnica adecuada, y está adaptado para mantener su funcionalidad después de que se haya completado la esterilización. Las técnicas de esterilización se conocen bien en la técnica e incluyen, por ejemplo, esterilización por calor, irradiación gamma, esterilización química (por ejemplo, esterilización con gas de óxido de etileno), y muchas otras. Los aspectos de la invención incluyen sensores que están adaptados para la esterilización sin alterar su funcionalidad de manera apreciable.

[0111] Los aspectos de la invención incluyen kits que contienen una pluralidad de sensores. En algunas realizaciones, un kit puede contener una pluralidad de sensores idénticos. En algunas realizaciones, un kit puede contener dos o más sensores que tienen características diferentes (por ejemplo, una pluralidad de un primer tipo de sensor, y una pluralidad de un segundo tipo de sensor). Los kits según realizaciones de la invención pueden comprender cualquier envase adecuado, por ejemplo, pueden comprender envases herméticos (por ejemplo, envases sellados herméticamente), envases sellados al vacío, y similares. En ciertas realizaciones, un kit puede ser estéril (por ejemplo, el contenido del kit es estéril, y el envase del kit está configurado para mantener la esterilidad del contenido). En algunas realizaciones, un kit puede comprender una pluralidad de sensores, en el que cada sensor individual está sellado por separado en un envase estéril. En algunas realizaciones, un kit no es estéril, pero está adaptado para la esterilización de manera que el kit se puede esterilizar en un punto de uso, por ejemplo, en el consultorio de un médico o en un hospital. En algunas realizaciones, un kit puede incluir además uno o más componentes de montaje del sensor, como se describe en esta solicitud.

[0112] En algunas realizaciones, un sensor es estable al almacenamiento y puede almacenarse durante un periodo de tiempo prolongado, tal como uno o dos años o más, mientras mantiene su funcionalidad. En ciertas realizaciones, se puede proporcionar un sensor en un kit con un envase adecuado para que el sensor permanezca estable en almacenamiento durante un periodo de tiempo prolongado. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se puede proporcionar un sensor en un envase hermético o en un envase sellado al vacío para facilitar la estabilidad de almacenamiento durante un periodo de tiempo prolongado.

[0113] En una realización preferida, un sensor se fabrica a partir de un polímero de cicloolefina y tiene una forma cóncava troncocónica, que tiene una superficie interior y una superficie exterior, en el que el sensor comprende dos facetas en la superficie interior y cuatro facetas en el superficie exterior, así como una superficie de detección situada en la superficie exterior, y en el que las facetas están configuradas para dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 42 grados, y para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 64 grados. En esta realización preferida, los datos tanto del aire como del agua, o tanto del aire como del fluido lagrimal, pueden recopilarse en el mismo campo de visión, o fotograma de imagen, de un componente de detección, proporcionando así una referencia interna dentro de la imagen que puede utilizarse en el análisis.

[0114] En otra realización preferida, un sensor se fabrica a partir de un polímero de cicloolefina y tiene una forma cóncava troncocónica, que tiene una superficie interior y una superficie exterior, en el que el sensor comprende dos facetas en la superficie interior y cuatro facetas en el superficie exterior, así como una superficie de detección situada en la superficie exterior del sensor, y en el que las facetas están configuradas para dirigir una primera señal óptica para interactuar con una superficie de detección en un intervalo estrecho de ángulos incidentes que varía de aproximadamente 40 a aproximadamente 45 grados, y están configuradas para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un intervalo estrecho de ángulos incidentes que varía de aproximadamente 62 a aproximadamente 67 grados.

[0115] Volviendo ahora a la FIG. 22, se proporciona una ilustración de un sensor según una realización de la invención. La realización representada es un sensor de plástico transparente moldeado por inyección con una superficie de detección que comprende una película de oro.

[0116] La FIG. 23 es una ilustración de otro sensor según realizaciones de la invención. En la realización representada, el sensor comprende una superficie de detección con una película de oro. Una porción superior del sensor representado funciona como un prisma SPR. Una porción central del sensor representado es una porción de faldón, y la porción inferior del sensor representado es una porción de base que se conecta a un chasis óptico (descrito en más detalle en esta solicitud).

[0117] La FIG. 24 es otra ilustración de un sensor según realizaciones de la invención. En la realización representada, el sensor está configurado para dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 42,04 grados, y está configurado para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 64,44 grados.

[0118] La FIG. 25 es otra ilustración de un sensor según realizaciones de la invención. En la realización representada, el sensor está configurado para dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 42,04 grados, y está configurado para dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 64,44 grados. Además, se indican: un revestimiento dorado en la superficie de detección, una superficie externa elíptica del sensor, una superficie inferior curvada opcional del sensor, un LED de fuente puntual y un divisor de haz.

[0119] La FIG. 42, Panel A es una vista lateral de un sensor según realizaciones de la invención que tiene una forma cóncava troncocónica con una superficie interna y una superficie externa. En la realización representada, una superficie externa del sensor tiene 4 facetas reflectantes y un componente de centrado ahusado que se acopla a un chasis óptico. El Panel B es una vista inferior del sensor, que muestra 2 facetas en la superficie interna del sensor. También se representan componentes de retención y componentes de montaje cinemático.

[0120] La FIG. 43 es una vista en perspectiva del sensor representado en la FIG. 42. Una pluralidad de accesorios de retención es visible, así como la superficie de detección y 4 facetas reflectantes en la superficie externa del sensor.

[0121] La FIG. 44, Panel A es una vista lateral de un sensor según realizaciones de la invención que tiene una forma cóncava troncocónica con una superficie interna y una superficie externa. En la realización representada, una superficie externa del sensor tiene 4 facetas reflectantes y un componente de centrado ahusado que se acopla a un chasis óptico. El Panel B es una vista lateral de un sensor, que muestra una línea discontinua que indica el flujo de material a través de un molde durante el procedimiento de fabricación del sensor. También se representan ubicaciones de montaje cinemático.

[0122] La FIG. 45 es una vista final superior de un sensor según realizaciones de la invención. El sensor representado incluye una superficie de detección que comprende regiones revestidas y no revestidas. También se muestran tres componentes de retención, o pestañas, que están configurados para acoplar de manera desmontable el sensor a un chasis óptico.

[0123] La FIG. 47 es una vista en perspectiva transparente de un sensor según realizaciones de la invención.

Chasis óptico

[0124] Como se resume anteriormente, los aspectos de la invención incluyen un chasis óptico que comprende un componente generador de señal óptica y un componente de detección. En algunas realizaciones, un chasis óptico puede comprender un componente de manipulación de señal óptica. Cada uno de estos aspectos se describe con mayor detalle a continuación.

[0125] Los aspectos de la invención incluyen uno o más componentes generadores de señal óptica que están configurados para generar una señal óptica. En algunas realizaciones, un componente generador de señal óptica puede incluir una fuente óptica que genera una señal óptica, tal como, por ejemplo, un láser, un diodo emisor de luz (LED), un LED de fuente puntual o una fuente de luz blanca con un filtro espectral. En algunas realizaciones, un chasis óptico puede incluir varios componentes generadores de señal óptica que varían de 1 a 10, tales como 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o 9 componentes generadores de señal óptica.

[0126] Los componentes generadores de señal óptica según realizaciones de la invención pueden configurarse para generar luz que tenga cualquier longitud de onda adecuada (por ejemplo, pueden tener cualquier espectro de emisión adecuado), que varía de luz UV, a luz visible, a luz infrarroja. En algunas realizaciones, una señal óptica puede tener una longitud de onda que varía de aproximadamente 300 nm a aproximadamente 1.500 nm, tal como aproximadamente 325, 350, 375, 387, 393, 400, 425, 433, 445, 450, 467, 475, 488, 490, 492, 494, 495, 500, 502, 505, 510, 516, 517, 520, 525, 545, 550, 567, 573, 574, 575, 585, 596, 600, 603, 605, 611, 625, 633, 645, 650, 655, 667, 670, 673, 675, 690, 694, 700, 725, 750, 775, 800, 825, 850, 855, 875, 900, 925, 940, 950, 975, 1.000, 1.025, 1.033, 1.050, 1.060, 1.075, 1.100, 1.125, 1.150, 1.175, 1.200, 1.225, 1.250, 1.270, 1.275, 1.300, 1.325, 1.350, 1.375, 1.400, 1.425, 1.450, o 1.475 nm. En algunas realizaciones, una señal óptica puede tener una longitud de onda de aproximadamente 855 nm. En algunas realizaciones, una fuente óptica puede tener una longitud de onda de aproximadamente 950 nm.

[0127] Los componentes generadores de señal óptica según realizaciones de la invención pueden configurarse para generar señales ópticas de varias maneras. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un componente generador de señal óptica está configurado para generar una señal óptica de manera continua. En algunas realizaciones, uno o más componentes generadores de señal óptica pueden configurarse para generar simultáneamente señales ópticas que tienen dos longitudes de onda diferentes. En algunas realizaciones, un componente generador de señal óptica está configurado para generar señales ópticas intermitentes que pueden medirse de forma cerrada. En algunas realizaciones, un componente generador de señal óptica está configurado para generar una señal óptica que tiene una longitud de onda única. En algunas realizaciones, un componente generador de señal óptica está configurado para generar una pluralidad de señales ópticas que tienen diferentes longitudes de onda, de tal forma que el mismo componente generador de señal óptica puede generar señales ópticas de dos o más longitudes de onda diferentes.

[0128] En algunas realizaciones, un chasis óptico comprende un componente de referencia optomecánica (OMR) que está configurado o adaptado para colocar una obstrucción física en la trayectoria de una o más señales ópticas. La obstrucción física crea una o más señales de referencia que pueden ser detectadas y analizadas por un componente de detección. En algunas realizaciones, una OMR está configurada para crear una obstrucción vertical u horizontal dentro de una o más señales ópticas, de tal forma que un componente de detección pueda detectar una sombra vertical u horizontal, o una región bloqueada de la señal óptica. En algunas realizaciones, una OMR está configurada para crear una combinación de obstrucciones verticales y horizontales dentro de una o más señales ópticas, de tal forma que un componente de detección puede detectar una combinación de sombras verticales y horizontales, o regiones bloqueadas de la señal óptica. En algunas realizaciones, un componente optomecánico está configurado para crear una obstrucción circular o elíptica dentro de una o más señales ópticas, de tal forma que un componente de detección puede detectar una sombra circular o elíptica, o una región bloqueada de la señal óptica. Los aspectos de los procedimientos objeto incluyen la detección de una posición de píxel de uno o más elementos de una señal OMR, y el uso de la posición de píxel del uno o más elementos de la señal OMR en un procedimiento de calibración, control de calidad y/o análisis de datos.

[0129] Los aspectos de la invención incluyen un componente de detección que está configurado para detectar una o más señales ópticas de los sensores objeto, y para generar datos a partir de las mismas. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para detectar una o más señales ópticas de un sensor objeto, y para generar una imagen (por ejemplo, una imagen digital) de los datos para su análisis. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar una pluralidad de imágenes a partir de una o más señales ópticas. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar una pluralidad de imágenes por segundo, tal como 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, o 100 o más imágenes por segundo. En algunas realizaciones, un componente de detección comprende un componente de grabación de vídeo (por ejemplo, una cámara de vídeo) que está configurado para generar un vídeo de una o más señales ópticas que se reciben de un sensor. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para capturar uno o más fotogramas de imagen de un vídeo, y someter el uno o más fotogramas de imagen a un procesamiento adicional, como se describe en más detalle a continuación. En ciertas realizaciones, un componente de detección está configurado para comenzar a capturar datos antes de que una muestra entre en contacto con la superficie de detección de un sensor objeto, y para capturar rápidamente datos inmediatamente después del contacto de la muestra con la superficie de detección. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para comenzar a capturar datos simultáneamente con el contacto entre la muestra y la superficie de detección, y para capturar rápidamente datos inmediatamente después del contacto de la muestra con la superficie de detección.

[0130] Los componentes de detección según realizaciones de la invención están configurados para recibir una señal óptica como entrada, y para dirigir la señal óptica a un detector para su análisis. En algunas realizaciones, un componente de detección puede configurarse para permitir que solo la luz de una cierta longitud de onda, o de un cierto intervalo de longitud de onda, entre en el componente de detección. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir uno o más filtros ópticos que están configurados para permitir que solo la luz de un cierto intervalo de longitud de onda entre en el componente de detección.

[0131] En algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir uno o más detectores que comprenden un fotodiodo. Los fotodiodos según realizaciones de la invención están configurados para absorber fotones de luz y convertir la luz en corriente eléctrica que se puede medir. En algunas realizaciones, un fotodiodo puede incluir uno o más filtros ópticos, lentes o cualquier otro componente adecuado que pueda usarse para convertir la energía de la luz en corriente eléctrica para su medición.

[0132] En algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir uno o más tubos fotomultiplicadores (PMT). Los PMT según realizaciones de la invención están configurados para detectar fotones incidentes multiplicando una corriente producida por una señal de luz incidente.

[0133] En algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir uno o más fotodiodos de avalancha (APD) o diodos de avalancha de fotón único (SPAD), también conocidos como fotodiodos de avalancha en modo Gieger o G-APD. Los APD y los SPAD según realizaciones de la invención pueden detectar señales ópticas (tales como señales de baja intensidad) hasta el nivel de fotón único aprovechando una corriente de avalancha activada por fotones en un dispositivo semiconductor para detectar la radiación electromagnética incidente.

[0134] En algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir una o más cámaras de barrido que funcionan transformando un perfil temporal de un pulso de luz en un perfil espacial en un detector al causar una desviación que varía en el tiempo del pulso de luz a través del detector.

[0135] En algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir uno o más detectores con un sensor de imagen. Los sensores de imagen según realizaciones de la invención están configurados para convertir una imagen óptica en una señal electrónica. Los ejemplos de sensores de imagen incluyen, pero sin limitación, dispositivos de carga acoplada (CCD) y semiconductores complementarios de óxido de metal (CMOS) o dispositivos semiconductores de óxido de metal de tipo N. En algunas realizaciones, un sensor de imagen puede ser un sensor de píxeles activos (APS).

[0136] En algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir una o más cámaras. En algunas realizaciones, una cámara es una cámara CCD o una cámara CMOS científica (sCMOS) que proporciona ruido extremadamente bajo, velocidades de cuadro rápidas, amplio rango dinámico, alta eficiencia cuántica (QE), alta resolución, y un gran campo de visión. Dichas cámaras están disponibles comercialmente en proveedores de tecnología científica.

[0137] En algunas realizaciones, un componente de detección puede incluir uno o más sensores de matriz lineal (LAS). Los sensores de matriz lineal según realizaciones de la invención comprenden una matriz lineal de píxeles de fotodetección integradores, que están configurados para medir la luz incidente durante un tiempo de exposición definido, y para generar una tensión o salida digital que representa la exposición a la luz de cada píxel en la matriz. Los LAS son conocidos en la técnica y generalmente están disponibles en una diversidad de dimensiones y resoluciones de píxeles (DPI). En algunas realizaciones, una salida analógica de un LAS puede conectarse directamente a un convertidor de analógico a digital (ADC) para llevar a cabo el procesamiento de la señal digital.

[0138] En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar una imagen de una o más señales ópticas recibidas de un sensor objeto, y para convertir o representar la imagen en una imagen digital que comprende una pluralidad de píxeles que se organizan en un sistema de coordenadas en una matriz de imagen. En algunas realizaciones, una imagen digital puede tener un sistema de coordenadas bidimensional, por ejemplo, un sistema de coordenadas x, y asociado con la misma, en el que a cada píxel de la imagen digital se le asigna una coordenada x, y. En ciertas realizaciones, un componente de detección puede generar una imagen digital en escala de grises, en el que a cada píxel en la imagen digital se le asigna un valor en escala de grises correspondiente a un rango de sombras grises de blanco a negro. En algunas realizaciones, un componente de detección puede generar una imagen digital en color, en el que a cada píxel en la imagen digital se le asigna un color. En algunas realizaciones, un número de píxeles en la dirección x de la matriz de imagen varía de aproximadamente 500 a aproximadamente 4.000 o más, tal como aproximadamente 1.000, 1.500, 2.000, 2.500, 3.000, o 3.500 o más. En algunas realizaciones, un número de píxeles en la dirección x de la matriz de imagen varía de aproximadamente 500 a aproximadamente 4.000 o más, tal como aproximadamente 1.000, 1.500, 2.000, 2.500, 3.000, o 3.500. Cualquier componente de detección capaz de generar una imagen a partir de una o más señales que se reciben de un sensor objeto puede usarse según los sistemas y procedimientos objeto.

[0139] Los aspectos de los sistemas objeto incluyen componentes de manipulación de señal óptica que están configurados para manipular una o más características de una señal óptica. Los ejemplos de componentes de manipulación de señal óptica incluyen, pero sin limitación, espejos, lentes (por ejemplo, lentes cilíndricas, lentes de doblete, lentes colimadoras), divisores de haz, prismas (por ejemplo, prismas de traslación de haz), rejillas de difracción, tubos fotomultiplicadores, filtros ópticos (por ejemplo, filtros ópticos que reducen la luz ambiental externa, tales como, por ejemplo, filtros de paso largo, componentes deflectores, y similares, que pueden reducir o eliminar la luz ambiental), óptica de conformación de haz, guías de onda ópticas, polarizadores, filtros espaciales/aperturas espaciales, y similares. Los componentes de manipulación de señal óptica según realizaciones de la invención pueden incluir cualquier número adecuado de componentes individuales, incluyendo, en algunas realizaciones, una pluralidad del mismo componente individual (por ejemplo, una pluralidad de tubos fotomultiplicadores, una pluralidad de polarizadores, etc.).

[0140] En algunas realizaciones, los aspectos de los sistemas objeto incluyen una o más aperturas espaciales. Las aperturas espaciales (también conocidas como filtros espaciales) según realizaciones de la invención, son componentes que están configurados para eliminar aberraciones en un haz de luz debido a imperfecciones o variaciones en uno o más componentes ópticos del sistema. En algunas realizaciones, una apertura espacial incluye una apertura, o abertura, que se coloca en la trayectoria óptica de una señal óptica y permite que una porción deseada de la señal óptica pase a través de la apertura, mientras bloquea la luz que corresponde a una porción no deseada o estructura de la señal óptica. Las aperturas espaciales según realizaciones de la invención pueden incluir una pequeña apertura circular, o apertura «estenopeica», que permite el paso de la luz. En algunas realizaciones, una apertura espacial tiene una apertura cuyo diámetro varía de 50 pm a 500 pm, tal como 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 o 450 pm. En ciertas realizaciones, una apertura espacial puede incluir una apertura cuyo tamaño es variable, y los procedimientos objeto pueden incluir variar el tamaño (por ejemplo, variar el diámetro) de la apertura espacial. En ciertas realizaciones, una apertura espacial puede incluir una apertura cuyo tamaño puede variar de 50 pm a 500 pm, tal como 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 o 450 pm.

[0141] En ciertas realizaciones, un componente de manipulación de señal óptica puede usarse para conformar una señal óptica de una fuente óptica para crear una señal óptica colimada. En ciertas realizaciones, pueden usarse uno o más componentes ópticos para conformar una señal óptica en una señal óptica colimada. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una lente colimadora óptica o una colección de lentes pueden posicionarse en la trayectoria de una señal óptica y usarse para conformar la señal óptica de la fuente óptica en una señal óptica colimada.

[0142] En algunas realizaciones, un componente de manipulación de señal óptica puede incluir uno o más polarizadores que están configurados para polarizar una señal óptica. La polarización puede ser polarización p (es decir, polarización magnética transversal (TM)), o puede ser polarización s (es decir, polarización eléctrica transversal (TE)), o cualquier combinación de las mismas. En algunas realizaciones, un componente de manipulación de señal óptica puede incluir un polarizador elíptico y/o un polarizador circular que están configurados para polarizar una señal óptica.

[0143] Los aspectos de la invención incluyen un controlador, un procesador y un medio legible por ordenador que están configurados o adaptados para controlar y/u operar uno o más componentes de los sistemas o sensores objeto. En algunas realizaciones, un sistema incluye un controlador que está en comunicación con uno o más componentes de los sistemas o sensores objeto, como se describe en esta solicitud, y está configurado para controlar aspectos de los sistemas y/o ejecutar una o más operaciones o funciones del sistema objeto, por ejemplo, para llevar a cabo uno o más procedimientos descritos en esta solicitud. En algunas realizaciones, un sistema incluye un procesador y un medio legible por ordenador, que puede incluir medios de memoria y/o medios de almacenamiento. El procesador puede ejecutar aplicaciones y/o sistemas operativos incorporados como instrucciones legibles por ordenador (o «firmware», es decir, software permanente que está programado en una memoria de solo lectura) en la memoria legible por ordenador para proporcionar parte o la totalidad de funcionalidades descritas en esta solicitud, incluyendo, pero sin limitación, realizar una o más de las etapas del procedimiento descritas en esta solicitud, adquirir y procesar datos obtenidos de los sensores y/o sistemas objeto, y/o aplicar uno o más algoritmos u otras manipulaciones a datos para el análisis. En algunas realizaciones, el firmware puede incluir instrucciones para ejecutar una o más secuencias de captura de imágenes que capturan una o más imágenes de un medio que se pone en contacto con una superficie de detección. En algunas realizaciones, un sistema puede incluir software que tiene instrucciones para ejecutar uno o más algoritmos que pueden usarse para procesar una o más imágenes, analizar datos de una o más imágenes (por ejemplo, para determinar una osmolaridad de una muestra de prueba), o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, un sistema puede configurarse para llevar a cabo uno o más procedimientos automáticamente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sistema se puede configurar para ejecutar automáticamente una o más secuencias de captura de imágenes y/o algoritmos de procesamiento de imágenes o datos en respuesta a un evento particular, por ejemplo, el acoplamiento de un sensor a un chasis óptico, la recepción de una entrada de usuario (por ejemplo, recepción de una señal de activación de un usuario), etc.

[0144] En algunas realizaciones, un sistema incluye una interfaz de usuario, tal como una interfaz gráfica de usuario (GUI), y/o uno o más dispositivos de entrada de usuario que están adaptados o configurados para recibir entrada de un usuario, y para ejecutar uno o más de los procedimientos descritos en esta solicitud. En algunas realizaciones, una GUI está configurada para mostrar datos o información a un usuario.

[0145] En algunas realizaciones, un sistema incluye uno o más elementos de control de temperatura que están configurados para controlar la temperatura de una o más porciones de un sensor, y/o uno o más componentes de un chasis óptico. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sistema incluye un controlador de temperatura que está configurado para mantener un sensor o un chasis óptico dentro de un intervalo de temperatura objetivo. Los elementos de control de temperatura según realizaciones de un sistema pueden incluir calentadores resistivos, calentadores o enfriadores termoeléctricos, ventiladores y similares.

[0146] En algunas realizaciones, un sistema incluye uno o más componentes de análisis ambiental que están configurados para medir una o más características de un entorno externo. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sistema puede incluir un sensor de temperatura (por ejemplo, un termómetro o termopar) que puede medir la temperatura del entorno. En algunas realizaciones, un sistema puede incluir un sensor de presión (por ejemplo, un barómetro) que puede medir una presión (por ejemplo, una presión barométrica) del entorno. En algunas realizaciones, un sistema puede incluir un sensor de humedad (por ejemplo, un higrómetro, un sensor de humedad) que puede medir la humedad del entorno externo. En algunas realizaciones, un sistema puede incluir un sensor de luz que puede medir la cantidad de luz en un entorno en el que se opera el sensor. En algunas realizaciones, un sistema puede incluir un sensor de composición ambiental que puede medir la composición del entorno (por ejemplo, la presencia y/o concentración de una o más especies químicas) en el que se opera el sensor. En ciertos aspectos, los sistemas objeto están configurados para tener en cuenta, o corregir, una o más características de un entorno externo, o una combinación de múltiples características del entorno externo, al analizar una muestra. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un procesador está configurado para corregir, por ejemplo, una temperatura externa, cuando se analiza una muestra. En algunas realizaciones, un procesador está configurado para corregir, por ejemplo, una combinación de humedad y composición ambiental al analizar una muestra.

[0147] Los aspectos de los sistemas objeto también incluyen elementos de intercambio de datos, tales como, por ejemplo, puertos USB, puertos Ethernet, u otros puertos de datos que están configurados para establecer una conexión que puede usarse para intercambiar/transmitir datos entre dos o más componentes de un sistema. Los aspectos de los sistemas objeto también incluyen componentes de transmisión inalámbrica, tales como componentes WiFi, que están configurados para transmitir datos de forma inalámbrica entre dos o más componentes de un sistema. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sistema puede transmitir datos obtenidos de un sensor a una base de datos o depósito para su almacenamiento.

[0148] Los aspectos de los sistemas objeto también incluyen uno o más procesadores de ordenador, almacenamiento de datos, y/o componentes de bases de datos que pueden usarse para almacenar y/o analizar datos que son adquiridos por los sistemas objeto. Dichos componentes se pueden conectar físicamente a otros componentes de los sistemas objeto, tal como, por ejemplo, a través de una conexión USB, o se pueden configurar para comunicarse de forma inalámbrica con otros componentes de los sistemas objeto, por ejemplo, a través de una conexión WiFi o Internet. En algunas realizaciones, los procesadores informáticos, el almacenamiento de datos y/o los componentes de base de datos de los sistemas objeto pueden estar situados de forma remota, por ejemplo, pueden estar situados en una ubicación física que es diferente de la ubicación física de un sensor.

[0149] Los aspectos de los sistemas objeto también pueden incluir uno o más componentes de alimentación, tales como baterías y/o cables de alimentación que están configurados para proporcionar energía eléctrica a los sistemas objeto. Los componentes de alimentación según realizaciones de la invención pueden ser modulares y pueden configurarse para acoplarse de manera desmontable a los sistemas objeto con el fin de proporcionar alimentación a los mismos, por ejemplo, una o más baterías o paquetes de baterías que están configurados para insertarse o acoplarse de otro modo a los sistemas objeto. En algunas realizaciones, los sistemas objeto incluyen cables de alimentación que están configurados para establecer contacto eléctrico con tomas de corriente estándar. En algunas realizaciones, un sistema puede incluir una unidad base que está configurada para recargar uno o más componentes del sistema (por ejemplo, un chasis óptico, o un componente del mismo).

[0150] En algunas realizaciones, un sistema puede incluir uno o más componentes antisépticos que están configurados para desinfectar uno o más componentes de un sistema. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sistema puede incluir un componente antiséptico de luz UV que está configurado para iluminar una o más porciones de un sistema con luz UV. En algunas realizaciones, un componente antiséptico puede disponerse en una unidad base que está configurada para recargar uno o más componentes de un sistema, como se ha descrito anteriormente.

[0151] En algunas realizaciones, los diversos elementos de los sistemas objeto se forman en un único dispositivo que incluye un alojamiento formado por materiales adecuados, tales como plástico, metal, vidrio o materiales cerámicos, y cualquier combinación de los mismos. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sistema que incluye un sensor y un chasis óptico, como se describe en esta solicitud, se forma a partir de un alojamiento de plástico, y diversos componentes adicionales del sistema están situados dentro del alojamiento. En algunas realizaciones, un sistema se forma en un único sistema de sobremesa que puede usarse para llevar a cabo los procedimientos objeto, como se describe en más detalle a continuación. En algunas realizaciones, un sistema se forma en un único sistema de mano que puede ser llevado por un usuario. En ciertas realizaciones, un sistema de mano es inalámbrico. En ciertas realizaciones, un sistema de mano incluye un componente con batería recargable. En una realización preferida, los elementos de un sistema se forman en un dispositivo inalámbrico, recargable, del tamaño de un bolígrafo, que puede usarse para llevar a cabo los procedimientos descritos en esta solicitud.

[0152] En una realización preferida, un chasis óptico incluye cuatro LED de fuente puntual como componentes generadores de señal óptica, en el que dos de los LED de fuente puntual están configurados para emitir luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 855 nm, y dos de los LED de fuente puntual están configurados para emitir luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 950 nm. En una realización preferida, un chasis óptico incluye un sensor de imagen digital CMOS que tiene aproximadamente 2592 x 1944 píxeles activos, y que convierte la luz incidente en una señal electrónica digital determinando un valor de intensidad de luz en cada píxel y asignando un valor en escala de grises a cada píxel.

[0153] Los aspectos de la invención incluyen uno o más componentes de procesamiento de señales que están configurados para analizar datos obtenidos de un componente de detección. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un componente de procesamiento de señal está configurado para identificar una región de interés (ROI) de una imagen que es generada por un componente de detección. En algunas realizaciones, un componente de procesamiento de señal está configurado para generar una función matemática que corresponde a una intensidad de píxel promedio a lo largo de una dirección de coordenadas dada de una imagen. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un componente de procesamiento de señal está configurado para calcular un promedio de una intensidad de píxel de columna vertical para cada posición de píxel a lo largo de la coordenada x de una imagen, y para generar una función matemática que representa los resultados. Una vez generada, la función matemática puede analizarse para determinar, por ejemplo, una coordenada x que corresponde a un valor mínimo relativo o máximo relativo de la función matemática.

[0154] En ciertas realizaciones, un componente de procesamiento de señal está configurado para aplicar una o más técnicas de reducción de ruido que sirven para reducir o eliminar el ruido de una señal. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un componente de procesamiento de señal está configurado para aplicar un algoritmo de desenfoque gaussiano para reducir el ruido en una señal. En algunas realizaciones, un componente de procesamiento de señal está configurado para usar el procesamiento de señal derivada para localizar con precisión un valor de cruce por cero de una señal derivada.

[0155] En algunas realizaciones, un componente de procesamiento de señal está configurado para adquirir y analizar una pluralidad de datos de una muestra durante un intervalo de tiempo que varía de aproximadamente 0,001 segundos hasta aproximadamente 90 segundos, tal como aproximadamente 0,002 segundos, aproximadamente 0,003 segundos, aproximadamente 0,004 segundos, aproximadamente 0,005 segundos, aproximadamente 0,006 segundos, aproximadamente 0,007 segundos, aproximadamente 0,008 segundos, aproximadamente 0,009 segundos, aproximadamente 0,01 segundos, aproximadamente 0,02 segundos, aproximadamente 0,03 segundos, aproximadamente 0,04 segundos, aproximadamente 0,05 segundos, aproximadamente 0,06 segundos, aproximadamente 0,07 segundos, aproximadamente 0,08 segundos, aproximadamente 0,09 segundos, aproximadamente 0,1 segundos, aproximadamente 0,2 segundos, aproximadamente 0,3 segundos, aproximadamente 0,4 segundos, aproximadamente 0,5 segundos, aproximadamente 0,6 segundos, aproximadamente 0,7 segundos, aproximadamente 0,8 segundos, aproximadamente 0,9 segundos, aproximadamente 1 segundo, aproximadamente 2 segundos, aproximadamente 3 segundos, aproximadamente 4 segundos, aproximadamente 5 segundos, aproximadamente 6 segundos, aproximadamente 7 segundos, aproximadamente 8 segundos, aproximadamente 9 segundos, aproximadamente 10 segundos, aproximadamente 15 segundos, aproximadamente 20 segundos, aproximadamente 25 segundos, aproximadamente 30 segundos, aproximadamente 35 segundos, aproximadamente 40 segundos, aproximadamente 45 segundos, aproximadamente 50 segundos, aproximadamente 55 segundos, aproximadamente 60 segundos, aproximadamente 65 segundos, aproximadamente 70 segundos, aproximadamente 75 segundos, aproximadamente 80 segundos, o aproximadamente 85 segundos.

[0156] Haciendo referencia ahora a la FIG. 26, se representan un chasis óptico y un sensor según realizaciones de la invención. En esta ilustración, se representan diversas trayectorias de luz que se originan en un LED y viajan a través del sistema. La realización representada incluye fuentes ópticas LED de 855 nm y 950 nm de longitud de onda y un sensor de 5 facetas. Además, el chasis óptico representado incluye una lente doble, una lente cilíndrica, un espejo de giro de haz y un componente de detección.

[0157] La FIG. 27 representa otro chasis óptico y sensor según realizaciones de la invención. En esta ilustración, se representan diversas trayectorias de luz que se originan en un LED y viajan a través del sistema. La realización representada incluye fuentes ópticas LED de 855 nm y 950 nm de longitud de onda y un sensor. Además, el chasis óptico representado incluye una lente cilíndrica, una lente doble y un componente de detección.

[0158] La FIG. 28, Panel A representa otro chasis óptico y sensor según realizaciones de la invención. En esta ilustración, se representan dos trayectorias de luz que se originan en un LED y viajan a través del sistema. La realización representada incluye fuentes ópticas de 855 nm y 950 nm de longitud de onda (comprendiendo cada fuente óptica un conjunto de dos LED) y un sensor con una pluralidad de facetas internas y externas, así como una superficie de detección. Además, el chasis óptico representado incluye una lente cilindrica, una lente colimadora y un componente de detección. El Panel B muestra una vista final superior de la superficie de detección del sensor representado. La superficie de detección comprende una región revestida con un revestimiento de oro (por ejemplo, un revestimiento de pelicula semitransparente de oro) dispuesto en una orientación rectangular a lo largo de la linea central de la superficie de detección. A cada lado de la región revestida, la superficie de detección comprende una región no revestida. El Panel C muestra una ilustración en primer plano del sensor y sus facetas internas (n = 2) (etiquetadas con los números en círculo 1 y 7), sus facetas externas (n = 4) (etiquetadas con los números en círculo 2, 3, 5 y 6), así como la superficie de detección (etiquetada con el número en círculo 4).

[0159] La FIG. 32, Panel A representa otro chasis óptico y sensor según realizaciones de la invención. En esta ilustración, se representan diversas trayectorias de luz que se originan en un LED y viajan a través del sistema. La realización representada incluye fuentes ópticas LED de 855 nm y 950 nm de longitud de onda y un sensor. Además, el chasis óptico representado incluye una lente cilíndrica, una lente doble y un componente de detección. El Panel B es una ilustración en primer plano de las facetas internas del sensor (n = 2) (etiquetadas con los números en círculo 1 y 5), las facetas externas del sensor (n = 2) (etiquetadas con los números en círculo 2 y 4), y una superficie de detección, etiquetada con el número en círculo 3. En la realización representada, la faceta 2 no está revestida, la faceta 4 está revestida con un revestimiento reflectante, y la superficie de detección 3 está revestida con una película semitransparente.

[0160] La FIG. 34 representa otro chasis óptico y sensor según realizaciones de la invención. En esta ilustración, se representan diversas trayectorias de luz que se originan en un LED y viajan a través del sistema. La realización representada incluye fuentes ópticas LED de 855 nm y 950 nm de longitud de onda y un sensor. Además, la ilustración representa la posición de una lente cilíndrica, una lente colimadora, una cuña óptica y un componente de detección (por ejemplo, una cámara XIMEA®).

[0161] La FIG. 35 representa una vista lateral de un chasis óptico y un sensor según realizaciones de la invención. En esta ilustración, se representan diversas trayectorias de luz que se originan en un LED y viajan a través del sistema. La realización representada incluye fuentes ópticas LED de 855 nm y 950 nm de longitud de onda y un sensor. Además, la ilustración representa una lente cilíndrica, una lente colimadora, una cuña óptica y un componente de detección (por ejemplo, una cámara XIMEA®). En esta realización representada, el sensor está acoplado operativamente al chasis óptico.

[0162] La FIG. 36 representa una vista lateral de un chasis óptico y un sensor según realizaciones de la invención. En esta realización representada, la longitud del chasis óptico es de aproximadamente 2,181 pulgadas (5,54 cm).

[0163] La FIG. 37 representa una vista lateral de un chasis óptico y un sensor según realizaciones de la invención. En esta realización representada, la altura del chasis óptico es de aproximadamente 0,903 pulgadas (2,294 cm), y el diámetro del sensor es de aproximadamente 0,765 pulgadas (1,943 cm).

[0164] La FIG. 38 representa una vista lateral del chasis óptico y un sensor que se representan en la FIG. 37. En la realización representada, el chasis óptico incluye una lente colimadora, una lente cilíndrica, una cuña óptica y un componente de detección (por ejemplo, un generador de imágenes XIMEA®).

[0165] La FIG. 39 representa una vista lateral de un chasis óptico y un sensor según realizaciones de la invención. En la realización representada, el chasis óptico incluye una ventana del chasis, dos lentes cilíndricas, un divisor de haz, LED de longitud de onda de 850 y 940 nm, una cuña óptica y un componente de detección (por ejemplo, un generador de imágenes XIMEA®).

[0166] La FIG. 40 es una ilustración en perspectiva de un chasis óptico y un sensor según realizaciones de la invención. En la realización representada, el chasis óptico incluye LED de longitud de onda de 850 y 940 nm, un componente de bloqueo de la tapa del sensor, un polarizador y un barril, una placa de control, y un componente de detección (por ejemplo, un conjunto de generador de imágenes XIMEA®).

[0167] La FIG. 41 es una vista lateral de un chasis óptico y un sensor según realizaciones de la invención. En la realización representada, el chasis óptico incluye LED de longitud de onda de 850 y 940 nm, un polarizador y un barril, una placa de control, un componente de detección (por ejemplo, un conjunto de generador de imágenes XIMEA®) y un estuche (estuche LacriPen) que rodea los componentes del chasis óptico.

[0168] La FIG. 46 es una vista final superior de un sensor que está acoplado de forma desmontable a un chasis óptico. En la realización representada, se muestra la superficie de detección del sensor, que comprende una superficie revestida (área revestida de oro) y una superficie no revestida (área de prisma no revestida). El sensor representado también incluye tres componentes de retención, o pestañas de retención, que están configurados para acoplar de manera desmontable el sensor al chasis óptico. El sensor representado está configurado para el bloqueo giratorio con el chasis óptico.

[0169] La FIG. 48 es una ilustración de un sistema de sobremesa según realizaciones de la invención. En esta realización representada, el sistema incluye un sensor de semicilindro, un portaobjetos de microscopio revestido de oro, un sensor de imagen, un divisor de haz, fuentes ópticas y colimadores LED de longitud de onda de 950 y 855 nm, y una placa de circuitos. La realización representada está dispuesta en un alojamiento cuadrado y está configurada para disponerse, por ejemplo, en una mesa de laboratorio durante el uso.

[0170] La FIG. 49 es una vista en perspectiva del sistema de sobremesa representado en la FIG. 48.

[0171] La FIG. 50 es una vista en perspectiva etiquetada del sistema de sobremesa representado en las FIGS.

48 y 49. La realización representada muestra un sensor de semicilindro, un portaobjetos de microscopio revestido de oro, un sensor de imagen, un divisor de haz, LED de longitud de onda de 950 y 855 nm, y una placa de circuitos.

[0172] La FIG. 51 es una imagen de un alojamiento y una placa de cubierta que se puede utilizar para alojar un sistema de sobremesa como se describe en las FIGS. 48-50.

PROCEDIMIENTOS DE USO

[0173] Los aspectos de la invención incluyen procedimientos para analizar una muestra usando los sensores y sistemas objeto para determinar, por ejemplo, la osmolaridad de la muestra. Como se representa en la FIG. 1, la osmolaridad promedio de las lágrimas en ojos normales difiere de la osmolaridad promedio de las lágrimas en ojos secos, y como tal, puede servir como un predictor diagnóstico de la enfermedad del ojo seco. Los procedimientos objeto implican poner en contacto una superficie de detección de un sensor con un medio a analizar (por ejemplo, un medio de referencia, o una muestra de prueba con una osmolaridad desconocida) durante un periodo de tiempo suficiente para llevar a cabo uno o más de los procedimientos objeto. En algunas realizaciones, un procedimiento objeto puede realizarse en un periodo de tiempo que es de aproximadamente 90 segundos o menos, tal como 80 segundos, 70 segundos, 60 segundos, 50 segundos, 40 segundos, 30 segundos, 20 segundos, 10 segundos, 5 segundos, 4 segundos, 3 segundos, 2 segundos, o 1 segundo o menos, tal como 0,5 segundos, 0,4 segundos, 0,3 segundos, 0,2 segundos, o 0,1 segundos o menos, tal como aproximadamente 0,09 segundos, 0,08 segundos, 0,07 segundos, 0,06 segundos, 0,05 segundos, 0,04 segundos, 0,03 segundos, 0,02 segundos, o 0,01 segundos o menos, tal como aproximadamente 0,009 segundos, 0,008 segundos, 0,007 segundos, 0,006 segundos, 0,005 segundos, 0,004 segundos, 0,003 segundos, 0,002 segundos, o 0,001 segundos o menos.

[0174] En algunas realizaciones, los procedimientos objeto implican determinar la osmolaridad de una muestra biológica obtenida de un paciente o sujeto. La información se puede utilizar para ayudar al cuidador a diagnosticar al paciente o sujeto con una afección o trastorno (por ejemplo, enfermedad del ojo seco) basándose en los resultados del análisis. Por ejemplo, en algunas realizaciones, si se determina que una película lagrimal de un paciente tiene un valor de osmolaridad o salinidad en un intervalo particular, entonces el cuidador puede diagnosticar al paciente con enfermedad del ojo seco.

[0175] Los procedimientos objeto pueden usarse para determinar la osmolaridad de cualquier muestra biológica adecuada. Las muestras biológicas que se pueden analizar utilizando los procedimientos objeto incluyen, sin limitación: sangre, plasma, suero, esputo, moco, saliva, orina, heces, líquido gástrico y digestivo, lágrimas, lavado nasal, semen, fluido vaginal, líquido linfático, fluidos intersticiales derivados de tejido tumoral, ascitis, líquido cefalorraquídeo, sudor, leche materna, líquido sinovial, líquido peritoneal y líquido amniótico.

[0176] Cualquier volumen adecuado de muestra puede usarse junto con los procedimientos objeto. En algunas realizaciones, el volumen de una muestra varía de aproximadamente 5 nanolitros (ml) hasta aproximadamente 1 mililitro (ml), tal como aproximadamente 25, 50, 75, o 100 nl, tal como aproximadamente 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 o 1.000 nl, tal como aproximadamente 5, 25, 50, 75 o 100 microlitros (|jl), tal como aproximadamente 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 o 1.000 jl. En algunas realizaciones, una superficie de detección de un sensor se pone en contacto directamente con una muestra, por ejemplo, se pone en contacto directo con la muestra. En algunas realizaciones, una superficie de detección de un sensor se pone en contacto directamente con una muestra biológica sin tener que separar físicamente la muestra del paciente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una superficie de detección se pone en contacto directamente con un fluido lagrimal de un paciente mientras el fluido lagrimal permanece en o sobre el ojo del paciente. En algunas realizaciones, una superficie de detección se pone en contacto directamente con la sangre de un paciente (por ejemplo, en una herida abierta) sin separar físicamente la sangre del paciente. En algunas realizaciones, una superficie de detección se pone en contacto directamente con la saliva de un paciente sin retirar físicamente la saliva de la boca del paciente.

[0177] Los aspectos de los procedimientos implican poner en contacto una superficie de detección de un sensor con una muestra (por ejemplo, una muestra biológica) y dirigir una señal óptica que tiene una primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en un primer ángulo incidente y durante un primer intervalo de tiempo para generar una señal (por ejemplo, una señal SPR) en respuesta. En algunas realizaciones, los procedimientos implican dirigir una segunda señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente durante un segundo intervalo de tiempo mientras la superficie de detección está en contacto con una muestra. En algunas realizaciones, el primer y segundo intervalos de tiempo son iguales. En algunas realizaciones, el primer y segundo intervalos de tiempo son diferentes. En algunas realizaciones, la primera y segunda señales ópticas se dirigen para interactuar con la superficie de detección simultáneamente, mientras que, en algunas realizaciones, la primera y segunda señales ópticas se dirigen para interactuar con la superficie de detección de una manera cerrada.

[0178] Los aspectos de los procedimientos implican además generar una serie de imágenes de las señales SPR durante los intervalos de tiempo, y determinar una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de las señales SPR durante los intervalos de tiempo. En algunas realizaciones, las posiciones de píxel que corresponden al valor mínimo de las señales SPR durante los intervalos de tiempo se usan para generar una función matemática que traza la posición de píxel del valor mínimo de las señales SPR frente al tiempo, denominado en esta solicitud función SPR. En algunas realizaciones, los procedimientos implican comparar la función SPR con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una función SPR de corrección de referencia. En ciertas realizaciones, los procedimientos implican comparar una o más características de una primera función SPR, que se genera a partir de una primera señal óptica que tiene una primera longitud de onda, con una o más características de una segunda función SPR, que se genera a partir de una segunda señal óptica que tiene una segunda longitud de onda. En algunas realizaciones, la característica de la función es una derivada de la función. En algunas realizaciones, la característica de la función es un valor de estancamiento de la función.

[0179] Los aspectos de los procedimientos implican poner en contacto una superficie de detección de un sensor con un medio de referencia y dirigir una señal óptica que tiene una primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente para generar una señal (por ejemplo, una señal SPR o una señal de ángulo crítico) en respuesta. En algunas realizaciones, los procedimientos implican dirigir una o más señales ópticas que tienen diferentes longitudes de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente mientras la superficie de detección está en contacto con el medio de referencia.

[0180] Los aspectos de los procedimientos implican medir las señales de ángulo crítico, así como las señales SPR que se generan a partir de una superficie de detección mientras la superficie de detección está en contacto con un medio de referencia. En algunas realizaciones, se genera una señal SPR dirigiendo una señal óptica para interactuar con una región revestida de una superficie de detección. En algunas realizaciones, se genera una señal de ángulo crítico dirigiendo una señal óptica para interactuar con una región no revestida de una superficie de detección. En algunas realizaciones, los procedimientos implican dirigir la primera y segunda señales ópticas que tienen diferentes longitudes de onda para interactuar con una región revestida de una superficie de detección para generar una primera y segunda señales SPR. En algunas realizaciones, los procedimientos implican dirigir la primera y segunda señales ópticas que tienen diferentes longitudes de onda para interactuar con una región no revestida de una superficie de detección para generar una primera y segunda señales de ángulo crítico.

[0181] En algunas realizaciones, los procedimientos implican primero poner en contacto una superficie de detección de un sensor con un medio de referencia (por ejemplo, aire) y determinar un valor de píxel delta SPR y/o un valor de píxel delta de ángulo crítico, como se ha descrito anteriormente, y a continuación poner en contacto la superficie de detección con una muestra de prueba (por ejemplo, una muestra biológica), y determinar la osmolaridad de la muestra de prueba usando uno o más procedimientos de análisis de datos como se describe en esta solicitud.

[0182] En algunas realizaciones, los procedimientos implican dirigir una señal óptica para interactuar con una superficie de detección en uno o más ángulos incidentes. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los procedimientos implican dirigir una primera señal óptica para interactuar con una superficie de detección en un primer ángulo incidente, y dirigir una segunda señal óptica para interactuar con una superficie de detección en un segundo ángulo incidente. En algunas realizaciones, los procedimientos implican dirigir una o más señales ópticas para interactuar con una superficie de detección en un ángulo incidente diferente, dependiendo del tipo de medio que está en contacto con la superficie de detección. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los procedimientos implican poner en contacto una superficie de detección con una muestra de prueba (por ejemplo, una muestra biológica), y dirigir una o más señales ópticas para interactuar con la superficie de detección en un primer ángulo incidente, y poner en contacto la superficie de detección con un segundo medio (por ejemplo, un medio de referencia), y dirigir una o más señales ópticas para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente. En algunas realizaciones, los procedimientos implican primero poner en contacto la superficie de detección con un medio de referencia (por ejemplo, aire) para calibrar el sensor, verificar uno o más parámetros de calidad del sensor, u obtener uno o más valores de referencia del medio de referencia, y después poner en contacto la superficie de detección con una muestra de prueba (por ejemplo, una muestra biológica, por ejemplo, un fluido lagrimal), y determinar la osmolaridad de la muestra de prueba.

[0183] En ciertas realizaciones, los procedimientos implican dirigir señales ópticas de diferentes longitudes de onda para interactuar con una superficie de detección. Como se ha revisado anteriormente, los sistemas objeto están configurados para generar señales ópticas que tienen cualquier longitud de onda que varía de aproximadamente 300 a aproximadamente 1.500 nm. En algunas realizaciones, los procedimientos implican generar una primera señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 855 nm, y generar una segunda señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 950 nm. En algunas realizaciones, se puede dirigir una pluralidad de señales ópticas para interactuar con una superficie de detección simultáneamente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, dos o más señales ópticas que tienen diferentes longitudes de onda están dirigidas para interactuar simultáneamente con una superficie de detección. En algunas realizaciones, se puede dirigir una pluralidad de señales ópticas para interactuar con una superficie de detección de una manera cerrada.

[0184] Los aspectos de los procedimientos implican medir los cambios en la intensidad de una o más señales ópticas que se reflejan desde la superficie de detección en función del tiempo mientras una muestra de prueba (por ejemplo, una muestra biológica) está en contacto con la superficie de detección. Sin limitarse a la teoría, los inventores han determinado que, a medida que los componentes de la muestra (por ejemplo, proteínas dentro de una muestra biológica) interactúan con la superficie de detección (por ejemplo, se adsorben sobre la superficie de detección), el índice de refracción cercano a la superficie de detección cambia, alterando el ángulo de la intensidad de luz mínima reflejada, o el ángulo SPR. El cambio en el ángulo SPR, y/o la velocidad de cambio del ángulo SPR, es proporcional a la concentración y al peso molecular de los componentes de la muestra. Por lo tanto, la posición de la intensidad de luz mínima reflejada, o el valor mínimo de la señal SPR, se puede medir en función del tiempo, y los datos resultantes se pueden analizar para determinar una o más características de la muestra, tal como la osmolaridad de la muestra, en comparación con un conjunto de datos de calibración.

[0185] Los aspectos de los procedimientos implican el procesamiento de señal de una o más señales que se reciben de una superficie de detección (por ejemplo, una o más señales SPR y/o señales de ángulo crítico). En algunas realizaciones, un sistema incluye capacidades de procesamiento de señal que están configuradas para procesar una señal antes del análisis. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los procedimientos implican procesar una señal para reducir el ruido antes del análisis. En algunas realizaciones, los procedimientos implican aplicar un algoritmo de desenfoque gaussiano a una señal para reducir la cantidad de ruido en la señal. En algunas realizaciones, los procedimientos implican aplicar filtrado de paso bajo a una señal para reducir la cantidad de ruido en la señal.

[0186] Los aspectos de los procedimientos implican detectar una señal usando un componente de detección. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar una o más imágenes que se basan en una señal recibida desde una superficie de detección. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar una pluralidad de imágenes a partir de una o más señales que se reciben por un componente de formación de imágenes. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar una pluralidad de imágenes por segundo una vez que una muestra (por ejemplo, un medio de referencia o un medio de prueba) se ha puesto en contacto con una superficie de detección de un sensor. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar una pluralidad de imágenes por segundo, tal como 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, o 100 o más imágenes por segundo. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para generar un vídeo de una o más señales ópticas que se reciben de un sensor. En algunas realizaciones, un componente de detección está configurado para capturar uno o más fotogramas de imagen de un vídeo, y someter el uno o más fotogramas de imagen a un procesamiento adicional, como se describe en más detalle a continuación.

[0187] En algunas realizaciones, un componente de detección tiene un campo de visión, y se puede generar una imagen de una región de interés (ROI) dentro del campo de visión. En ciertas realizaciones, los procedimientos implican capturar datos de una pluralidad de señales de una superficie de detección en un solo fotograma de imagen. La captura de datos de una pluralidad de señales en un solo fotograma de imagen proporciona una referencia interna que se puede utilizar en el análisis de una muestra.

[0188] Los aspectos de los procedimientos implican el procesamiento de datos de una imagen que se genera a partir de un componente de detección. En algunas realizaciones, el procesamiento de datos implica la aplicación de un sistema de coordenadas (por ejemplo, un sistema de coordenadas x, y) a una imagen. En algunas realizaciones, a cada píxel, o una porción del mismo, dentro de una imagen generada se le puede asignar un valor de coordenadas x, y específico. En algunas realizaciones, a cada píxel dentro de una imagen se le puede asignar un valor numérico relacionado con la intensidad o el color de la luz en el píxel. Por ejemplo, en algunas realizaciones, a cada píxel en una imagen se le asigna un valor en escala de grises. En algunas realizaciones, a cada píxel en una imagen se le asigna un valor de color. En algunas realizaciones, el procesamiento de datos implica realizar una operación matemática en una pluralidad de píxeles. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el procesamiento de datos implica calcular un valor promedio en escala de grises de una pluralidad de píxeles. En algunas realizaciones, el procesamiento de datos implica calcular un valor promedio en escala de grises de una columna de píxeles en una coordenada x particular en una imagen.

[0189] Los aspectos de los procedimientos implican generar funciones matemáticas basadas en los datos que se capturan en una imagen usando un componente de detección. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los datos de una imagen pueden procesarse y transformarse en una función que puede analizarse y manipularse matemáticamente usando técnicas estándar. En algunas realizaciones, se analiza una imagen determinando el valor promedio en escala de grises de una columna de píxeles en cada coordenada x, y los datos resultantes se convierten en una función, o curva, que representa matemáticamente una señal de la que se obtuvieron los datos. Una vez generada, la función puede analizarse o manipularse matemáticamente para determinar sus características. En algunas realizaciones, se trazan una pluralidad de posiciones de píxeles en función del tiempo para generar una función basada en el tiempo que representa, por ejemplo, un cambio en el valor mínimo de una señal SPR en función del tiempo.

[0190] En algunas realizaciones, se puede analizar una función para determinar un valor mínimo o un valor máximo usando técnicas estándar. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se puede determinar una primera y/o segunda derivada de una función y usarse para calcular un mínimo relativo o un máximo relativo de la función. En algunas realizaciones, una función se puede suavizar usando técnicas estándar, reduciendo o disminuyendo así el ruido en los datos.

[0191] Los aspectos de los procedimientos implican analizar una función que se deriva de una señal SPR para identificar una posición de píxel correspondiente a un valor mínimo de la función. El valor mínimo de la función corresponde a un mínimo de reflectividad de una señal SPR, y puede usarse para analizar una muestra (por ejemplo, determinar la osmolaridad de una muestra).

[0192] Los aspectos de los procedimientos implican analizar una función que se deriva de una señal de ángulo crítico para identificar una posición de píxel correspondiente a un valor máximo de la función. La posición de píxel correspondiente al valor máximo de la función se puede utilizar para determinar el ángulo crítico del sensor.

[0193] En algunas realizaciones, los aspectos de los procedimientos implican analizar datos que se obtienen de un elemento de referencia. En algunas realizaciones, el elemento de referencia es un elemento de referencia optomecánica (OMR), y los datos que se obtienen de la OMR son una o más posiciones de píxeles a partir de una señal de referencia generada por la OMR. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una o Mr crea una señal de referencia que puede analizarse para determinar uno o más parámetros de una muestra. En ciertas realizaciones, una señal de referencia creada por una OMR puede usarse como una señal de referencia fija contra la cual los cambios en un valor mínimo de SPR (por ejemplo, el número de píxeles por los cuales se mueve o cambia el valor mínimo de SPR) se pueden medir cuando una superficie de detección de un sensor se pone en contacto con una muestra, o se pone en contacto con una pluralidad de muestras diferentes (por ejemplo, una muestra de aire y una muestra de agua, una muestra de aire y una muestra de fluido lagrimal, etc.). En ciertas realizaciones, una señal de referencia creada por una OMR se puede usar como una señal de referencia fija que se puede comparar a través de diferentes tipos de muestra (por ejemplo, aire y agua, aire y fluido lagrimal, agua y fluido lagrimal, etc.). En algunas realizaciones, un elemento de referencia es un valor de datos obtenido de una o más señales SPR, o una o más señales de ángulo crítico. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una superficie de detección de un sensor se pone en contacto con un medio de referencia, y se generan una o más señales SPR. Una posición de píxel correspondiente a un valor mínimo de la una o más señales SPR, o una comparación de dichos valores mínimos, puede usarse como un elemento de referencia. En algunas realizaciones, una o más señales de ángulo crítico se generan a partir de un sensor, y una posición de píxel correspondiente a un valor máximo de la una o más señales de ángulo crítico, o una comparación de dichos valores máximos, puede usarse como un elemento de referencia.

[0194] Los aspectos de los procedimientos implican comparar posiciones de píxeles correspondientes con diversos elementos de las funciones matemáticas descritas anteriormente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un procedimiento implica comparar una posición de píxel de un valor mínimo de una función derivada de una primera señal SPR con la posición de píxel de un valor mínimo de una función derivada de una segunda señal SPR para determinar un valor de píxel delta SPR. El valor de píxel delta SPR representa la distancia entre los valores mínimos de la primera y segunda señal SPR. En algunas realizaciones, los procedimientos implican comparar una posición de píxel de un valor máximo de una función derivada de una primera señal de ángulo crítico con la posición de píxel de un valor máximo de una función derivada de una segunda señal de ángulo crítico para determinar un valor de píxel delta de ángulo crítico. El valor de píxel delta de ángulo crítico representa la distancia entre los valores máximos de la primera y segunda señales de ángulo crítico.

[0195] En algunas realizaciones, los procedimientos implican manipular matemáticamente un valor de píxel delta para tener en cuenta una o más condiciones externas que pueden afectar

al funcionamiento de un sensor objeto. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los procedimientos implican multiplicar o dividir un valor de píxel delta por un factor de corrección para tener en cuenta una condición externa. Como se ha revisado anteriormente, en algunas realizaciones, un sistema objeto puede incluir un componente de análisis ambiental que puede usarse para medir una o más características del entorno en el que está funcionando el sensor.

[0196] En algunas realizaciones, los procedimientos implican verificar un parámetro de calidad de un sensor. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se evalúan una o más características de una señal que se genera por un sensor para determinar si el sensor es de calidad suficiente para su uso. En algunas realizaciones, se evalúan una o más características de una señal SPR para determinar si el sensor es de calidad suficiente para su uso. En ciertas realizaciones, se evalúa un valor de contraste, forma o dimensión (por ejemplo, altura, anchura o profundidad) de una señal SPR (o un conjunto de datos o función derivada del mismo) para determinar si el sensor es de suficiente calidad para su uso. En algunas realizaciones, se evalúan una o más características de una señal de ángulo crítico para determinar si el sensor es de calidad suficiente para su uso. En ciertas realizaciones, se evalúa un valor de contraste, forma o dimensión (por ejemplo, altura, anchura o profundidad) de una señal de ángulo crítico (o un conjunto de datos o función derivada del mismo) para determinar si el sensor es de suficiente calidad para su uso. En algunas realizaciones, los procedimientos pueden usarse para verificar si un sensor tiene, por ejemplo, un espesor suficiente de una película semitransparente y/o capa de adhesión en la superficie de detección, o una pureza suficiente de un material en la película semitransparente y/o capa de adhesión.

[0197] Los aspectos de los procedimientos implican comparar uno o más valores de datos (por ejemplo, uno o más valores de píxeles delta, uno o más valores de píxeles delta corregidos) con un conjunto de datos de calibración para determinar una característica de una muestra (por ejemplo, un osmolaridad de una muestra). En algunas realizaciones, un sistema puede incluir una pluralidad de conjuntos de datos de calibración que pueden usarse para diferentes propósitos. En algunas realizaciones, un sistema incluye un conjunto de datos de calibración que incluye valores de osmolaridad en función de los valores de píxeles delta, y los procedimientos implican comparar un valor de píxel delta con el conjunto de datos de calibración para determinar la osmolaridad de una muestra. En algunas realizaciones, un sistema incluye un conjunto de datos de calibración que incluye valores de parámetros de calidad, y los procedimientos implican comparar una o más características de una señal generada por un sensor con el conjunto de datos de calibración para determinar si el sensor es de calidad suficiente para su uso. En algunas realizaciones, un sistema incluye un conjunto de datos de calibración que incluye factores de corrección para diversos parámetros de entorno externo, y los procedimientos implican comparar un parámetro de entorno externo medido con el conjunto de datos de calibración para determinar un factor de corrección apropiado, y después manipular matemáticamente un valor de píxel delta para aplicar el factor de corrección.

[0198] En algunas realizaciones, un procedimiento implica conectar operativamente un sensor a un chasis óptico. En ciertas realizaciones, un procedimiento implica acoplar de forma desmontable un sensor a un chasis óptico, llevar a cabo un procedimiento de análisis, como se describe en esta solicitud, y después retirar el sensor del chasis óptico. En algunas realizaciones, los procedimientos implican acoplar asépticamente un sensor a un chasis óptico. En algunas realizaciones, los procedimientos implican desacoplar asépticamente un sensor de un chasis óptico.

[0199] Los aspectos de los procedimientos implican el análisis de cualquier muestra adecuada. En algunas realizaciones, una muestra es un medio gaseoso o líquido. En ciertas realizaciones, un medio puede ser un medio de calibración, que tiene un valor de osmolaridad conocido. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los procedimientos implican poner en contacto un sensor con un medio que tiene una osmolaridad conocida, dirigir una o más señales ópticas para interactuar con la superficie de detección, y detectar una o más señales resultantes del mismo (por ejemplo, detectar una señal SPR o una señal de ángulo crítico). En algunas realizaciones, una muestra puede ser un medio de referencia (por ejemplo, un medio contra el cual se comparará un medio o muestra de prueba). En algunas realizaciones, un medio de referencia puede ser aire (por ejemplo, el aire en una habitación donde se usa el sensor). En algunas realizaciones, una muestra es un medio líquido, por ejemplo, agua. En algunas realizaciones, una muestra puede ser una muestra biológica, como se ha descrito anteriormente. En algunas realizaciones, los procedimientos implican poner en contacto una superficie de detección de un sensor con una muestra, y mantener el contacto entre la muestra y la superficie de detección mientras se llevan a cabo al menos algunas de las etapas del procedimiento.

[0200] En una realización preferida, un procedimiento implica poner en contacto una superficie de detección de un sensor con un fluido lagrimal de un sujeto. Una primera señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 855 nm se dirige para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 64 grados para generar una primera señal SPR durante un primer intervalo de tiempo. La primera señal SPR se detecta durante el primer intervalo de tiempo con el componente de detección. Se registra una pluralidad de imágenes de la señal durante el primer intervalo de tiempo, y la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR se traza en función del tiempo para generar una primera función SPR basada en el tiempo.

[0201] A continuación, una segunda señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 950 nm se dirige para interactuar con la superficie de detección en el mismo ángulo incidente de aproximadamente 64 grados para generar una segunda señal SPR durante un segundo intervalo de tiempo. La segunda señal SPR se detecta durante el segundo intervalo de tiempo con el componente de detección. Se registra una pluralidad de imágenes de la señal durante el segundo intervalo de tiempo, y la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la segunda señal SPR se traza en función del tiempo para generar una segunda función SPR basada en el tiempo.

[0202] A continuación, la primera y segunda funciones SPR basadas en el tiempo se comparan con al menos un elemento de referencia para generar una primera y una segunda función SPR de corrección de referencia. A continuación, se analizan una o más características de la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia para determinar la osmolaridad del fluido lagrimal. En algunas realizaciones, el elemento de referencia comprende una posición de píxel de uno o más elementos OMR.

[0203] En una realización preferida, los procedimientos comprenden además poner en contacto la superficie de detección de un sensor con aire como medio de referencia y dirigir una primera señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 855 nm para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 42 grados para generar una tercera señal SPR. La tercera señal SPR se detecta con un componente de detección que genera una imagen a partir de la señal. La imagen de la señal se procesa para generar una función matemática que representa la tercera señal SPR, y que no varía sustancialmente con respecto al tiempo. Se determina la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la función.

[0204] A continuación, una segunda señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 950 nm se dirige para interactuar con la superficie de detección en el mismo ángulo incidente de aproximadamente 42 grados para generar una cuarta señal SPR. La cuarta señal SPR se detecta con un componente de detección que genera una imagen a partir de la señal. La imagen de la señal se procesa para generar una función matemática que representa la cuarta señal SPR, y que no varía sustancialmente con respecto al tiempo. Se determina la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la función.

[0205] Las posiciones de píxeles correspondientes a los valores mínimos de la tercera y cuarta señales SPR se comparan a continuación para determinar un valor de píxel delta SPR. En algunas realizaciones, la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la tercera o cuarta señal SPR se usa como un elemento de referencia con el que se comparan la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, el valor de píxel delta SPR se usa como un elemento de referencia con el que se comparan la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, una combinación de las posiciones de píxeles de los valores mínimos de la tercera y/o cuarta señales SPR, y/o el valor de píxel delta SPR, se usa como un elemento de referencia con el que se comparan la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia.

[0206] En una realización preferida, los procedimientos comprenden además poner en contacto la superficie de detección de un sensor con aire como medio de referencia y dirigir una primera señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 855 nm para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 42 grados para generar una primera señal de ángulo crítico. La primera señal de ángulo crítico se detecta con un componente de detección que genera una imagen a partir de la señal. La imagen de la señal se procesa para generar una función matemática que representa la primera señal crítica, y que no varía sustancialmente con respecto al tiempo. Se determina la posición de píxel correspondiente al valor máximo de la función.

[0207] A continuación, una segunda señal óptica que tiene una longitud de onda de aproximadamente 950 nm se dirige para interactuar con la superficie de detección en el mismo ángulo incidente de aproximadamente 42 grados para generar una segunda señal de ángulo crítico. La segunda señal de ángulo crítico se detecta con un componente de detección que genera una imagen a partir de la señal. La imagen de la señal se procesa para generar una función matemática que representa la segunda señal de ángulo crítico, y que no varía sustancialmente con respecto al tiempo. Se determina la posición de píxel correspondiente al valor máximo de la función.

[0208] Las posiciones de píxeles correspondientes a los valores máximos de la primera y segunda señales de ángulo crítico se comparan a continuación para determinar un valor de píxel delta de ángulo crítico. En algunas realizaciones, la posición de píxel correspondiente al valor máximo de la primera o segunda señales de ángulo crítico se usa como un elemento de referencia con el que se comparan la primera y una segunda funciones SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, el valor de píxel delta de ángulo crítico se usa como un elemento de referencia con el que se comparan la primera y segunda funciones SPR de corrección de referencia. En algunas realizaciones, una combinación de las posiciones de píxeles de los valores máximos de la primera y/o segunda señales de ángulo crítico, y/o el valor de píxel delta de ángulo crítico, se usa como un elemento de referencia con el que se comparan la primera y una segunda funciones SPR de corrección de referencia.

[0209] Pasando ahora a la FIG. 52, el Panel A es una imagen de una señal SPR adquirida con aire como el medio de referencia en contacto con la superficie de detección del sensor. El Panel B es un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la señal óptica que se muestra en el panel A. El Panel C proporciona dos imágenes de una señal SPR adquirida en dos momentos diferentes, t = 0 y t = 600 segundos. El Panel D es un gráfico que muestra la posición de píxel del valor mínimo de la señal SPR mostrada en el panel C en función del tiempo después de que la superficie de detección se puso en contacto con una muestra biológica (por ejemplo, un fluido lagrimal). El Panel E es un gráfico que muestra una vista en primer plano de la posición de píxel del valor mínimo de la señal SPR que se muestra en el Panel D durante un intervalo de tiempo de 60 segundos y se obtiene utilizando una señal óptica que tiene una longitud de onda de 855 nm, y se corrige restando la posición de píxel en t = 0 segundos de la posición de píxel del valor mínimo de la señal SPR medida en cada punto de tiempo indicado.

[0210] La FIG. 53 muestra una pluralidad de datos del aire y de una muestra de fluido lagrimal que tiene una osmolaridad de 300 mOsm/l. El Panel A, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR adquirida con aire como medio de referencia en contacto con la superficie de detección. El Panel A, parte inferior, muestra una imagen de una señal SR adquirida con el fluido lagrimal en contacto con la superficie de detección durante 17 segundos. Se puede ver el desplazamiento a la derecha de la línea de color negro vertical, que representa el valor mínimo de la señal SPR. El Panel B es un gráfico que muestra el cambio en el valor de píxel delta para la muestra en función del tiempo después del contacto de la superficie de detección con el fluido lagrimal. El valor de píxel delta cambió rápidamente, después del contacto de la superficie de detección con la solución lagrimal. El Panel C es un gráfico que muestra el valor de grises en función de la posición de píxel para la señal SPR de aire. La posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal s Pr se encierra en un círculo. El Panel D es un gráfico que muestra el valor de grises en función de la posición de píxel para la señal SPR del fluido lagrimal tomada 17 segundos después de que el fluido lagrimal se puso en contacto con la superficie de detección. El cambio en el valor de píxel delta entre las posiciones en círculo en el Panel C y el Panel D es de aproximadamente 571 píxeles. Este cambio en la posición de píxel se puede usar como un punto de datos en un conjunto de datos de calibración para determinar la osmolaridad del fluido lagrimal.

[0211] La FIG. 54 es un gráfico que muestra el valor de píxel delta en función del tiempo para dos señales SPR diferentes que se obtuvieron de una muestra de fluido lagrimal que tiene una osmolaridad de 300 mOsm/l. Las primeras señales ópticas tienen una longitud de onda de 850 nm y la segunda señal óptica tiene una longitud de onda de 950 nm. Los resultados demuestran una diferencia significativa en el valor de píxel delta obtenido de las dos señales ópticas diferentes.

[0212] La FIG. 55 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 80 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando una señal óptica que tiene una longitud de onda de 855 nm. El Panel A, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del agua en el momento cero. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel A, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel A, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 869.

[0213] El Panel B, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 15 segundos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel B, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel B, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1041.

[0214] El Panel C, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 10 minutos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel C, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel C, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1043.

[0215] Debajo de los Paneles, se muestra el cambio en la posición de píxel de 172 píxeles entre el agua y el fluido lagrimal después de 15 segundos, y el cambio en la posición de píxel de 174 píxeles entre el agua y el fluido lagrimal después de 10 minutos. La señal SPR del fluido lagrimal alcanzó un valor de estancamiento, y la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR no cambió sustancialmente entre 15 segundos y 10 minutos.

[0216] La FIG. 56 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 80 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando una señal óptica que tiene una longitud de onda de 950 nm. El Panel A, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del agua en el momento cero. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel A, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel A, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1273.

[0217] El Panel B, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 25 segundos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel B, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel B, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1509.

[0218] El Panel C, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 10 minutos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel C, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel C, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1509.

[0219] Debajo de los paneles, se muestra el cambio en la posición de píxel de 236 píxeles entre el agua y el fluido lagrimal después de 25 segundos y 10 minutos. La señal SPR del fluido lagrimal alcanzó un valor de estancamiento, y la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR no cambió sustancialmente entre 25 segundos y 10 minutos.

[0220] La FIG. 57 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 120% del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando una señal óptica que tiene una longitud de onda de 855 nm. El Panel A, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del agua en el momento cero. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel A, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel A, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 994.

[0221] El Panel B, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 15 segundos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel B, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel B, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1132.

[0222] El Panel C, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 10 minutos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel C, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel C, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1166.

[0223] Debajo de los Paneles, se muestra el cambio en la posición de píxel de 138 píxeles entre el agua y el fluido lagrimal después de 15 segundos, y el cambio en la posición de píxel de 172 píxeles entre el agua y el fluido lagrimal después de 10 minutos.

[0224] La FIG. 58 es una colección de imágenes y gráficos que muestran datos obtenidos del agua y de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 120% del contenido de proteína de las lágrimas normales, utilizando una señal óptica que tiene una longitud de onda de 950 nm. El Panel A, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del agua en el momento cero. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel A, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel A, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1324.

[0225] El Panel B, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 26 segundos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel B, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel B, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1533.

[0226] El Panel C, parte superior, muestra una imagen de una señal SPR obtenida del fluido lagrimal 10 minutos después de que el fluido lagrimal entre en contacto con la superficie de detección. Se puede ver la línea de color negro vertical que representa el valor mínimo de SPR. El Panel C, parte inferior, muestra un gráfico de valor de grises en función de la posición de píxel para la imagen que se muestra en el Panel C, parte superior. El mínimo de SPR se produce en una posición de píxel de 1562.

[0227] Debajo de los Paneles, se muestra el cambio en la posición de píxel de 209 píxeles entre el agua y el fluido lagrimal después de 26 segundos, y el cambio en la posición de píxel de 238 píxeles entre el agua y el fluido lagrimal después de 10 minutos.

[0228] La FIG. 59 es un análisis comparativo de una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 80 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, y una muestra de fluido lagrimal que tiene un contenido de proteína que es el 120 % del contenido de proteína de las lágrimas normales. El Panel A muestra la muestra que tiene el 80 % del contenido de proteína de las lágrimas normales, que se analizó usando una señal óptica que tenía una longitud de onda A (855 nm) y una longitud de onda B (950 nm). El gráfico de barras en el Panel A muestra el cambio en el valor de píxel delta para la muestra de proteína al 80 % en la primera longitud de onda entre 15 segundos y 600 segundos, y en la segunda longitud de onda entre 25 segundos y 600 segundos. Los datos muestran que para el 80 % del fluido lagrimal de proteínas hubo muy pocos cambios en el valor del píxel delta en función del tiempo para cualquier longitud de onda, y que la segunda longitud de onda creó una mayor respuesta en el valor de píxel delta en comparación con la primera longitud de onda.

[0229] El Panel B muestra la muestra que tiene el 120% del contenido de proteína de las lágrimas normales, que se analizó usando una señal óptica que tenía una longitud de onda A (855 nm) y una longitud de onda B (950 nm). El gráfico de barras en el Panel B muestra el cambio en el valor de píxel delta para la muestra de proteína al 120 % en la primera longitud de onda entre 15 segundos y 600 segundos, y en la segunda longitud de onda entre 25 segundos y 600 segundos. Los datos muestran que para el 120 % del fluido lagrimal de proteínas hubo un cambio mayor en el valor del píxel delta en función del tiempo para ambas longitudes de onda, y que la segunda longitud de onda creó una mayor respuesta en el valor de píxel delta en comparación con la primera longitud de onda.

[0230] La FIG. 60 es un análisis de un fluido lagrimal que tiene el 100 % de la proteína en lágrimas normales (es decir, una muestra de fluido lagrimal normal), analizado en dos longitudes de onda diferentes (855 nm y 950 nm), y en intervalos de tiempo más cortos y más largos. El Panel A es un gráfico de barras que muestra el valor de píxel delta para la misma muestra cuando se analiza utilizando la longitud de onda A (855 nm) durante 20 segundos y la longitud de onda B (950 nm) durante 17 segundos. En estos intervalos de tiempo más cortos, las longitudes de onda A y B proporcionan diferentes valores de píxeles delta, que se distinguen claramente entre sí. El Panel B es un gráfico de barras que muestra el valor de píxel delta para la misma muestra cuando se analiza utilizando la longitud de onda A (855 nm) durante 20 segundos y la longitud de onda A (855 nm) durante 600 segundos. Se puede ver claramente el cambio en el valor de píxel delta en función del tiempo a la misma longitud de onda.

[0231] La FIG. 61 es un gráfico que muestra el valor de píxel delta de una solución salina en función de la osmolaridad. La serie inferior (rombos) se obtuvo usando la longitud de onda A (855 nm) y la serie superior (cuadrados) se obtuvo usando la longitud de onda B (950 nm). En una posición del eje x correspondiente a 320 mOsm/l, la diferencia en los valores y de las dos series es de 20 píxeles, como se muestra. En una posición del eje x correspondiente a 340 mOsm/l, la diferencia en los valores y de las dos series es de 18 píxeles, como se muestra. Estos datos demuestran que se observan diferentes cambios en el valor de píxeles delta para muestras que tienen diferentes osmolaridades en función de la longitud de onda que se utiliza para realizar el análisis.

[0232] Los siguientes ejemplos se proporcionan para ayudar a la comprensión de la presente invención, cuyo verdadero alcance se expone en las reivindicaciones adjuntas. Se entiende que se pueden hacer modificaciones en los procedimientos establecidos sin apartarse del espíritu de la invención.

EJEMPLOS

Ejemplo 1: Reducción de ruido óptico en un sensor utilizando un LED de fuente puntual

[0233] La reducción de ruido óptico se logró en un sistema usando un LED de fuente puntual como componente generador de señal óptica. La FIG. 3 ilustra claramente que un diodo láser de 638 nm tiene un ruido óptico sustancialmente mayor que un LED rojo (longitud de onda nominal de 632 nm), como se representa gráficamente en cada una de las gráficas a la derecha de sus imágenes SPR correspondientes. El uso de un LED de fuente puntual en lugar de un diodo láser reduce el ruido óptico en el sistema.

Ejemplo 2: Optimización de la resolución de la medición de la señal SPR

[0234] Como se muestra en la FIG. 4, las señales ópticas de longitud de onda más larga producen anchos de línea SPR más estrechos. La FIG. 5 ilustra el estrechamiento de la línea SPR con una longitud de onda creciente como se verifica experimentalmente usando una configuración SPR simple en una mesa óptica. La disminución del ancho de la línea SPR con el aumento de la longitud de onda es evidente a simple vista.

[0235] No estaba claro si el ancho de línea SPR más estrecho a longitudes de onda más largas proporcionaría una resolución SPR más alta en los sistemas objeto, ya que el desplazamiento angular de los mínimos de SPR disminuye con longitudes de onda más largas. En consecuencia, los cálculos del desplazamiento angular A0 de los mínimos de SPR para un cambio en el índice de refracción en 0,001 unidades de índice de refracción («UIR») y la anchura a media altura («FWHM») de la línea SPR se realizaron en una calculadora SPR en línea proporcionada por el Grupo de investigación del Prof. Robert M. Corn en el Dep. de Química, Universidad de California, Irvine (http://unicorn.ps.uci.edu/calculations/fresnel/fcform.html). La relación de estas dos cantidades (es decir, A0/FWHM) se definió como la resolución SPR. El resultado de los cálculos fue que la mejora de la resolución a una longitud de onda de 950 nm en comparación con 635 nm estaba en el intervalo de 4 a 5 veces. Estos cálculos también mostraron que había una diferencia insignificante en la resolución obtenida usando vidrio de alto índice (SF10, n ~ 1,72) o un vidrio de índice inferior (BK7, n ~ 1,52) (véase la FIG. 6).

[0236] Antes de estos cálculos, el folclore científico popular era que los prismas de alto índice proporcionaban un rendimiento SPR sustancialmente mejor que los prismas de menor índice. Como consecuencia, este folclore científico bien establecido aprendió a usar plásticos ópticos moldeados por inyección como prismas SPR desechables, ya que los plásticos ópticos generalmente tienen índices de refracción relativamente bajos. Por lo tanto, basándose en los cálculos anteriores, los plásticos ópticos moldeados por inyección pueden usarse como prismas SPR desechables en los sensores y sistemas objeto, reduciendo así el coste de los productos.

Ejemplo 3: Procesamiento de señal derivada

[0237] La medición de la osmolaridad lagrimal a 1,0 mOsm/l corresponde a la determinación del índice de refracción de la solución lagrimal a aproximadamente 1 parte en 10-5 UIR. Una regla general de ingeniería común es que la precisión de una medición debe exceder la precisión objetivo en aproximadamente un factor de 10. Por consiguiente, es deseable en un dispositivo de medición de osmolaridad lagrimal tener un índice final de precisión de refracción de aproximadamente 1 parte en 10-6 UIR.

[0238] En la técnica se conocen diversas técnicas para determinar la ubicación de un mínimo de línea SPR. Una técnica consiste en ajustar líneas rectas a los bordes descendente y ascendente de una línea SPR, y se representa en la FIG. 7. Se encuentra una breve descripción de la técnica en la Patente de Estados Unidos N.° 7.395.103. Otra técnica, descrita como un procedimiento de centroide, también se describe en la Patente de Estados Unidos N.° 7.395.103.

[0239] Se conoce bien que los puntos en los que la derivada de una función es cero representan máximos o mínimos locales de la función. El folclore científico descarta el uso de derivadas para encontrar los máximos o mínimos de los datos del mundo real, ya que cualquier dato del mundo real contiene ruido. La creencia común es que tomar la derivada de datos ruidosos dará como resultado un ruido inaceptable en los datos derivados, lo que impide la ubicación precisa de la determinación de los cruces por cero de la derivada.

[0240] En la práctica, hay tres efectos que pueden contrarrestar los efectos del ruido del procesamiento de señal derivada para encontrar la ubicación exacta de los mínimos de una curva SPR. El primero es comenzar con una imagen de línea SPR de muy bajo ruido. Aquí, esto se logró mediante un diseño óptico cuidadoso y mediante el uso de LED en lugar de láser para la fuente óptica. En segundo lugar, pasar de fuentes de luz visibles a fuentes de luz infrarroja cercana da como resultado líneas SPR considerablemente más estrechas para las cuales la tasa de cambio de intensidad cerca de los mínimos de SPR es rápida, lo que da como resultado grandes señales derivadas en relación con cualquier ruido en la señal. Finalmente, cualquier ruido residual en la imagen de la línea SPR se puede minimizar mediante un filtrado de paso bajo adecuado. Aquí, se utilizó un algoritmo de desenfoque gaussiano para disminuir cualquier ruido residual de la imagen a niveles aceptables.

[0241] La FIG. 8 presenta una imagen típica de línea SPR obtenida utilizando un LED de fuente puntual de 855 nm como fuente de luz. Esta imagen se adquirió usando una cámara de vídeo de 640 x 480. La imagen se importó en el software de procesamiento de imágenes ImageJ desarrollado en los U.S. National Institutes of Health. A continuación, se aplicaron 25 píxeles de desenfoque gaussiano a la imagen y se definió una región de interés apropiada para la imagen, como se representa mediante el rectángulo en la FIG. 8. Dentro de esta región de interés («r O i») se generó un perfil de trazado correspondiente al promedio de la intensidad de píxel de columna vertical en la imagen a lo largo de la dirección X. El resultado de estas operaciones se muestra en la FIG. 9, que es un perfil de trazado de ImageJ de la región de interés. Finalmente, los datos de la curva de perfil de trazado se pueden diferenciar numéricamente utilizando técnicas matemáticas bien conocidas para encontrar el cruce por cero a positivo de la derivada que define con precisión la ubicación de los mínimos de la línea SPR (como se muestra en la FIG. 10). Cabe apreciar que la curva de la derivada que se muestra en la FIG. 10 son datos reales derivados de la imagen SPR de la FIG. 8. La curva de la derivada es extremadamente suave y no presenta artefactos de ruido obvios.

[0242] En la práctica, debido al bajo nivel de ruido en los datos de la derivada, el cruce por cero de la derivada de la línea SPR se puede situar dentro de una fracción de un píxel utilizando técnicas de interpolación. La FIG. 11 ilustra el valor relativo de la derivada de la imagen SPR en la FIG. 8. Cabe apreciar que hay muy poco ruido en la derivada y que, en el intervalo limitado de 220 píxeles a 230 píxeles, la derivada es casi lineal. El cruce por cero de la derivada se produce entre el píxel 224 y 225, con coordenadas de (224, -0,2943) en el píxel 224 y (225, 0,1922) en el píxel 225. A partir de estos valores, la coordenada exacta del cruce por cero puede determinarse por interpolación lineal, como se muestra en la geometría ilustrada en la FIG. 12. Para este ejemplo, el cruce por cero se produce precisamente en la coordenada (244,6049, 0,0).

[0243] La FIG. 13 presenta la ubicación de los mínimos de SPR para 10 imágenes SPR adquiridas secuencialmente a intervalos de aproximadamente 1,0 segundos. No hubo cambios en la configuración de SPR u otras condiciones de prueba entre cada adquisición de imagen diferentes del tiempo, por lo que las variaciones en la ubicación de los mínimos de SPR se deben en gran medida al ruido óptico y electrónico aleatorio presente en cada imagen adquirida. Las imágenes representadas por estos datos se adquirieron utilizando un sensor de imagen en escala de grises Aptina MT9P031 de cinco megapíxeles compuesto por 2592 píxeles horizontales x 1944 verticales de 2,2 pm cuadrados. Una etapa de calibración separada, ilustrada en la FIG. 14, implicaba medir las ubicaciones de píxeles de mínimos de la línea SPR para etanol y agua desionizada correspondientes a una separación de aproximadamente 910 píxeles. El índice de diferencial de refracción entre estos dos líquidos es An = 1,35713 (etanol) - 1,3288 (agua DI) = 0,02833. El resultado es que An por píxel es 3,113 x 10-5 UIR (FIG. 14). Las imágenes Sp R sin procesar para las líneas SPR de etanol y agua desionizada usadas en esta calibración se muestran en la FIG. 15 y la FIG. 16, respectivamente.

[0244] Volviendo a la FIG. 13, el intervalo general de los puntos de cruce por cero sobre las 10 muestras es de 0,2662 píxeles o ± 0,1331 píxeles de intervalo total sobre el valor medio de píxeles. Esto corresponde a una incertidumbre general del índice de refracción de ±4,143 x 10-6 R.

[0245] La FIG. 17 representa los datos de osmolaridad SPR adquiridos y analizados usando el procesamiento de señal derivada descrito anteriormente. Se midió una serie de cinco soluciones salinas calibradas con precisión con un instrumento SPR de placa de pruebas óptica en miniatura compuesto por un prisma SPR de vidrio de alto índice revestido de oro, un LED de fuente puntual de 855 nm, y el sensor de imagen Aptina MT9P031 de cinco megapíxeles.

Los datos capturados con esta placa de pruebas y procesados utilizando la técnica de procesamiento de señales derivadas demostraron una precisión de ±1,0 mOsm/l en un intervalo de osmolaridad de 295 mOsm/l a 348,5 mOsm/l. Las soluciones salinas se calibraron independientemente usando la técnica de medición de la osmolaridad de la depresión del punto de congelación que también tiene una precisión establecida de ±1,0 mOsm/l. Claramente, el acuerdo entre el procedimiento de depresión del punto de congelación y la técnica SPR está dentro de los límites del error experimental.

[0246] Un enfoque alternativo para usar el filtrado de paso bajo (por ejemplo, desenfoque gaussiano) para la reducción de ruido en el procesamiento de señal derivada es usar un ajuste de curva en la región del mínimo de SPR para promediar el ruido en la imagen SPR. La FIG. 18 es una línea SPR utilizada para demostrar este enfoque con respecto al procesamiento de señal derivada. Cabe apreciar que el perfil de línea s Pr en la FIG. 18 es claramente no simétrico, siendo la pendiente en el lado izquierdo de los mínimos de SPR sustancialmente menor (y opuesta en signo) que la pendiente en el lado derecho de los mínimos. Si bien es tentador pensar en ajustar los mínimos de los mínimos de la línea SPR a una parábola, en la práctica esto da como resultado un ajuste deficiente y un bajo valor de R2. La consecuencia es que la ubicación del cruce por cero que se encuentra de esta manera se desplaza de la ubicación real de los mínimos SPR. Un enfoque más preciso es ajustar un cúbico con respecto a la línea SPR en la proximidad de sus mínimos como se ilustra en la FIG. 19. Generalmente esto da como resultado un valor R2 cercano a la unidad. La ecuación cúbica resultante se puede diferenciar, ajustar a cero y resolver utilizando la ecuación cuadrática para encontrar la ubicación del mínimo SPR, como se describe en más detalle en la FIG. 20.

Ejemplo 4: Teoría del sensor de autocalibración

[0247] El análisis basado en SPR puede proporcionar mediciones extremadamente precisas del cambio del índice de refracción de un medio (por ejemplo, un gas o un líquido) en contacto con la superficie de oro exterior del prisma SPR. Con el cuidado adecuado, los cambios del índice de refracción en el intervalo de 1 parte en 10-6 UIR se pueden obtener bajo condiciones de laboratorio cuidadosamente controladas (véase la FIG. 13). La premisa del uso de SPR para mediciones de osmolaridad lagrimal es que la osmolaridad lagrimal y el índice de refracción lagrimal están relacionados linealmente. La osmolaridad salina es bastante lineal con respecto al movimiento angular de una línea SPR, con una linealidad que se muestra en un intervalo de ±5,0 mOsm/l a ±1 mOsm/l, y una precisión de medición en el intervalo de ±4 10-6 UIR. Los datos que ilustran la linealidad de ±1,0 mOsm/l para varias soluciones salinas de precisión se muestran en la FIG. 17.

[0248] Cabe señalar que ajustar con precisión una línea a una serie de soluciones salinas calibradas con precisión es un problema mucho más fácil que el problema de determinar con exactitud y precisión la salinidad (es decir, el índice de refracción) de una solución salina desconocida. El primer caso simplemente requiere la determinación de la pendiente de la curva de calibración. El segundo caso requiere determinar tanto la pendiente como el punto de intersección y. Sin la ayuda de soluciones de referencia externas, este segundo caso es extremadamente difícil de lograr. Las soluciones de referencia externas no son prácticas, ya que la contaminación de la superficie de detección de oro del instrumento SPR es extremadamente probable.

[0249] La FIG. 13 proporciona datos a partir de los cuales se puede calcular la UIR por píxel - An = 1,35713 -1,3288 = 0,02853 UIR corresponde a 910 píxeles, o An/píxel = 3,113 x 10-6 UIR/píxel. La pendiente del gráfico de osmolaridad frente a recuento de píxeles en la FIG. 17 es 0,7257 píxeles/mOsm/l. Multiplicar estos dos factores juntos produce una constante de calibración de 1,0 mOsm/l = 2,25 x 10-5 UIR. Típicamente, la regla de ingeniería es que la precisión de calibración de cualquier medición debe ser aproximadamente un factor de 10 mejor que la precisión deseada requerida en una sola medición. Por lo tanto, la precisión de calibración absoluta requerida para medir con precisión la osmolaridad lagrimal de ±1,0 mOsm/l requiere una precisión de calibración del dispositivo SPR a ±2,25 x 10-6 UIR. Cabe apreciar que ésta es una precisión de calibración superior a la demostrada por los datos de reproducibilidad en la FIG. 13 según se obtiene en condiciones controladas de laboratorio. Esto implica que las mediciones fiables de osmolaridad lagrimal con una precisión de ±1,0 mOsm/l pueden ser difíciles de obtener en la práctica habitual.

[0250] La FIG. 21 ilustra el cambio relativo del índice de refracción con la temperatura (es decir, An/At) para varios plásticos ópticos comunes. Cabe apreciar que ZEONEX® E48R («E48R»), un plástico óptico de baja birrefringencia fabricado por Zeon Corporation (Japón), con un índice de refracción de 1,523 en el infrarrojo cercano, es un polímero óptico muy adecuado para moldear prismas ópticos SPR. Cabe apreciar que E48R tiene un An/At que es aproximadamente 1,269 x 10-4 UIR/°C y es similar al de los otros plásticos ópticos ilustrados en la FIG. 21. Como consecuencia, el cambio en el índice de refracción de ZEONEX® E48R por grado centígrado es aproximadamente 28 veces (es decir, 1,269 x 10-4 4,50 x 10-6) mayor que la resolución requerida para medir con precisión y repetibilidad la osmolaridad para ±1,0 mOsm/l. En la práctica, esto implica que la temperatura del prisma SPR E48R debería mantenerse dentro, o medirse con una precisión de aproximadamente 0,036 °C. Cualquiera de estas condiciones no es práctica de lograr en un entorno de consultorio clínico habitual. En consecuencia, se requiere un medio extremadamente preciso de calibración de temperatura para lograr la precisión deseada de la medición de la osmolaridad lagrimal.

Ejemplo 5: Concepto 1 de sensor de autocalibración

[0251] Un concepto básico del sensor SPR de autocalibración evolucionó a partir de las ilustraciones de la FIG.

22 y la FIG. 23. La FIG. 22 representa un sensor moldeado por inyección en una sola pieza formado en un plástico de grado óptico. Este concepto de sensor en una pieza estaba destinado a utilizar elementos de montaje cinemático para restringirlo en seis grados de libertad para garantizar que todos y cada uno de los sensores estuvieran alineados de manera precisa y repetible con el chasis óptico del sistema. Como se muestra en la FIG. 23, el concepto preveía un sensor compuesto por tres segmentos: una porción de base proporciona la interfaz mecánica cinemática de precisión al chasis óptico, una porción de prisma SPR con una superficie de detección SPR revestida de oro (o plata protegida) para medir la osmolaridad de las lágrimas, y finalmente, una porción de «faldón» para proporcionar la transición entre la porción de prisma SPR y la porción de base. La porción de prisma permite la autocalibración mediante la implementación de medios para obtener tanto una transición óptica de ángulo crítico como una línea SPR de aire, preferentemente a dos longitudes de onda separadas de aproximadamente 850 nm y 950 nm, así como otra línea SPR separada que debía aparecer cuando la superficie del sensor revestida de oro del prisma SPR estaba mojada por el fluido lagrimal.

[0252] La FIG. 24 ilustra un concepto de un sensor SPR que utiliza superficies elipsoidales para obtener imágenes de luz de una fuente LED en la superficie de detección. Como se muestra en la FIG. 25, para poder producir tanto una línea SPR de aire como una línea SPR de lágrima (o agua), debe haber una luz que incida en la superficie de detección a aproximadamente 42,0° para producir la línea SPR de aire y a aproximadamente 64,4° para producir una línea SPR de lágrima. Esto se logra al generar imágenes de luz de un LED de una fuente puntual utilizando una superficie elíptica para transmitir una imagen del LED sobre la superficie de detección (por ejemplo, una superficie de detección revestida de oro) del reflector de forma elíptica y transparente. Los ángulos de incidencia de la luz LED en la superficie interna de forma elíptica son tales que se produce una reflectancia interna total para la luz LED. La luz reflejada por la superficie de detección SPR revestida de oro se refleja a continuación hacia el LED de fuente puntual por la superficie interna de forma elíptica izquierda y es interceptada por un divisor de haz que refleja la luz de retorno a un sensor de imagen que detecta la ubicación de la línea SPR. Para el caso de un sensor elipsoidal rotacionalmente simétrico, la línea SPR es en realidad un círculo de SPR centrado en el eje rotacional de la superficie elipsoidal.

[0253] Tras el análisis del sensor elíptico, se desarrolló y se analizó una serie de configuraciones de cubiertas prismáticas utilizando el software de diseño óptico ZEMAX®. Estas diversas configuraciones se ilustran en la FIG. 26 y la FIG. 27. Generalmente, cada uno de estos conceptos utiliza dos facetas transmisoras internas en el interior de la cubierta y 3 o 5 facetas externas que sirvieron para reflejar de forma interna totalmente la luz a lo largo del interior de la porción de prisma de la cubierta. Estos conceptos de sensores fueron capaces de proporcionar imágenes del ángulo crítico entre el aire y E48R (material ZEONEX® E48R que tiene un índice de refracción de aproximadamente 1,5305), una línea SPR de aire, y una línea SPR de lágrima. En un concepto de sensor, la línea de ángulo crítico y SPR de aire se capturan ambas en un fotograma de imagen, y la línea SPR de lágrima se captura en un fotograma de imagen posterior. En otro concepto de sensor, las tres líneas se capturan en un solo fotograma de imagen.

Ejemplo 6: Análisis del sensor de autocalibración

[0254] La FIG. 28 contiene un conjunto de esquemas de diseño para un sensor basándose en los resultados del software de diseño óptico ZEMAX®. La FIG. 28, Panel C, representa una vista en primer plano de la punta del sensor que comprende dos facetas de refracción (representadas con números rojos en círculo 1 y 7) que se disponen en una superficie interna del sensor, cuatro facetas externas que están sin revestimiento y reflejan luz a través de la reflexión interna total (representadas como las superficies 2, 3, 5 y 6) y una quinta superficie parcialmente revestida con una franja dorada que es la superficie SPR (representada como la superficie 5 o la superficie de detección). La porción revestida de oro de la superficie 5 proporciona la línea SPR para las mediciones SPR de osmolaridad tanto de aire como de lágrimas y la porción no revestida de la superficie 5 proporciona la transición del ángulo crítico del aire. Tanto la transición del ángulo crítico de aire como la línea SPR de aire deben obtenerse antes de que la superficie 5 se humedezca con el fluido lagrimal.

[0255] El esquema en la esquina superior izquierda de la FIG. 28 representa el diseño óptico completo del sensor y el sistema. Cuatro LED sirven como fuentes ópticas, dos operativos a 855 nm nominalmente, y dos operativos a 950 nm nominalmente. Ambos conjuntos de LED están compuestos por un LED de 855 nm y un LED de 950 nm, cada uno de los cuales se puede accionar de forma independiente. Los dos haces del primer conjunto de LED de 855 nm y 950 nm se combinan en un solo haz a través de un pequeño divisor de haz dicroico (no mostrado) para propagarse a lo largo de una trayectoria de haz común como se ilustra por los haces de rayos superiores que se originan desde el primer conjunto de LED. Considerando primero el caso en el que se activa el LED de 855 nm en el primer conjunto, el haz representado como el haz superior de rayos se dirige a través de una ventana y una lente cilíndrica y después a través de la faceta de refracción 7 hacia la faceta 6. En la faceta 6, el haz de luz se refleja por la reflexión interna total hacia la faceta 4, la superficie del sensor. El diseño de la lente cilíndrica es tal que el haz de luz se enfoca nominalmente a una línea en la faceta 4. El punto medio del ángulo del cono de la luz incidente en la superficie del sensor es nominalmente 42 grados, lo que permite la adquisición tanto de la transición del ángulo crítico de aire como de los mínimos de SPR de aire en un solo fotograma de imagen. En la superficie del sensor, el haz de luz representado por el haz de rayos superior (gris claro) interactúa con el oro y el aire en contacto con el oro para formar una línea SPR de aire y una transición del ángulo crítico de aire para la longitud de onda de 855 nm.

[0256] Después de que el haz de luz interactúa en la superficie de detección, el haz de luz del haz de rayos gris claro se refleja desde la faceta 4 hacia la faceta 2, en cuyo punto se refleja totalmente internamente hacia y a través de la faceta de refracción 1 y procede a incidir en la matriz de imagen 2D CMOS. En la realización representada, la matriz de imagen es una versión en escala de grises del sensor de imagen digital CMOS APTINA® MT9P031 1/2,5 pulgadas 5 Mp compuesto por 2592 x 1944 píxeles activos. El generador de imágenes convierte la luz incidente en una señal electrónica digital compuesta por datos digitales que representan la intensidad de la luz en cada uno de los 2592 x 1944 píxeles activos en la matriz de imagen. Estos datos pueden procesarse a continuación utilizando las técnicas de procesamiento de señales derivadas descritas anteriormente para encontrar la ubicación exacta de la transición del ángulo crítico de aire y el ángulo de mínimos de SPR de aire.

[0257] Una vez que se detectan la transición del ángulo crítico de aire y el ángulo de mínimos de SPR de aire en la matriz de imagen, el LED de 855 nm se desactiva y el LED de 950 nm se activa, y se sigue un procedimiento similar para adquirir un conjunto de transición del ángulo crítico de aire y ángulo de mínimos de SPR de aire a la longitud de onda de 950 nm. La combinación de estos datos comprende la secuencia de calibración automática del aire que se produce cada vez que el sistema sale de su modo «suspensión».

[0258] De manera similar, la luz del segundo conjunto de LED de 855 nm y 950 nm se combina y se propaga a través del sistema a lo largo de la trayectoria ilustrada por el haz de rayos gris oscuro que se muestra en la FIG. 28. La diferencia principal entre el primer conjunto de LED y el segundo conjunto es que la luz del segundo conjunto de LED se refleja totalmente de forma interna por la faceta 5 en el recorrido hasta incidir en la faceta del sensor y se refleja totalmente de forma interna por la faceta 3 en su recorrido al generador de imágenes. El efecto de esta diferencia es que el punto medio del cono de luz del segundo conjunto de LED incide en la superficie del sensor en un ángulo nominal de aproximadamente 64,4°. Este ángulo de incidencia nominal permite la generación de datos SPR para líquidos tales como agua y fluido lagrimal. Como es el caso para el primer conjunto de LED, es posible obtener datos s Pr a 855 nm y 950 nm simplemente alternando la activación de los LED de 855 nm y 950 nm.

[0259] La FIG. 29, Panel A ilustra la simulación ZEMAX® de la línea SPR de aire y la transición del ángulo crítico usando un LED del primer conjunto de LED y antes de que la superficie 5 se moje con agua (o fluido lagrimal). La FIG. 29, Panel B ilustra la línea s Pr obtenida utilizando uno de los LED del segundo conjunto bajo la condición de que la superficie 5 se haya mojado con agua (o fluido lagrimal).

Ejemplo 7: Ley de Snell y transición del ángulo crítico

[0260] La adquisición de datos de ángulo crítico exactos y precisos es un aspecto importante de la calibración de los sensores y sistemas objeto. La FIG. 30 ilustra la geometría de la Ley de Snell (la ley de refracción) y el ángulo crítico. La FIG. 30 muestra el caso simple de la Ley de Snell y el ángulo crítico para una sola interfaz. Un análisis de película delgada óptica más complicado muestra que, mientras los medios incidentes tengan un índice de n y los medios emergentes tengan un índice de n², entonces el ángulo crítico siempre viene dado por 0c = Sen-1 (n²/n¹), independiente del número de capas paralelas planas entre los medios incidentes y los medios emergentes. Por lo tanto, el ángulo crítico es invariante con respecto a los materiales entre los medios incidentes y los medios emergentes; depende únicamente de los valores de n y n². Como consecuencia, la medición de la ubicación del ángulo crítico proporciona un factor de calibración importante para las mediciones SPR.

[0261] La FIG. 31 ilustra la ubicación del ángulo crítico para una capa de oro en un medio incidente con un índice de refracción de 1,51. El medio emergente es el aire con un índice de refracción de 1,00027477. El espesor del oro varía de espesor cero a un espesor de 75 nm. Como se muestra en la gráfica de reflectancia frente al ángulo de incidencia, el ángulo crítico permanece estacionario a 41,4757° en todo este intervalo de espesor del oro. Dado que el aire solo es débilmente dispersivo con respecto a la longitud de onda y la temperatura (y su índice está bien caracterizado tanto para la longitud de onda como para la temperatura), el principal contribuyente al desplazamiento del ángulo crítico será el índice de refracción de los medios incidentes; en el caso de los sistemas objeto, este es el índice de refracción del sensor, y cualquier tolerancia de montaje mecánico del sensor al chasis óptico. En consecuencia, al realizar mediciones del ángulo crítico a 855 nm y 950 nm, y dada la longitud de onda conocida y bien caracterizada y la dispersión térmica del material del sensor ZEONEX® E48R, es posible configurar dos ecuaciones y dos incógnitas para caracterizar el ángulo de montaje del sensor y el índice de refracción del E48R en el momento de la medición.

Ejemplo 8: Concepto 2 de sensor de autocalibración

[0262] La FIG. 32 representa el diseño óptico del concepto 2 de sensor. Este concepto es considerablemente más sencillo que el concepto 1 de sensor, utilizando dos LED, uno a 855 nm y un segundo a 950 nm, combinados en un solo haz usando un divisor de haz (no ilustrado), una sola lente colimadora, una sola lente cilíndrica que también sirve como ventana para el chasis óptico, un sensor compuesto por dos facetas internas y tres facetas externas, y un detector de imágenes. La luz del LED de 855 nm o del LED de 950 nm sigue esencialmente la misma trayectoria óptica. Durante el funcionamiento, la luz del LED activo de 855 nm es colimada por la lente colimadora y después se enfoca por la lente cilíndrica en una línea en la faceta de sensor 3. Después de pasar a través de la lente cilíndrica, el haz se refracta por la faceta 5 a través del eje central del sensor y se refleja en la faceta no revestida 2. El ángulo de incidencia del haz en la faceta 2 es de aproximadamente 42,0°, de manera que se producirá una transición del ángulo crítico de aire en esta superficie. El haz reflejado de la faceta 2 incide en la faceta de sensor revestida de oro 3 en un ángulo de incidencia de aproximadamente 64,4° para producir un mínimo de SPR para agua o fluido lagrimal cerca del ángulo central del cono de luz enfocado. El espesor del oro en las facetas 3 y 4 es de aproximadamente 45 a 50 nm. Después de reflejarse desde la superficie de sensor 3, el haz incide sobre la faceta revestida de oro 4 y un ángulo de incidencia de aproximadamente 42°, para producir un mínimo de SPR de aire tras la reflexión desde esta cuarta faceta. Finalmente, el haz sale del sensor por refracción a través de la faceta 1, se realinea en paralelo al eje óptico del sistema pasando a través de la lente cilíndrica, y posteriormente incide en el generador de imágenes APTINA® de 2593 x 1944 píxeles descrito anteriormente.

[0263] De manera similar, los datos de SPR y de ángulo crítico pueden recopilarse a la longitud de onda de 950 nm desactivando el LED de 855 nm y activando el LED de 950 nm. La trayectoria tomada por la luz de 950 nm es prácticamente idéntica en este caso.

[0264] La FIG. 33 ilustra una simulación ZEMAX® del rendimiento del concepto 2 de sensor, que representa su potencial para producir una transición del ángulo crítico de aire, una línea SPR de lágrima y una línea SPR de aire en una sola imagen. En principio, el concepto 2 de sensor puede generar un conjunto completo de datos de transición del ángulo crítico de aire, mínimos de SPR de lágrima y de mínimos de SPR de aire dentro de un solo fotograma capturado, como se muestra en la FIG. 33.

Ejemplo 9: Análisis del concepto 1 de sensor de autocalibración

[0265] La FIG. 34 muestra una ilustración desarrollada adicional del concepto 1 de sensor. La FIG. 34 ilustra el tamaño físico de tanto los LED como el generador de imágenes tal como se ofrece montado en una placa de circuitos con chips de soporte por XIMEA®. Cabe señalar que, en comparación con el diseño óptico de la FIG. 28, el diseño en la FIG. 34 se ha invertido de arriba a abajo con el fin de proporcionar una línea de visión más directa sobre la parte superior del sistema hasta la punta del sensor para que el médico que realiza la medición de la osmolaridad pueda colocar más fácilmente la superficie de detección del sensor en la película lagrimal del ojo.

[0266] Aún con referencia a la FIG. 34, la luz de un LED que se emite en la dirección general del sensor es colimada por la lente colimadora y se enfoca por una lente cilíndrica y entra en la porción hueca interna del sensor. Dentro del sensor, la luz enfocada por la lente cilíndrica es refractada por la faceta interna superior del sensor y posteriormente es reflejada internamente por tres de las cinco facetas externas del sensor. La segunda de las tres facetas es la superficie de detección en la que la luz enfocada cilíndricamente se enfoca e interactúa con el revestimiento de oro de la superficie de detección y los medios en contacto con la superficie externa del oro. La reflexión interna por la superficie que sigue a la superficie del sensor, y la refracción posterior por la faceta interna inferior sirven principalmente para dirigir la luz que sale del sensor en la dirección general del sensor de imagen. Una cuña óptica, que puede omitirse, sirve para dirigir el eje del haz de salida más cerca del eje físico del sistema a fin de reducir su perfil vertical.

[0267] La FIG. 35 ilustra con más detalle la estructura para montar el sensor en el chasis óptico de aluminio mecanizado que soporta los LED, los componentes ópticos y el generador de imágenes en sus ubicaciones adecuadas para crear y formar imágenes de las líneas SPR y las transiciones del ángulo crítico. La FIG. 36 ilustra la dimensión de longitud del chasis óptico y la FIG. 37 y la FIG. 38 ilustran las dimensiones verticales del chasis, y también proporcionan referencias de componentes y más detalles sobre los componentes de montaje que acoplan el sensor al chasis óptico.

[0268] La FIG. 39 ilustra la configuración del chasis óptico cuando se utilizan LED de montaje en superficie. Este diseño también muestra una lente cilíndrica unida a un disco plano paralelo de vidrio óptico que sirve como una ventana para evitar que entren contaminantes en la cadena de los componentes ópticos alojados en el chasis óptico. La unión de la lente cilíndrica a la ventana sirve para establecer permanentemente su alineación con respecto a los demás componentes ópticos en el chasis. La FIG. 39 también muestra la ubicación de un polarizador y su barril. El polarizador se usa para formar las imágenes de SPR y de transición del ángulo crítico en el sensor de imagen. Finalmente, se ilustra la posición del divisor de haz que combina la luz de los diversos LED del sistema. La FIG. 40 es una ilustración similar del chasis en una vista en perspectiva.

[0269] La FIG. 41 retrata el chasis óptico y del sensor montado en su alojamiento exterior y también indica la ubicación de una placa de control que se utiliza para detectar cierres de interruptores y activar los LED en el chasis óptico en la secuencia apropiada.

[0270] Las FIGS. 42-47 proporcionan ilustraciones más detalladas del sensor. La FIG. 42 y la FIG. 43 ilustran los tres componentes de retención que están situados a 120° de separación y sobre los que hay tres pequeñas protuberancias que sirven para acoplar una primera superficie interna del elemento de montaje de bayoneta del chasis óptico. Estas flexiones y protuberancias sesgan el sensor de modo que los tres puntos de montaje cinemático representados en la FIG. 44 se ven forzados a entrar en contacto con una segunda superficie interna del elemento de montaje de bayoneta de manera cinemática. La FIG. 45 muestra una vista final exterior de un sensor según realizaciones de la invención. En esta ilustración, los componentes de retención ya no tienen una ranura, que se encontró (usando una aplicación de software de análisis de flujo de molde) que causaba dificultades para llenar completamente las pestañas durante el procedimiento de moldeo por inyección. La FIG. 46 ilustra una vista final exterior de un sensor en su elemento de bayoneta de acoplamiento del chasis óptico. La FIG. 47 es una simulación del aspecto de un sensor como aparecerá al moldearse en polímero óptico ZEONEX® E48R. Se identifican la superficie de detección y una pluralidad de facetas.

Ejemplo 10: Sistema de sensor de sobremesa

[0271] La FIG. 48 es una ilustración de un sistema de escritorio o de sobremesa. Como se muestra en la FIG.

48, el sistema de sobremesa comprende dos colimadores LED, en este ejemplo uno operativo a una longitud de onda nominal de 855 nm y el otro a 950 nm. Los colimadores LED están compuestos por un LED de fuente puntual seguido de un polarizador de lámina circular y después una lente colimadora adecuada. Los componentes representados están alojados en alojamientos de latón. Cabe apreciar que las longitudes de onda de los colimadores no necesitan ser 855 nm y 950 nm, sino que pueden ser cualquier par de longitudes de onda que sean apropiadas para el sensor y los medios de prueba que se analizan.

[0272] Como se muestra en la FIG. 48, la luz del colimador LED de 855 nm incide en la hipotenusa reflectante de un prisma de 90° y se refleja hacia el divisor de haz. En el divisor de haz, una porción del haz de 855 nm se transmite a través del divisor de haz y posteriormente a través de una lente cilíndrica y hasta el sensor con forma de semicilindro de SPR y se enfoca finalmente en la superficie de detección externa revestida de oro de un portaobjetos de microscopio revestido de oro que corresponde en índice al semicilindro. El ángulo de incidencia de este haz de 855 nm en la superficie del oro está en el intervalo del ángulo crítico a 855 nm para que se pueda generar una transición de ángulo crítico de aire de 855 nm y una línea SPR de aire. De manera similar, una porción del haz del colimador LED de 950 nm puede reflejarse por el divisor de haz, enfocarse por la lente cilíndrica, entrar en el semicilindro e incidir en la superficie de detección revestida de oro, también en un ángulo en el intervalo del ángulo crítico a 950 nm para que se pueda generar una transición de ángulo crítico de aire de 950 nm y una línea SPR de aire.

[0273] De manera similar, el haz de 855 nm que se refleja por el divisor de haz y el haz de 950 nm transmitido a través del divisor de haz se combinan, reflejan desde una segunda hipotenusa reflectante de un prisma de 90°, pasan a través de una segunda lente cilíndrica, entran en el semicilindro y son incidentes en el portaobjetos de microscopio revestido de oro en ángulos en el intervalo del mínimo de SPR y, por lo tanto, generan líneas SPR de 855 nm y 950 nm para fluidos tales como soluciones de agua, fluidos lagrimales, etc.

[0274] La luz reflejada por el portaobjetos de microscopio revestido de oro pasa a través y sale del semicilindro en la dirección general hacia el detector de imagen y se analiza por un ordenador de escritorio o portátil generalmente usando las técnicas de procesamiento de señal descritas anteriormente.

[0275] La FIG. 49 es una vista en perspectiva de un sistema de sobremesa sin etiquetas de componentes, y la FIG. 50 es una vista en perspectiva con etiquetas de componentes. Cabe señalar que el chasis óptico del sistema de sobremesa representado está formado por un control numérico por ordenador (CNC) que mecaniza sus elementos internos y externos a partir de una palanquilla sólida de aluminio. Esto proporciona un chasis óptico extremadamente estable y preciso, y todos los componentes críticos que requieren una alineación precisa se montan mediante elementos de montaje cinemático mecanizados en el chasis. En consecuencia, no hay necesidad de montajes ópticos ajustables u otros ajustes similares para alinear el sistema óptico. La FIG. 51 es una foto del chasis óptico en una pieza y su cubierta mecanizada por CNC en una pieza.

Ejemplo 11: Determinación de la osmolaridad de un fluido lagrimal

[0276] Se usó un sensor que comprendía una superficie de detección con una película de oro para determinar la osmolaridad de un fluido lagrimal. El sensor se conectó a un sistema, y la superficie de detección se puso en contacto con aire como medio de referencia. Se dirigió una señal óptica que tenía una longitud de onda de 855 nm para interactuar con la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 42 grados. La señal SPR de la superficie de detección se detectó usando un componente de detección (Figura 52, Panel A), y se determinó la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR en el aire (Figura 52, Panel B).

[0277] A continuación, se obtuvo una muestra de fluido lagrimal de Ursa BioScience (Abingdon, MD) y se colocó un pequeño volumen de la muestra en contacto con una superficie de detección del sensor. Se dirigió una señal óptica que tenía una longitud de onda de 855 nm en la superficie de detección en un ángulo incidente de aproximadamente 64 grados. Cuando el fluido lagrimal se puso en contacto con la superficie de detección, se detectó un cambio instantáneo en la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR (FIG. 52, Panel D), en relación con la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR en el aire. El fluido lagrimal se dejó en contacto con la superficie de detección durante 600 segundos, y los datos se recopilaron durante este intervalo de tiempo. La posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR cambió con el tiempo, llegando finalmente a un valor de estancamiento. La FIG. 52, Panel E, muestra un gráfico del valor de píxel delta SPR, medido usando una señal óptica que tiene una longitud de onda de 855 nm, y durante un intervalo de tiempo de 60 segundos después del contacto de la superficie de detección con el fluido lagrimal. El gráfico en la FIG. 52, Panel E tiene unidades del eje y de píxeles y unidades del eje x de segundos. Cada punto de datos en el gráfico representado se obtuvo restando la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR en t = 0 de la posición de píxel correspondiente al valor mínimo de la señal SPR en cada punto de tiempo posterior. Se generó una función matemática a partir de los puntos de datos trazados representados en la FIG. 52, Panel E, y a continuación, la función se analizó para determinar la osmolaridad del fluido lagrimal en comparación con un conjunto de datos de calibración.

[0278] Aunque la invención anterior se ha descrito con cierto detalle a modo de ilustración y ejemplo con fines de claridad de comprensión, es evidente para los expertos en la técnica a la luz de las enseñanzas de esta invención que pueden hacerse ciertos cambios y modificaciones a las mismas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0279] Por consiguiente, lo anterior simplemente ilustra los principios de la invención. Se apreciará que los expertos en la técnica podrán idear diversas disposiciones que, aunque no se describen o muestran explícitamente en esta solicitud, incorporan los principios de la invención y se incluyen dentro de su alcance. Además, todos los ejemplos y el lenguaje condicional que se mencionan en esta solicitud están destinados principalmente a ayudar al lector a comprender los principios de la invención y los conceptos aportados por los inventores para avanzar en la técnica, y deben interpretarse sin limitación a dichos ejemplos y condiciones específicamente mencionados. Además, todas las afirmaciones en el presente que mencionan principios y aspectos de la invención, así como ejemplos específicos de la misma, pretenden incluir tanto sus equivalentes estructurales como funcionales. Además, se pretende que dichos equivalentes incluyan tanto equivalentes conocidos como equivalentes desarrollados en el futuro, es decir, cualquier elemento desarrollado que realice la misma función, independientemente de la estructura. El alcance de la presente invención, por lo tanto, no pretende limitarse a los aspectos ejemplares mostrados y descritos en esta solicitud. Más bien, el alcance de la presente invención se incorpora por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema que comprende:

(i) un sensor que comprende una superficie de detección que comprende una región revestida, en el que el sensor comprende una pluralidad de facetas dispuestas para dirigir una señal óptica en una dirección dada y está configurado para:

dirigir una primera señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un primer ángulo incidente, en el que el primer ángulo incidente varía de 62 a 67 grados; y

dirigir una segunda señal óptica para interactuar con la superficie de detección en un segundo ángulo incidente, en el que el segundo ángulo incidente varía de 40 a 45 grados; y

(ii) un chasis óptico que comprende:

un componente generador de señal óptica;

un componente de detección;

un procesador;

un controlador; y

un medio legible por ordenador que comprende instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador:

dirija una señal óptica que tiene una primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una primera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); genere una serie de imágenes de la primera señal SPR durante un primer intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determine una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo;

dirija una señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una segunda señal SPR;

genere una serie de imágenes de la segunda señal SPR durante un segundo intervalo de tiempo utilizando el componente de detección; determine una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo;

compare la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una primera función SPR de corrección de referencia; compare la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una segunda función SPR de corrección de referencia; y compare una o más características de la primera función SPR de corrección de referencia y la segunda función SPR de corrección de referencia para determinar un valor de píxel delta SPR de corrección de referencia.

2. El sistema según la reivindicación 1, en el que el primer ángulo incidente es de 64 grados.

3. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio legible por ordenador comprende además instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador compare el valor de píxel delta SPR de corrección de referencia con un conjunto de datos de calibración.

4. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio legible por ordenador comprende además instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador:

dirija una señal óptica que tiene una primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una tercera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); genere una imagen de la tercera señal SPR usando el componente de detección;

determine una posición de píxel de un valor mínimo de la tercera señal SPR en la imagen generada;

dirija una señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una cuarta señal SPR;

genere una imagen de la cuarta señal SPR usando el componente de detección; determine una posición de píxel de un valor mínimo de la cuarta señal SPR en la imagen generada; y

compare la posición de píxel del valor mínimo de la tercera señal SPR con la posición de píxel del valor mínimo de la cuarta señal SPR para determinar un valor de píxel delta SPR.

5. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo ángulo incidente es de 42 grados.

6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio legible por ordenador comprende además instrucciones que, cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el controlador: dirija la señal óptica que tiene la primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una primera señal de ángulo crítico;

genere una imagen de la primera señal de ángulo crítico utilizando el componente de detección;

determine una posición de píxel de un valor máximo de la primera señal de ángulo crítico en la imagen generada; dirija una señal óptica que tiene una segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una segunda señal de ángulo crítico;

genere una imagen de la segunda señal de ángulo crítico utilizando el componente de detección; determine una posición de píxel de un valor máximo de la segunda señal de ángulo crítico en la imagen generada; y compare la posición en píxeles de los valores máximos de la primera y segunda señales de ángulo crítico para determinar un valor de píxel delta de ángulo crítico.

7. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sensor comprende una región revestida y una región no revestida, y en el que la primera y segunda señales de ángulo crítico se generan a partir de la región no revestida.

8. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de referencia comprende una posición de píxel de uno o más elementos de referencia optomecánica.

9. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en el que el elemento de referencia comprende la posición de píxel del valor mínimo de la tercera señal SPR, la posición de píxel del valor mínimo de la cuarta señal SPR, el valor de píxel delta SPR, o una combinación de los mismos.

10. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6-7, en el que el elemento de referencia comprende la posición de píxel del valor máximo de la primera señal de ángulo crítico, la posición de píxel del valor máximo de la segunda señal de ángulo crítico, el valor de píxel delta de ángulo crítico, o una combinación de los mismos.

11. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sensor está configurado para acoplarse de forma desmontable al chasis óptico.

12. Un procedimiento para determinar la osmolaridad de una muestra, comprendiendo el procedimiento:

poner en contacto una superficie de detección de un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-11 con la muestra;

dirigir la señal óptica que tiene la primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una primera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); generar una serie de imágenes de la primera señal SPR durante un primer intervalo de tiempo utilizando el componente de detección;

determinar una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo;

dirigir la señal óptica que tiene la segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el primer ángulo incidente para generar una segunda señal SPR;

generar una serie de imágenes de la segunda señal SPR durante un segundo intervalo de tiempo utilizando el componente de detección;

determinar una serie de posiciones de píxeles que corresponden a un valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo; comparar la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la primera señal SPR durante el primer intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una primera función SPR de corrección de referencia; comparar la serie de posiciones de píxeles que corresponden al valor mínimo de la segunda señal SPR durante el segundo intervalo de tiempo con la posición de píxel de al menos un elemento de referencia para generar una segunda función SPR de corrección de referencia;

comparar una o más características de la primera función SPR de corrección de referencia y la segunda función SPR de corrección de referencia para determinar un valor de píxel delta SPR de corrección de referencia; y comparar el valor de píxel delta SPR de corrección de referencia con un conjunto de datos de calibración para determinar la osmolaridad de la muestra.

13. El procedimiento según la reivindicación 12, que comprende, además:

poner en contacto la superficie de detección con un medio de referencia;

dirigir la señal óptica que tiene la primera longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una tercera señal de resonancia de plasmón superficial (SPR); generar una imagen de la tercera señal SPR usando el componente de detección;

determinar una posición de píxel de un valor mínimo de la tercera señal SPR en la imagen generada; dirigir la señal óptica que tiene la segunda longitud de onda para interactuar con la superficie de detección en el segundo ángulo incidente para generar una cuarta señal SPR;

generar una imagen de la cuarta señal SPR usando el componente de detección; determinar una posición de píxel de un valor mínimo de la cuarta señal SPR en la imagen generada; y

comparar la posición de píxel del valor mínimo de la tercera señal SPR con la posición de píxel del valor mínimo de la cuarta señal SPR para determinar un valor de píxel delta SPR.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12-13, en el que el medio de referencia es el aire.

15. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en el que el primer intervalo de tiempo varía de 0,001 segundos a 90 segundos, y el segundo intervalo de tiempo varía de 0,001 segundos a 90 segundos.