MXPA06012341A - Sistemas y metodos para extender la vida util de detectores opticos. - Google Patents

Abstract

La presente invencion proporciona un metodo para incrementar la duracion de vida de un detector optico; en un aspecto, el metodo incluye el paso de configurar el detector optico tal que el ciclo de servicio de la fuente radiante del detector es menor del 100% sobre un periodo de tiempo de ciclo continuo cuando el detector esta obteniendo periodicamente datos con respecto a un analito; operando el detector de conformidad con el metodo inventivo anterior, las moleculas indicadoras del detector optico no son excitadas durante el periodo de tiempo continuo completo durante el cual el detector necesita proporcionar datos con respecto a la presencia o concentracion de una sustancia; asi, el metodo incrementa la vida de las moleculas indicadoras.

Description

frecuencia o de interferencia. Hablando ampliamente, en el contexto del campo de la presente invención, una molécula indicadora es una molécula que tiene una o más características ópticas que son afectadas por la presencia local de una sustancia particular. La Patente E.U.A. No. 6,330,464, la descripción de la cual se incorpora en el presente documento para referencia, también describe un dispositivo de detección basado en óptica. En el dispositivo de conformidad con la Patente E.U.A. No. 5,517,313, la fuente radiante (a.k.a., la fuente de "luz") está colocada tal que la radiación (por ejemplo, luz visible u otras longitudes de onda de ondas electromagnéticas) emitida por la fuente radiante golpea las moléculas indicadoras fluorescentes, causando de esa manera que las moléculas indicadoras despidan rayos de luz fluorescente. El filtro de alta frecuencia es configurado para permitir que la radiación emitida por las moléculas indicadoras llegue al transductor fotoeléctrico mientras filtra la radiación dispersada desde la fuente de luz. La fluorescencia de las moléculas indicadoras empleadas en el dispositivo es modulada (es decir, atenuada o realzada) por la presencia local de una sustancia particular. Por ejemplo, la fluorescencia naranja-roja del complejo tris(4,7-difenil-1 ,10-fenantrolina)rutenio(ll) perclorato es atenuada por la presencia de oxígeno. Por lo tanto, este complejo puede ser usado como la molécula indicadora en un detector de oxígeno. Moléculas indicadoras cuyas propiedades de fluorescencia son afectadas por varias otras sustancias también son bien conocidas. Además, las moléculas indicadoras las cuales absorben luz, con el nivel de absorción siendo afectado por la presencia o concentración de una sustancia particular, son bien conocidas. Por ejemplo, la Patente E.U.A. No. 5,512,246, la descripción de la cual se incorpora para referencia, describe composiciones cuyas respuestas espectrales son atenuadas por la presencia local de compuestos polihidroxilo tales como azúcares. Ventajosamente, el elemento transductor fotoeléctrico del dispositivo es configurado para dar salida a una señal que es una función conocida de la cantidad de luz incidente sobre éste. Así, debido a que el filtro de alta frecuencia permite que solamente la luz desde las moléculas indicadoras llegue al elemento fotosensible, el transductor fotoeléctrico da salida a una señal que es una función de la cantidad de luz que proviene desde las moléculas indicadoras. Y debido a que la cantidad de luz que proviene de las moléculas indicadoras es una función de la concentración de la sustancia local, la señal que sale del transductor fotoeléctrico puede ser calibrada para ser indicadora de la concentración de la sustancia local. En esta manera, uno puede detectar la presencia o concentración de una sustancia particular. Un reto particular en la comercialización de tales detectores ópticos como el descrito anteriormente es proporcionar un período útil de duración de vida en almacenaje y/u operacional. Los componentes electrónicos estándar usados comúnmente en tales detectores tienen duraciones de vida útiles excediendo 10 años o más, lo cual es adecuado para la mayoría de productos comerciales. Sin embargo, los componentes químicos de estos detectores híbridos (por ejemplo, las moléculas indicadoras) también deben soportar estabilidad del producto en duración de vida extendida para satisfacer el criterio práctico de utilidad comercial. Desafortunadamente, la oxidación catalizada (también referida como foto-oxidación o fotodecoloración) es una reacción fotoquímica que ocurre con muchas moléculas indicadoras. En esta reacción, cuando una molécula indicadora es excitada por energía electromagnética con una longitud de onda incidente particular, un electrón es elevado a un estado de energía excitada. En el estado excitado, la molécula puede (y lo hace) experimentar una reacción con oxígeno del ambiente que resulta en una adición irreversible de oxígeno a la estructura molecular de la molécula. Las especies del producto oxidado típicamente dejan de ser fluorescentes, y por lo tanto dejan de ser útiles. Cuando la molécula está en este estado "no-funcionando", la molécula se dice estar fotodecolorada. Una vida media típica para esta reacción de fotodecoloración es del orden de horas. Un ejemplo de una molécula indicadora que se torna fotodecolorada dentro de horas es antraceno (el producto foto-oxidado, antraquinona, no es fluorescente). Un detector que utiliza moléculas indicadoras fluorescentes como un componente para reconocer y convertir la presencia de una sustancia en una señal medible está limitado en su vida útil por la degradación y pérdida última de señal causada por fotodecoloración (o foto-oxidación). Los componentes microelectrónicos de un detector óptico pueden tener duraciones de vida útiles que excediendo 10 años, mientras que la vida media del componente químico indicador importante puede durar solamente horas o días. Esta incompatibilidad en la duración de vida operacional del componente limita finalmente un producto a la vida útil más corta del indicador químico. Por lo tanto, existe la necesidad de compensar estas diferencias en la duración de vida del componente para permitir la comercialización de tales productos.

BREVE DESCRICPCION DE LA INVENCION La presente invención proporciona sistemas y métodos para superar las desventajas mencionadas anteriormente y otras de la técnica existente. En un aspecto, la presente invención proporciona un método para incrementar la duración de vida útil de un detector óptico que, cuando es activado, está configurado para obtener datos con respecto a la presencia o concentración de una sustancia dentro de una cierta área al menos una vez cada X período de tiempo (por ejemplo, segundos, minutos, horas) durante un período continuo de tiempo. El método incluye los pasos de: (a) configurar el detector óptico tal que el ciclo de servicio de la fuente radiante es mayor que 0% pero menor de 100% durante el período de tiempo cuando el detector óptico está activo; (b) colocar el detector óptico en una ubicación dentro del área; (c) activar el detector óptico durante un período de Z período de tiempo después de realizar el paso (b), en donde Z es mayor que 0; (d) operación de la fuente radiante tal que el ciclo de servicio de la fuente radiante es mayor de 0% pero menor de 100% durante el Z período de tiempo cuando el detector óptico está activo; y (e) des-activación del detector óptico después de que ha transcurrido Z período de tiempo. Operando el detector de conformidad con el método inventivo anterior, las moléculas indicadoras del detector óptico no están iluminadas por el período continuo completo de tiempo durante el cual el detector está activo. Así, el método incrementa la vida útil de las moléculas indicadoras y, de esa manera, incrementa la vida útil del producto del detector óptico. En otra modalidad de la invención, el método para incrementar la duración de vida útil de un detector óptico que proporciona datos con respecto a la presencia o concentración de una sustancia dentro de un área, en donde el detector óptico incluye (i) moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de la sustancia, (ii) una fuente radiante y (iii) un fotodetector, incluyendo los pasos de: (a) colocar el detector en una ubicación en el área; (b) activar el detector, colocando de esa manera el detector en un estado activo; (c) después de realizar el paso (b), la configurar la fuente radiante tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia dentro de un cierto intervalo de frecuencia y con una amplitud dentro de un cierto intervalo de amplitud; (d) obtener una primera medición de una salida del fotodetector en algún punto en el tiempo después de ejecutar el paso (c); (e) después de que ha transcurrido Y período de tiempo desde que el paso (c) fue ejecutado y mientras el detector está aún en un estado activo, configurar la fuente radiante tal que la fuente radiante no de salida a ondas electromagnéticas o configurar la fuente radiante tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia que es menor que la frecuencia más baja de cierto intervalo de frecuencia y/o con una amplitud que es menor que la amplitud más baja de cierto intervalo de amplitud; (f) configurar, después de que ha transcurrido X período de tiempo desde que el paso (c) se ejecutó y mientras el detector está en el estado activo, la fuente radiante tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia dentro de cierto intervalo de frecuencia y con una amplitud dentro de cierto intervalo de amplitud, en donde X es mayor que cero y mayor que Y; (g) obtener una segunda medición de una salida del fotodetector en algún punto en el tiempo después de realizar el paso (f); y (h) después de que N período de tiempo ha transcurrido desde que el paso (f) se ejecutó y mientras el detector está en el estado activo, configurar la fuente radiante tal que la fuente radiante no de salida a ondas electromagnéticas o configurar la fuente radiante tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia que es menor que la frecuencia más baja dentro de cierto intervalo de frecuencia y/o teniendo una amplitud que es menor que la amplitud más baja dentro de cierto intervalo de amplitud, en donde N es menor que X.

Ventajosamente, en el método anterior Y y N pueden ser menores que o igual a X/2. Operando el detector de conformidad con el método inventivo, la fuente radiante es "apagada" o atenuada durante un período de tiempo entre las lecturas del fotodetector, y así, las moléculas indicadoras del detector óptico no son continuamente iluminadas mientras el detector está activo, incrementando así la vida de las moléculas indicadoras. En otra modalidad, el método para incrementar la duración de vida útil de un detector óptico que, cuando está en un estado activo, obtiene datos con respecto a la presencia o concentración de una sustancia dentro de un área al menos una vez cada X período de tiempo durante un Z período de tiempo continuo, en donde el detector óptico incluye moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de la sustancia y una fuente de luz para excitar las moléculas indicadoras, incluye los pasos de: colocar el detector óptico en una ubicación dentro del área; y excitar las moléculas indicadoras durante un total de no más de Y período de tiempo durante el Z período de tiempo, en donde Y es menor que Z. En otro aspecto, la presente invención proporciona un detector óptico que tiene un controlador de ciclo de servicio que es configurado para controlar el ciclo de servicio de la fuente radiante del detector. Reduciendo el ciclo de servicio de la fuente radiante del detector desde 100% hasta algún porcentaje menor del 100% durante los periodos de tiempo cuando el detector está activo, el tiempo de iluminación acumulativo de las moléculas indicadoras se reducirá, reduciendo de esa manera la velocidad de foto-oxidación y, así, incrementando la longevidad de las moléculas indicadoras. En otro aspecto, la presente invención proporciona un detector óptico que tiene un sistema de enfriamiento configurado para bajar la temperatura de las moléculas indicadoras. Bajar la temperatura de las moléculas indicadoras reduce la velocidad de foto-oxidación, y, así, incrementa la vida útil de las moléculas indicadoras. En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para determinar un ciclo de servicio máximo para una fuente de luz de un detector óptico. En una modalidad, el método incluye los pasos de: (a) exponer continuamente las moléculas indicadoras a luz emitida desde una fuente de luz, la cual es preferiblemente idéntica o sustancialmente similar a la fuente de luz del detector óptico; (b) determinar periódicamente la intensidad de salida de las moléculas indicadoras; (c) determinar el período de tiempo que toma para que la intensidad de salida de las moléculas indicadoras se degrade por una cantidad predeterminada; (d) determinar el tiempo de activación total acumulativo para el detector; y (e) determinar el ciclo de servicio máximo dividiendo el período de tiempo determinado en el paso (c) por el período de tiempo determinado en el paso (d). En aún otro aspecto, la presente invención proporciona un método para determinar la duración de vida útil de un detector óptico. En una modalidad, el método incluye los pasos de: (a) exponer continuamente las moléculas indicadoras a luz emitida desde una fuente de luz, la cual es preferiblemente sustancialmente similar o idéntica a la fuente de luz que se usará en el detector óptico; (b) determinar periódicamente la intensidad de salida de las moléculas indicadoras; (c) determinar el período de tiempo que toma para que la intensidad de salida de las moléculas indicadoras se degrade por una cantidad determinada; (d) determinar un período de tiempo promedio esperado que la fuente de luz usada en el detector óptico estará encendida por día; y (e) determinar la vida útil del producto dividiendo el período de tiempo determinado en el paso (c) por el período de tiempo determinado en el paso (d).

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Los dibujos anexos, los cuales se incorporan en el presente documento y forman parte de la especificación, ilustran varias modalidades de la presente invención y, junto con la descripción, sirven además para explicar los principios de la invención y para permitir a una persona experta en la técnica pertinente hacer uso de la invención. En los dibujos anexos, números de referencia similares indican elementos idénticos o funcionalmente similares. Adicionalmente, el dígito(s) más a la izquierda de un número de referencia identifica el dibujo en el cual aparece primero el número de referencia. La FIG. 1 es una ilustración de ciertos componentes de un detector óptico ejemplificante.

La FIG. 2 es un esquema representando una gráfica de de degradación de señal típica para moléculas indicadoras convencionales bajo condiciones de operación típicas. La FIG. 3 es un esquema de un perfil de ruido de fondo. La FIG. 4A es una superposición entre las FIGS. 2 y 3. La FIG. 4B es una gráfica de SNR contra tiempo. La FIG. 5 ilustra el efecto de incrementar la temperatura en degradación de señal del detector. La FIG. 6 es un esquema de una gráfica del detector SNR contra temperatura durante un tiempo transcurrido operacional fijo. La FIG. 7 es una ilustración de ciertos componentes de un detector óptico de conformidad con una modalidad de la invención. La FIG. 8 es una ilustración de ciertos componentes de un detector óptico de conformidad con otra modalidad de la invención. La FIG. 9 es un esquema ¡lustrando la relación entre la corriente de energía y la intensidad de la fuente. La FIG. 10 es una ilustración de ciertos componentes de un detector óptico de conformidad con otra modalidad de la invención. La FIG. 11 es un esquema de una gráfica de la duración de vida del detector óptico contra la corriente de energía de la fuente donde la distancia de separación (d) y la temperatura (T) del sistema son mantenidas constantes. La FIG. 12 ilustra ciertos componentes de un detector óptico de conformidad con otra modalidad de la invención.

La FIG. 13 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento de conformidad con una modalidad de la invención. La FIG. 14 es un diagrama de flujo ¡lustrando un procedimiento de conformidad con otra modalidad de la invención. La FIG. 15 es un esquema ilustrando un ciclo de servicio ejemplificante de una fuente de luz del detector óptico operado de conformidad con una modalidad de la invención. La FIG. 16 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento de conformidad con otra modalidad de la invención. La FIG. 17 es un diagrama de circuito ilustrando un circuito de ejemplo que puede usarse para controlar la fuente de luz del detector. La FIG. 18 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento para determinar un ciclo de servicio. La FIG. 19 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento para determinar la duración de vida útil del producto de un detector óptico.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La FIG.1 muestra una ilustración esquemática de un detector óptico 100 convencional representativo para detectar la presencia o concentración de una sustancia 101. El detector 100 incluye moléculas indicadoras 102, una fuente de luz 104, y un transductor fotoeléctrico 06 (o "fotodetector 106"). Puede observarse a partir de la gráfica en la FIG. 1 que las moléculas indicadoras 102 son un elemento clave en convertir la presencia y concentración de la sustancia a una señal medible (por ejemplo, una salida de corriente eléctrica medible 108 desde el fotodetector 106). Como se discutió anteriormente, la foto-oxidación causa que las moléculas indicadoras sean el componente "más débil" del detector 100. Esto es, la foto-oxidación causa que las moléculas indicadoras se degraden más pronto que los otros componentes del detector 100. Los componentes circundantes, tales como la fuente de luz 104 y el fotodetector 106, tienen duraciones de vida útiles excediendo típicamente diez años. Sin embargo, las moléculas indicadoras pueden ser degradadas bajo condiciones de operación típicas dentro de horas o días. Esto es ilustrado en la FIG. 2, la cual es un esquema representando una gráfica de degradación de señal típica para moléculas indicadoras convencionales bajo condiciones de operación típicas (es decir, temperatura constante, iluminación constante, y concentración de oxígeno en el ambiente constante). Como se muestra en la FIG. 2, la intensidad de la radiación emitida desde las moléculas indicadoras disminuye significativamente sobre un período de tiempo corto. Debido a que las moléculas indicadoras son el enlace más débil, la duración de vida de un detector convencional es también en el orden de horas o días. La presente invención, sin embargo, proporciona un detector óptico y método para extender la vida útil del detector. En un detector óptico típico (véase por ejemplo, el detector 100), los componentes electro-ópticos son dispositivos discretos macro y/o micro- electrónicos convencionales. Estos componentes y otros componentes no-químicos del detector, junto con el sistema de circuitos eléctricos de amplificación corriente abajo, tienen un nivel de ruido electrónico base intrínseco al diseño del circuito. También puede existir algún ruido óptico de fondo en tal sistema. El ruido es algo aleatorio, pero típicamente permanece dentro de una región relativamente constante. La FIG. 3 es un esquema de un ejemplo del perfil de ruido de fondo. Contra este entorno de ruido constante, debe ser posible distinguir la señal que es directamente proporcional a la concentración de la sustancia con claridad suficiente. La proporción de una amplitud de señal promediada a una amplitud de ruido promedio es conocida como la proporción señal a ruido (SNR). El valor numérico de SNR el cual es adecuado para una aplicación dada también es dependiente de otros factores regidores del diseño global. En general, un SNR alto es preferido a un SNR bajo. Importantemente, el nivel de SNR que es logrado en un diseño establece la precisión y resolución con las cuales una medición puede ser hecha usando el dispositivo. La FIG. 4A es una superposición entre las FIGS. 2 y 3. La FIG. 4A muestra ambos el entorno de ruido relativamente constante junto con la señal disminuyendo debido a degradación foto-química. La proporción simple de estas dos gráficas es ilustrada en la FIG. 4B como SNR contra tiempo. Como puede observarse a partir de la FIG. 4B, el SNR es reducido en proporción directa a la foto-oxidación la cual está destruyendo la señal. En algunos valores numéricos definidos de SNR en el tiempo (T) junto con la curva de SNR disminuyendo, el detector se torna no utilizable porque éste ya no puede cumplir las especificaciones para resolución y precisión. Este tiempo (T) es la duración de vida utilizable del detector, la cual es determinada por la duración de vida del componente más inestable, los cuales son las moléculas indicadoras presentes dentro del sistema. Hemos identificado varios factores que afectan la degradación del SNR del detector. El intervalo preferido o ajustes para cada factor pueden usarse para definir un envolvente preferido de operación para el detector. Este envolvente entonces establece los parámetros operacionales que permiten extender la duración de vida del dispositivo. Los factores se discuten a continuación. Factor 1 : Temperatura. La temperatura es un factor fundamental y directamente influyente que determina la vida útil de las moléculas indicadoras, y por lo tanto del detector óptico. Debido a que la foto-oxidación es una reacción química similar a otras, el primer modelo principal describiendo la influencia de la temperatura es la ecuación de Arrhenius. Hemos encontrado que incrementar la temperatura incrementa la velocidad de la reacción resultando en degradación más rápida de las moléculas indicadoras. El efecto de incrementar la temperatura en la degradación de señal del detector se muestra en la FIG. 5. A partir de la FIG. 5, puede observarse que cuando la temperatura incrementa, la reacción foto-química entre las especies fluorescentes y oxígeno incrementa, y, por lo tanto, la amplitud de señal, la cual está basada en intensidad fluorescente, disminuye proporcionalmente. La FIG. 6 es un esquema de una gráfica de un detector SNR contra la temperatura para un tiempo operacional transcurrido fijo. En otro aspecto, por lo tanto, la presente invención proporciona un detector 700 (véase la FIG. 7) que tiene un sistema de enfriamiento 702 para mantener la temperatura del detector, o la temperatura de las moléculas indicadoras 102, en un valor fijo que proporciona una condición óptima para longevidad dadas otras restricciones sobre el diseño del detector. Por ejemplo, si ciertos requerimientos establecen que el detector 700 debe operar entre una temperatura de 10 y 21.1 °C (50 y 70° F), entonces el sistema de enfriamiento 702 puede ser configurado para mantener la temperatura a 10 °C (50° F), la cual, dentro del intervalo de 10-21.1 °C (50-70° F), es la temperatura óptima con respecto a longevidad. Para aplicaciones donde no existe limite inferior en la temperatura del dispositivo, hemos encontrado que la temperatura podría ir tan abajo como menos 28.9 °C (menos 20° F). En una modalidad, el sistema de enfriamiento 702 puede incluir o consistir de unos dispositivos de chip tipo Peltier como se usan para componentes semiconductores de enfriamiento. En otra modalidad, el sistema de enfriamiento 702 puede incluir o consistir de nitrógeno líquido y otro refrigerante.

Factor 2: Distancia de Separación Entre la Fuente de Luz y las Moléculas Indicadoras. En un detector óptico, tal como el detector óptico 800, el cual es representado en la FIG. 8, la densidad de flujo luminoso es un flujo luminoso por unidad de área en un punto sobre una superficie. Por ejemplo, si una unidad de luz es un Einstein (definido como 1 mol de fotones, o 1 Número de Avagardro de fotones), entonces un Einstein por unidad de área es una expresión de flujo. La densidad del número de fotones por unidad de área en el punto de las moléculas indicadoras 12 es la densidad de flujo efectiva para nuestros propósitos en el presente documento. Trabajando hacia atrás, la densidad de flujo está relacionada a un término conocido como Excitancia Luminosa (véase abajo) o prácticamente, intensidad de la fuente. A través de la ley de la inversa de los cuadrados de la distancia, la intensidad de fotón (o flujo) disminuirá por el cuadrado de la distancia de separación (d) entre la fuente de luz 104 y la superficie 802 en donde las moléculas indicadoras 102 son instaladas. Tratado como un factor individual dentro de la "matriz" o conjunto de factores, hemos determinado que un intervalo efectivo, práctico y preferido de operación para la distancia de separación (d) es cero hasta 2.5 centímetros (cm). El extremo inferior del intervalo en cero representa un diseño donde las moléculas indicadoras son instaladas directamente sobre, o dentro, de la superficie de la fuente de luz 104. El extremo más alejado del intervalo (2.5 cm) representa un diseño apropiado para especies fluorescentes altamente foto-inestables para mantener el flujo en niveles más bajos. Los detectores de conformidad con la presente invención, sin embargo, no están limitados a este intervalo específico.

Factor 3: Excitancia Luminosa, Intensidad de la Fuente, Energía o Corriente de Energía. La Excitancia Luminosa de una fuente de luz es una medida de la densidad de flujo en la superficie de la fuente de emisión (por ejemplo, incandescente, de estado sólido, orgánica, inorgánica, LED, o cualquier fuente luminosa de luz). La densidad de flujo, como se describió anteriormente, puede definirse para cualquier superficie, real o imaginaria y en cualquier distancia (d) desde la fuente. La excitancia luminosa es el flujo definido en la superficie de la fuente de emisión o en este caso donde d=0. Esto relaciona la intensidad de la fuente de luz con la densidad de flujo definida en (d). Puesto que la intensidad de una fuente de luz electrónica o electro-óptica también está directamente relacionada con la corriente de energía para esa fuente, es posible y práctico controlar la intensidad de la fuente (es importante notar también que otras fuentes además de la electrónica son posibles). Esta relación entre la corriente de energía y la intensidad de la fuente es un simple y es ilustrada en la FIG. 9. La relación ilustrada en la Figura 9 también es conocida como curva de-evaluación y puede ser única para una fuente y para el fabricante de la fuente. Sin embargo, este dato es hecho disponible por los fabricantes para una fuente particular elegida. Es importante notar que la corriente de energía también controla la energía de la fuente. La energía luminosa es típicamente expresada en watts (y otras unidades). Una fuente electrónica de estado sólido como se usa en un ejemplo podría caer típicamente dentro del área de microwatts hasta mili-watts dependiendo de la corriente y de la curva de reducción de los valores especificados. La energía, dentro de las limitaciones de desempeño de la fuente, puede ser controlada y establecida limitando la corriente de energía muy similar a un conmutador de regulador de luz doméstico. Aunque las unidades pueden ser confusas, por simple conversión, la energía también puede ser directamente relacionada a la velocidad de foto-oxidación como se describió anteriormente. Dada la relación descrita anteriormente entre la corriente de energía y la velocidad de foto-oxidación en una distancia dada (d), la corriente de energía preferida es la corriente de energía más baja posible que proporciona una salida de fuente de luz estable. Para fuentes de luz de estado-sólido típicas tales como diodos de emisión de luz (LEDs), este valor puede ser tan bajo como 0.5 mA en la actualidad. Cuando estos dispositivos se hacen más eficientes, este umbral de corriente de energía puede disminuir. Antes de describir factores adicionales afectando la duración de vida de un detector óptico, es instructivo ilustrar adicionalmente los factores descritos hasta ahora (por ejemplo, temperatura (T), distancia de separación (d), y corriente de energía (lenergía)) dentro del contexto de un sistema detector 1000 (véase la FIG. 10). La ilustración en la FIG. 10 vincula juntos los conceptos descritos hasta aquí. La FIG. 10 ilustra un sistema detector 1000 que tiene una fuente de luz 104 encerrada o parcialmente encerrada por una superficie 802 sobre o dentro de la cual son colocadas moléculas indicadoras 102. El sistema del detector 1000 adicionalmente incluye un suministro de energía 1012 (por ejemplo, una batería y otra fuente de energía) para suministrar energía a la fuente de luz 104 y un controlador de corriente 1014 que es usado para ajustar la corriente de energía (lenergía) proporcionado a la fuente de luz 104. El detector 100 también puede incluir el sistema de enfriamiento 702 (como se ilustra en la FIG. 7). Un operador o un dispositivo de procesamiento puede configurar el controlador de corriente 1014 y, de esa manera, establecer la cantidad de corriente de energía. Como se discutió anteriormente, la corriente de energía establece la intensidad de la fuente de luz, la intensidad de la fuente establece la densidad de flujo a través de una distancia (d) y la ley de la inversa de los cuadrados de la distancia y la densidad de flujo es directamente proporcional a la velocidad de foto-oxidación de las moléculas indicadoras. Por lo tanto, la regulación de la corriente de energía proporcionada a una fuente de luz 104 determina la intensidad de la fuente, la cual a través de una distancia fija (d), regida por la ley de la inversa de los cuadrados de la distancia, establece el flujo, el cual determina la velocidad de foto-oxidación y así la velocidad de degradación de señal.

La FIG. 11 es un esquema de una gráfica de la duración de vida del sistema de detector 1000 contra la corriente de energía de la fuente en donde la distancia de separación (d) y la temperatura (T) del sistema son mantenidas constantes. La FIG. 11 proporciona un entendimiento simplificado pero claro de uno de los factores para lograr longevidad extendida de un detector óptico. En muchos casos, "d" está fija por diseño. Esto es, la aplicación del detector óptico determina el intervalo aceptable de d, el cual en algunos casos, puede ser un intervalo pequeño. Por ejemplo, si el detector óptico es usado in vivo, entonces el tamaño apropiado del detector y, por lo tanto, d está limitado. Una vez que d es fijado, es posible usar este valor para evaluar los otros factores discutidos en el presente documento (por ejemplo, corriente de energía) para proporcionar diseño adicional y parámetros operacionales óptimos. Una d constante establece el flujo en la superficie de especies fluorescentes. Notar que flujo y energía en la superficie definida por d son sinónimos. Como se discutió anteriormente, nosotros determinamos un intervalo preferido en el cual d debería ser fijado para estar entre cero y 2.5 cm. Usando esta información para establecer la corriente de energía, determinamos que la corriente para un fuente LED representativa está en el intervalo desde el valor umbral (FIG. 9), el cual es la corriente más baja a la cual activará la fuente, hasta un valor casi el doble del flujo de corriente evaluado por el fabricante para una fuente de estado sólido. Para un SiC típico o GaN basado en LED como un ejemplo, estas corrientes de energía están en el intervalo desde aproximadamente 0.5 miliamperios hasta aproximadamente 40 miliamperios. En otras modalidades, las corrientes de energía son preferiblemente 0.8 hasta aproximadamente 3 miliamperios y más preferiblemente desde aproximadamente 1 hasta 2 miliamperios. En el futuro, como los fabricantes de fuentes construyen fuentes más eficientes, estos intervalos pueden variar. Dos factores adicionales que pueden afectar la duración de vida de un detector empleando moléculas indicadoras son (1) entrada de energía de fuente luminosa, y (2) ciclo de servicio. Cada uno será discutido a continuación.

Factor 4: Entrada de Energía de Fuente Luminosa (o Longitud de onda). La energía de un fotón está relacionada a su frecuencia por la ecuación: E=hf, en donde "E" es la energía del fotón, "h" es la "Constante de Planck" y "f es la frecuencia. La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda. Por lo tanto, fotones con longitud de onda más corta tienen una energía más alta que fotones de longitud de onda más larga. Excitación de fluorescencia típica ocurre en longitudes de onda desde aproximadamente 200 nm hasta casi 500 nm (aunque las moléculas y mecanismos son conocidos para longitudes de onda de excitación de hasta cerca al infrarrojo). El espectro de absorción fluorescente y emisión son esencialmente gráficas de energía por medio de las cuales el espectro es aproximadamente una distribución Gausiana alrededor de una longitud de onda pico de absorción o emisión óptima correspondiendo con la energía máxima dentro de la estructura molecular particular de las especies fluorescentes. Para la mayor parte de las especies fluorescentes que podrían usarse en un detector, la longitud de onda óptima (o en algunos casos longitudes de onda), será determinada por la misma molécula indicadora. Así, un diseñador o usuario de un detector tiene libertad limitada seleccionado la longitud de onda(s) de la fuente(s) de luz.

Factor 5: Ciclo de Servicio de la Fuente de Luz. A diferencia de la longitud de onda de la fuente de luz, el ciclo de servicio de la fuente de luz, el cual es otro componente de energía en el diseño de detectores ópticos y el cual es diferente (pero relacionado) a la energía de fotón descrita anteriormente, es variable y bajo el control del diseñador/usuario del detector. El ciclo de servicio de la fuente de luz es el porcentaje de tiempo en que la fuente está funcionando para iluminar las moléculas indicadoras como se necesite para obtener una lectura desde las moléculas indicadoras. Sobre algún ciclo de servicio mínimo, el desempeño de un detector óptico con respecto a la salida de datos requeridos no está influenciado grandemente, o del todo, por cambios en el ciclo de servicio. Así, un diseñador/usuario de un detector óptico tiene mucha libertad en seleccionar el ciclo de servicio de la fuente de luz sin miedo de afectar adversamente el desempeño del detector óptico. Como se discutió anteriormente disminuir el ciclo de servicio de la fuente de luz incrementa grandemente la longevidad efectiva de las moléculas indicadoras, y por lo tanto la longevidad del detector. En un detector óptico, la energía radiante total y acumulativa de salida por los dispositivos de fuente de luz impulsa la magnitud global de foto-oxidación del las moléculas indicadoras. En otras palabras, cuando no hay luz, no existe foto-oxidación. La energía acumulativa (o flujo en la superficie) sobre el tiempo es energía. Una unidad típica de energía radiante es Julios en donde: Energía (Julios) = watts (energía) x segundos. Notar que la Energía (Energía/Tiempo), la cual es la velocidad a la cual la energía es consumida en iluminar la fuente de luz, está ligada directamente a la velocidad de foto-oxidación de las moléculas indicadoras. En consecuencia, una fuente de energía más alta foto-decolora una molécula indicadora más rápidamente que una fuente de energía más baja. Como puede observarse a partir de la ecuación anterior, una manera de controlar la energía es controlar la velocidad a la cual la energía es ingresada dentro del sistema. En el caso de un detector óptico, una manera de controlar la energía es controlar el ciclo de servicio de la fuente de luz. Hemos discutido que en un detector óptico es generalmente innecesario que la fuente de luz sea operanda o "encendida" durante el período completo de tiempo cuando el detector óptico está "activo" (por ejemplo, consumiendo energía). En muchas aplicaciones, el detector óptico necesita estar activo únicamente durante un período de tiempo corto unas pocas veces al día. Por ejemplo, en una modalidad, el detector óptico está activo durante aproximadamente 7 minutos y durante aproximadamente 5 veces al día. Sin embargo, en algunas modalidades, el detector óptico necesita estar activo 24 horas cada día (es decir, continuamente activo). Por ejemplo, si una lectura desde el fotodetector 106 es requerida una vez cada segundo durante el período de tiempo cuando el detector óptico está activo, entonces no se requiere que la fuente de luz esté encendida durante el período completo de tiempo cuando el detector óptico está activo. En lugar de eso, dependiendo del sistema de circuitos eléctricos del detector, puede ser suficiente encender la fuente de luz en solamente 1/10 de cada segundo. En este escenario, la entrada de energía acumulativa al sistema sobre la duración de vida del detector podría reducirse por 10 veces. Similarmente, si la fuente de luz fuera encendida durante 1/100 de un segundo cada segundo, entonces la energía de entrada al sistema podría ser reducida 100 veces. Puesto que la energía está directamente relacionada con foto-oxidación acumulativa, y así degradación de la amplitud de señal, y así degradación de SNR, reducir la energía de entrada en 100, reduciendo la entrada de energía por 100 incrementará la longevidad este factor del dispositivo por 100 para este factor individual. El cíelo de servicio apropiado de la fuente de luz durante el período de tiempo de cuando el detector está activo es específico de la aplicación. En una aplicación, cuando el detector está activo, una lectura del fotodetector 106 se hace aproximadamente cada 2 minutos. El detector y sistema de circuitos electrónicos de soporte (por ejemplo, el fotodetector 106 son lo suficientemente rápidos para permitir que una lectura exacta sea tomada dentro de un período de 100 milisegundos o 1/10 de un segundo. Encender la fuente de luz del detector durante 1/10 de segundo cada intervalo de 2 minutos proporciona un factor de reducción de energía de 120 segundos/0.1 segundos = 200 X. Este factor se traslada directamente dentro de una duración de vida de producto extendida 1200-veces para el detector contra operación continua contra degradación de señal foto-oxidativa de las especies fluorescentes. Los ciclos de servicio son expresados frecuentemente como un porcentaje en tiempo. El ejemplo anterior podría así ser un ciclo de servicio de aproximadamente 0.08%. Para diferentes productos, diferentes diseños, y diferentes moléculas indicadoras, los ciclos de servicio de aproximadamente 50% y potencialménte más altos son útiles. En el extremo inferior, porcentajes fracciónales hasta muy bajos niveles son útiles aún tan bajos como 1 x 10(exp-5)%. En otras modalidades de la presente invención, el detector se enciende aproximadamente cada 2 minutos durante aproximadamente 50 milisegundos de tiempo encendido de LED. Esta modalidad puede ser útil par un detector de glucosa. La FIG. 12 ilustra un detector óptico 1200 de conformidad con otra modalidad de la invención. El detector 1200 es idéntico al detector 700, con la excepción de que el detector 1200 incluye además un controlador del ciclo de servicio 1202 y un controlador de corriente 1014. Los componentes del detector 1200 son preferiblemente encerrados dentro de un alojamiento (no se muestra). Las moléculas indicadoras pueden colocarse sobre la superficie del alojamiento o dentro de la superficie del alojamiento. El controlador del ciclo de servicio 1202 puede ser implementado solamente en hardware o en una combinación de hardware y software. El controlador del ciclo de servicio 1202 controla el ciclo de servicio de la fuente de luz 104. En algunas modalidades, un usuario del detector 1200 puede establecer el ciclo de servicio de la fuente de luz 104 configurando el controlador del ciclo de servicio 1202. En estas modalidades, el controlador del ciclo de servicio 1202 tiene una interfaz 1204 que permite al usuario configurar o ajustar el controlador. La FIG. 17 es un diagrama de circuito ilustrando un ejemplo de circuito que puede usarse para controlar la operación de la fuente de luz 104. La FIG. 13 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento 1300, de conformidad con una modalidad de la invención. El procedimiento 1300 es un procedimiento para incrementar la duración de vida de un detector óptico (por ejemplo, el detector 1200) que, cuando está activo, es configurado para obtener datos con respecto a la presencia o concentración de una sustancia dentro de un área al menos una vez cada X unidad de tiempo durante un período Z continuo de tiempo. X y Z pueden ser cualquiera desde segundos hasta minutos o hasta horas.

El procedimiento 1300 puede iniciar en el paso 1302, donde el detector óptico se configura tal que el ciclo de servicio de la fuente radiante del detector es menor del 100% durante el período Z de tiempo cuando el detector es requerido obtener los datos al menos una vez cada X unidad de tiempo. El paso 1304 puede realizarse antes o después del paso 1302. En algunas aplicaciones del detector óptico, X es aproximadamente 1 segundo y Z es aproximadamente 7 minutos. En otras aplicaciones, X puede ser más o menos de 1 segundo y Z puede ser más o menos de 7 minutos. También, en algunas aplicaciones el ciclo de servicio para el Z período de tiempo es menor del 50%, pero en otras aplicaciones el ciclo de servicio puede ir tan bajo como 0.00001% o inferior. En el paso 1306, el detector es activado y permanece en el estado activo durante Z período de tiempo. El detector puede ser activado proporcionando energía al detector desde una fuente de energía externa. En el paso 1308, durante el Z período de tiempo cuando el detector está activo, la fuente radiante se enciende y después apaga un número de veces. Esto es, ésta es operada tal que el ciclo de servicio de la fuente radiante es mayor del 0% pero menor del 100%. En algunas modalidades particulares, el cíelo de servicio es menor del 50%. En el paso 1310, después de que un Z período de tiempo ha transcurrido desde que el paso 1306 se ejecutó, el detector es desactivado. Después, el detector puede hacer nada durante un período de tiempo (paso 1312). Después del paso 1312, el procedimiento puede regresar al paso 1306.

La FIG. 14 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento 1400, de conformidad con otra modalidad de la invención, para detectar la presencia o concentración de una sustancia en un área particular. El procedimiento 1400 puede iniciar en el paso 1402, en donde el detector óptico está colocado en la ubicación deseada dentro del área (por ejemplo, implantado in vivo). En el paso 1403, el detector es activado. Por ejemplo, el detector puede ser activado proporcionando energía al detector desde una fuente de energía externa. En el paso 1404, después de que el detector es activado, la fuente de luz del detector es encendida (por ejemplo, la fuente de luz se configura para tener una excitancia luminosa mínima). En el paso 1405, en algún punto en el tiempo después de que la fuente de luz se ha encendido, una salida del fotodetector 106 es determinada y, preferiblemente, grabada. En el paso 1406, el cual se realiza en aproximadamente Y período de tiempo después de que el paso 1404 se realiza, la fuente de luz es apagada. En el paso 1408, se hace una determinación en cuanto a si el procedimiento 1400 está completo. Por ejemplo, el procedimiento 1400 puede estar completo cuando Z período de tiempo ha transcurrido desde que el paso 1404 se ejecutó primero. Si el procedimiento está completo, entonces el detector es des-activado (paso 1410). Después de que el detector es desactivado, el detector puede re-activarse en un tiempo posterior. Por ejemplo, en algunas modalidades, el detector es requerido activarse 5 veces cada día durante un año. Así, en estas modalidades el detector es re-activado aproximadamente 5 horas después de ser des-activado. Si el procedimiento no está completo, entonces el procedimiento regresa al paso 1404, pero solo después de que aproximadamente X cantidad de tiempo ha transcurrido desde que el paso 1404 fue ejecutado al final (paso 1412). Los pasos 1404-1406 son típicamente repetidos durante aproximadamente un período dado de tiempo Z (esto es, el detector está activo durante aproximadamente Z período de tiempo antes de ser des-activado). En el procedimiento 1400, X es mayor que cero (0), Y es preferiblemente menor que X, y X es menor que Z. En algunas aplicaciones, Y es menor que o igual a X/2. En otras aplicaciones Y puede ser menor que o igual a X/10. La configuración de la fuente radiante sobre el Z período de tiempo (es decir, el período de tiempo cuando el detector está activo) se ilustra en la FIG. 15. Como se muestra en la FIG. 15, en t=0, t=X, t=2X, etc.. la fuente de luz es activada durante Y período de tiempo y después desactivada durante X-Y período de tiempo. A pesar de que la FIG. 15 ilustra una función periódica, la función no necesita ser periódica o tampoco es requerido que Y o X permanezcan constantes sobre el período Z. Realizando el procedimiento 1400, la duración de vida útil de las moléculas indicadoras del detector óptico pude incrementar debido a que la fuente de luz no está continuamente "encendida" mientas el detector óptico está activo. La FIG. 16 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento 1600 de conformidad con otra modalidad de la invención, para detectar la presencia o concentración de una sustancia. El procedimiento 1600 puede iniciar en el paso 1602, en donde un detector óptico está colocado en la ubicación deseada. En el paso 1603, el detector es activado. En el paso 1604, la fuente de luz del detector óptico es configurada para dar salida a ondas electromagnéticas teniendo una frecuencia dentro de un cierto intervalo de frecuencia y amplitud (es decir, intensidad) dentro de un cierto intervalo de amplitud. En el paso 1605, una medición de salida del fotodetector del detector óptico es obtenida en algún punto en el tiempo después de que el paso 1604 es ejecutado, y, preferiblemente, antes de que el paso 1606 sea ejecutado. En el paso 1606, el cual es ejecutado después de que Y período de tiempo ha transcurrido desde que el paso 1604 fue ejecutado, la fuente de luz es configurada tal que ésta no da salida a ondas electromagnéticas o la fuente es configurada para dar salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia que no está dentro de cierto intervalo de frecuencia y/o teniendo una amplitud que es más baja que la amplitud más baja en cierto intervalo de amplitud. Preferiblemente, la amplitud de la onda, si existe alguna, emitida en el paso 1606, es menor que la amplitud más baja dentro de cierto intervalo de amplitud.

En el paso 1608, se hace una determinación en cuanto a si el detector ha sido operado durante un período suficientemente largo. Si ese es el caso, el detector puede ser des-activado (paso 1610), pero si no, entonces el procedimiento regresa al paso 1604 después de un retardo de X período de tiempo medido desde la ejecución del paso 1606. Después del paso 1610, el procedimiento puede regresar al paso 1603 después de que un cierto período de tiempo ha transcurrido. Similar al procedimiento 1400, el procedimiento 1600 puede incrementar enormemente la duración de vida de las moléculas indicadoras del detector óptico, especialmente en el caso en donde en el paso 1606 la fuente es configurada para no dar salida a cualesquier ondas electromagnéticas o para dar salida a tales ondas teniendo una amplitud relativamente pequeña y/o frecuencia baja. La FIG. 17 es un diagrama del circuito ilustrando un ejemplo de un circuito que puede usarse para controlar la fuente de luz. del detector. En este ejemplo no limitante, las resistencias R1 y R2 son divisores de voltaje, con condensador de filtro C2, que juntos suministran un voltaje de referencia a la entrada del comparador U1 de patilla 5. Cuando la energía es aplicada primero al circuito, el condensador C1 está descargado. Con el comparador U1 la entrada positiva de la patilla 5 es más alta que la entrada negativa de la patilla 6, la salida de la patilla 7 suministra voltaje al LED de luz D1 a través de una resistencia R4 limitadora de corriente. El condensador C1 cambia hacia el voltaje de energía aplicado a través de la resistencia R3. Cuando el voltaje C1 pasa el voltaje de referencia, la entrada negativa U1 de la patilla 6 se hace más alta que la entrada positiva de la patilla 5. La salida U1 de la patilla 7 entonces cae hasta -v, apagando el LED D1. Otros voltajes de referencia también podrían usarse. Por ejemplo, un circuito integrado de referencia de voltaje comercial o un diodo Zener podría usarse. También otros dispositivos, tal como un amplificador operacional, podría usarse en lugar del circuito comparador ilustrado en la FIG. 17. Además del procedimiento descrito anteriormente relacionado con la operación de un detector óptico, la presente invención también proporciona un procedimiento para determinar un ciclo de servicio deseado de la fuente de luz y un procedimiento para determinar la vida del producto útil de un detector óptico. La FIG. 18 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento 1800 para determinar un cíelo de servicio deseado para el LED de un detector óptico, en donde el LED es accionado con una corriente Y mA. El procedimiento 1800 puede iniciar en el paso 1802, en donde las moléculas indicadoras a ser usadas con el detector óptico son identificadas. En el paso 1804, el período de tiempo que toma para que la intensidad de salida de las moléculas indicadoras se degraden hasta X% de su intensidad de salida original cuando se exponen continuamente a la luz emitida desde el LED siendo accionado con una corriente de Y mA es determinado, en donde Y mA es la corriente de energía que se usará cuando el detector es activado.

En el paso 1806, el tiempo de activación acumulativo total para el detector es determinado. Por ejemplo, si el detector está diseñado para ser activado durante 7 minutos 5 veces cada día durante 365 días, entonces el tiempo de activación acumulativo total del detector es (7x5x365=12775 minutos). En el paso 1808, el ciclo de servicio para el LED se determina dividiendo el tiempo determinado en el paso 1804 por el tiempo determinado en el paso 1806. En consecuencia, el ciclo de servicio es el porcentaje de tiempo que el LED está encendido durante el período de tiempo cuando el detector está activo. La FIG. 19 es un diagrama de flujo ilustrando un procedimiento 1900 para determinar la duración de vida del producto útil de un detector óptico, en donde el detector tiene un LED que cuando se enciende es accionado con una corriente Y mA, el LED es encendido durante el mismo período de tiempo cada día, y la vida del producto útil está definida como la cantidad de tiempo que toma para que la intensidad de entrada de las moléculas indicadoras del detector se degraden hasta X% de su intensidad de salida original. El procedimiento 1900 puede iniciar en el paso 1902, en donde las moléculas indicadoras a ser usadas con el detector óptico son identificadas. En el paso 1904, el período de tiempo que toma para que la intensidad de salida de las moléculas indicadoras se degraden hasta X% de su intensidad de salida original cuando se exponen continuamente a luz emitida desde el LED siendo activado con una corriente Y mA es determinado, en donde Y mA es la corriente de energía que se usará cuando el detector óptico es activado. En el paso 1906, el período de tiempo total que el LED estará encendido cada día es determinado. En el paso 1908, la vida del producto útil es determinada dividiendo la cantidad de tiempo determinada en el paso 1904 por la cantidad de tiempo determinada en el paso 1906. Por ejemplo, si la cantidad de tiempo determinada en el paso 1904 es 10000 minutos y el LED estará encendido durante no más de 10 minutos cada día, entonces la vida del producto útil del detector será aproximadamente 10000/10=1000 días. Un ejemplo no-limitante de un procedimiento para determinar un ciclo de servicio deseado para un detector óptico se describe a continuación. De conformidad con este ejemplo, se desea que el detector óptico se use 5 veces por día, con cada uso siendo de una duración de 7 minutos, sobre 365 días (1 año). Durante cada uso, el LED está encendido durante un total de 150 ms por muestra, con una muestra ocurriendo una vez cada segundo durante uso. El LED es accionado por una onda cuadrada y por lo tanto tiene un ciclo de servicio del 50%. Esta aplicación requiere que el detector permanezca dentro del 10% de su intensidad de salida original sobre el transcurso de un año bajo condiciones como las comparadas a su intensidad de salida inicial. La cantidad de LED en-tiempo puede calcularse para este ejemplo como sigue. 1 ) En una año, existen (365 días por año) * (5 usos por día) = 1 ,825 usos por año. 2) Cada muestra ocurre en intervalos de 1 segundo, tal que hay 60 muestras por minuto. 3) Hay (60 muestras por minuto) * (7 minutos por uso) = 420 muestras por uso. 4) Usando las ecuaciones 1 y 3 anteriores, el detector es usado para (420 muestras por uso) * (1 ,825 usos por año) = 766,500 muestras por año. 5) Para cada muestra, el LED del detector está encendido durante 150 ms. 6) A partir de las ecuaciones 4 y 5, uno obtiene el tiempo encendido del LED del detector de (766,500 muestras por año) * (150 ms por muestra) = 4,975,000 ms por año. 7) A partir de la ecuación 6, uno puede convertir 114,975,000 ms por año = 114,975 segundos por año = 31.94 horas LED en tiempo por año, en ciclo de servicio del 50%. Así, los requerimientos de esta solicitud son que el LED sea capaz de funcionar durante aproximadamente 31.94 horas continuamente, en ciclo de servicio del 50%, y aún tenga la intensidad de salida del detector permaneciendo dentro de 10% de su valor original. En este ejemplo, la intensidad de salida del detector contra el tiempo de operación del LED en 1 mA revela que la intensidad de salida del detector se degradará hasta 90% de su valor original en 23 horas de uso continuo, en ciclo de servicio del 50%. Debido a que este no es tiempo de encendido de LED suficiente para esta aplicación específica, el ciclo de servicio puede cambiarse para compensar. Por ejemplo, cambiando el ciclo de servicio a 25% (o la mitad de su valor) el tiempo encendido del LED será la mitad y así disminuirá la cantidad de fotodecoloración del indicador. La duración de vida del detector, en este ejemplo específico, será cercana al doble de su duración de vida original. El 50% del ciclo de servicio viene del uso de una onda cuadrada que acciona el LED. Para cada ciclo de la onda, la señal de accionamiento del LED es encendida durante una cierta duración "t" segundos, después se apaga durante la misma duración "t" segundos, después se cambia a encendida durante "t", y así sucesivamente, alternando entre encendido y apagado. La mitad del tiempo está encendida y la mitad del tiempo está apagada. Esto puede ser cambiado, por ejemplo, para estar encendida durante 1/4t0 del ciclo, y apagada durante3/4tos del ciclo. En este caso, el tiempo de encendido del LED será la mitad para los mismos requerimientos de uso y así puede estar funcionando durante más tiempo y aún permanecer dentro del límite de degradación del 10%. Si cualquiera de los tiempos listados en este ejemplo son disminuidos, disminuirá el tiempo encendido total del LED y así extenderá la duración de vida del detector preservando la intensidad de las moléculas indicadoras. Por ejemplo, disminuyendo el número de días por año que el dispositivo usado, disminuyendo la duración de tiempo en que el LED está encendido durante una muestra, y disminuyendo el ciclo de servicio del LED accionado se extenderá la duración de vida del detector. Una fórmula simple puede usarse para obtener el tiempo de encendido total del LED por año: Tiempo encendido total del LED por año = (número de días por año en los cuales el dispositivo es usado) * (número de usos por día) * (número de muestras por uso) * (duración de tiempo en la que el LED está encendido durante una muestra) * (ciclo de servicio del LED accionado) Los detectores ópticos descritos en el presente documento no están limitados a cualesquier aplicación particular o ambiente de operación. Por ejemplo, los detectores de conformidad con la presente invención pueden implantarse dentro de una persona y usarse para medir varios analtos biológicos en el cuerpo humano (por ejemplo glucosa, oxígeno, toxinas, etc). Mientras que varias modalidades/variantes de la presente invención se ha descrito anteriormente, debería entenderse que éstas se han presentado a manera de ejemplo solamente, y no de limitación. Así, la profundidad y alcance de la presente invención no debería limitarse por cualquiera de las modalidades ejemplificantes descritas anteriormente, sino que debería ser definido solamente de conformidad con las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Claims (55)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un método para incrementar la duración de vida de un detector óptico que, cuando está activo, es configurado para obtener datos con respecto a la presencia o concentración de una sustancia dentro de un área, en donde el detector óptico incluye (i) moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de la sustancia, (ii) una fuente radiante, caracterizado porque comprende: (a) utilizar el detector óptico configurado tal que el ciclo de servicio de la fuente radiante es mayor del 0% pero menor del 100% durante el período de tiempo cuando el detector óptico está activo; (b) colocar el detector óptico en una ubicación dentro del área; (c) activar el detector óptico durante un período de Z período de tiempo después de ejecutar el paso (b), en donde Z es mayor que 0; (d) operación de la fuente radiante tal que el ciclo de servicio de la fuente radiante es mayor de 0% pero menor de 100% durante el Z período de tiempo cuando el detector óptico está activo; y (e) des-activación del detector óptico después de que ha transcurrido Z período de tiempo.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ciclo de servicio es menor que o igual a aproximadamente 50%.

3. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ciclo de servicio es menor que o igual a aproximadamente 10%.

4. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ciclo de servicio es menor que o igual a aproximadamente 1%.

5. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ciclo de servicio es menor que o igual a aproximadamente .1 %.

6.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque Z es de aproximadamente .5 hasta aproximadamente 20 minutos.

7. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque Z es de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10 minutos.

8. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque Z es de aproximadamente 7 minutos.

9. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque Z es de aproximadamente 2 minutos.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el detector óptico es activado durante aproximadamente 200 milisegundos cada aproximadamente 2 minutos.

11.- El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la fuente radiante es activada durante aproximadamente 100 milisegundos de los aproximadamente 200 milisegundos que el detector óptico está activado.

12.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque las moléculas indicadoras son fluorescentes.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la fuente radiante comprende un diodo de emisión de luz (LED).

14.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la corriente de energía usada para activar el LED es aproximadamente menor que o igual a 3 mA.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la corriente de energía usada para activar el LED es aproximadamente menor que o igual a 2 mA.

16. - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la corriente de energía usada para activar el LED es aproximadamente menor que o igual a 1 mA.

17. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el detector adicionalmente incluye un elemento de enfriamiento.

18. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque las moléculas indicadoras son moléculas indicadoras de tipo absorbancia.

19. - Un método para incrementar la duración de vida útil de un detector óptico que proporciona datos con respecto a la presencia o concentración de una sustancia dentro de un área, caracterizado porque el detector óptico incluye (i) moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de la sustancia, (ii) una fuente radiante y (iii) un fotodetector, el método comprendiendo: (a) colocar el detector en una ubicación dentro del área; (b) activar el detector, colocando de esa manera el detector en un estado activo; (c) después de realizar el paso (b), utilizar la fuente radiante configurada tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia dentro de un cierto intervalo de frecuencia y con una amplitud dentro de un cierto intervalo de amplitud; (d) obtener una primera medición de una salida del fotodetector en algún punto en el tiempo después de ejecutar el paso (c); (e) después de que ha transcurrido Y período de tiempo desde que el paso (c) fue ejecutado y mientras el detector está aún en un estado activo, utilizar la fuente radiante configurada tal que la fuente radiante no de salida a ondas electromagnéticas o utilizar la fuente radiante configurada tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia que es menor que la frecuencia más baja de cierto intervalo de frecuencia y/o con una amplitud que es menor que la amplitud más baja de cierto intervalo de amplitud; (f) utilizar, después de que ha transcurrido X período de tiempo desde que el paso (c) se ejecutó y mientras el detector está en el estado activo, la fuente radiante configurada tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia dentro de cierto intervalo de frecuencia y con una amplitud dentro de cierto intervalo de amplitud, en donde X es mayor que cero y mayor que Y; (g) obtener una segunda medición de una salida del fotodetector en algún punto en el tiempo después de realizar el paso (f); y (h) después de que N período de tiempo ha transcurrido desde que el paso (f) se ejecutó y mientras el detector está en el estado activo, utilizar la fuente radiante configurada tal que la fuente radiante no de salida a ondas electromagnéticas o utilizar la fuente radiante configurada tal que la fuente radiante de salida a ondas electromagnéticas con una frecuencia que es menor que la frecuencia más baja dentro de cierto intervalo de frecuencia y/o con una amplitud que es menor que la amplitud más baja dentro de cierto intervalo de amplitud, en donde N es menor que X.

20. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque X es menor de aproximadamente 5 minutos.

21. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque Y es menor de X/2.

22.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque Y es menor que o igual a X/10.

23.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque Y es menor que un segundo.

24. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque las moléculas indicadoras son fluorescentes.

25. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque la fuente radiante comprende un diodo de emisión de luz (LED).

26. - El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque el paso (b) incluye el paso de activar el LED con una corriente de energía, en donde la corriente de energía es aproximadamente igual a la corriente de energía de umbral del LED.

27.- El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque el paso de activar el detector comprende el paso de proporcionar energía a los componentes eléctricos del detector.

28. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque Y y N son ambos aproximadamente 150 milisegundos y X es aproximadamente 1 segundo.

29. - Un detector óptico, caracterizado porque comprende: moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de una sustancia; una fuente de luz; y un controlador del ciclo de servicio para encender repetidamente la fuente de luz durante un período de tiempo y después apagarla durante un período de tiempo mientras el detector óptico está siendo utilizado para detectar la presencia o concentración de la sustancia.

30. - El detector óptico de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque adicionalmente comprende un fotodetector que recibe luz emitida desde las moléculas indicadoras.

31. - El detector óptico de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque mientras el detector óptico está siendo utilizado para detectar la presencia o concentración de la sustancia, el controlador del ciclo de servicio es configurado para encender la fuente de luz durante no más de Y período de tiempo cada X período de tiempo, en donde X es mayor que Y.

32.- El detector óptico de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque Y es menor que o igual a aproximadamente X 2.

33. - El detector óptico de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque Y es aproximadamente 150 milisegundos y X es aproximadamente 1 segundo.

34. - El detector óptico de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque Y es aproximadamente 100 milisegundos y X es aproximadamente 1 segundo.

35. - El detector óptico de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque Y es aproximadamente 50 milisegundos y X es aproximadamente 1 segundo.

36. - Un detector óptico caracterizado porque comprende: moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de una sustancia; una fuente de luz; y medios de control para encender repetidamente la fuente de luz durante un período de tiempo y después apagarla durante un período de tiempo mientras el detector óptico está siendo utilizado para detectar la presencia o concentración de la sustancia.

37. - El detector óptico de conformidad con reivindicación 36, caracterizado además porque adicionalmente comprende un fotodetector que recibe luz emitida desde las moléculas indicadoras.

38. - El detector óptico de conformidad con reivindicación 37, caracterizado además porque mientras el detector óptico está siendo utilizado para detectar la presencia o concentración de la sustancia, los medios de control encienden la fuente de luz durante no más de Y segundos cada X segundos, en donde X es mayor que Y.

39. - El detector óptico de conformidad con reivindicación 38, caracterizado además porque Y es menor que o igual a aproximadamente X/2.

40. - El detector óptico de conformidad con reivindicación 38, caracterizado además porque Y es aproximadamente 150 milisegundos y X es aproximadamente 1 segundo.

41.- Un detector óptico, caracterizado porque comprende: moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de una sustancia; una fuente de luz que, cuando se enciende, ilumina las moléculas indicadoras; un transductor fotoeléctrico que recibe luz emitida desde las moléculas indicadoras; y un elemento de enfriamiento configurado para reducir la temperatura de las moléculas indicadoras.

42. - El detector óptico de conformidad con reivindicación 41 , caracterizado además porque adicionalmente comprende un controlador de ciclo de servicio para encender repetidamente la fuente de luz durante un periodo de tiempo y apagar la fuente de luz durante un período de tiempo mientras el detector óptico está siendo utilizado para detectar la presencia o concentración de la sustancia.

43. - El detector óptico de conformidad con reivindicación 42, caracterizado además porque mientras el detector óptico está siendo utilizado para detectar la presencia o concentración de la sustancia, el controlador del ciclo de servicio enciende la fuente de luz durante no más Y segundos cada X segundos, en donde X es mayor que Y.

44. - El detector óptico de conformidad con reivindicación 43, caracterizado además porque Y es menor que o igual a aproximadamente X/2.

45. - Un método para incrementar la duración de vida útil de un detector óptico que, cuando está en un estado activo, obtiene datos con respecto a la presencia o concentración de una sustancia dentro de un área al menos una vez cada X periodo de tiempo durante un período de tiempo Z continuo, en donde el detector óptico incluye moléculas indicadoras que tienen una característica óptica que es afectada por la presencia de la sustancia y una fuente de luz para excitar las moléculas indicadoras, el método comprendiendo: colocar el detector óptico en una ubicación dentro del área; y excitar las moléculas indicadoras durante un total de no más de Y período de tiempo durante el Z período de tiempo, en donde Y es menor que Z.

46. - El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado además porque Y es menor que z/2.

47. - El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado además porque Y es menor de z/10.

48. - El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado además porque Y es menor que z/100.

49.- El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado además porque el paso de colocar el detector óptico en una ubicación dentro del área comprende implantar el detector óptico en un ser humano.

50. - El método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado además porque la sustancia es un analito biológico.

51. - El método de conformidad con la reivindicación 50, caracterizado además porque el analito biológico es glucosa.

52. - El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado además porque Z es menor de aproximadamente 10 minutos.

53.- El método de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado además porque X es aproximadamente 1 segundo.

54.- Un método para determinar la duración de vida útil de un detector óptico, caracterizado porque comprende: (a) exponer continuamente las moléculas indicadoras a luz emitida desde una fuente de luz; (b) determinar periódicamente la intensidad de salida de las moléculas indicadoras; (c) determinar el período de tiempo que toma para que la intensidad de salida de las moléculas indicadoras se degrade por una cantidad predeterminada; (d) determinar un período de tiempo esperado promedio en el que la fuente de luz del detector óptico estará encendida por unidad de tiempo; y (e) determinar la vida del producto útil dividiendo el período de tiempo determinado en el paso (c) por el periodo de tiempo determinado en el paso (d).

55.- Un método para determinar un ciclo de servicio máximo para una fuente de luz de un detector óptico, comprendiendo: (a) exponer continuamente las moléculas indicadoras a luz emitida desde una fuente de luz; (b) determinar periódicamente la intensidad de salida de las moléculas indicadoras; (c) determinar el período de tiempo que toma para que la intensidad de salida de las moléculas indicadoras se degrade por una cantidad predeterminada; (d) determinar el tiempo de activación acumulativo total para el detector; y (e) determinar el ciclo de servicio máximo dividiendo el período de tiempo determinado en el paso (c) por el período de tiempo determinado en el paso (d).