TW201339567A - 數位特定應用積體電路感測器平台 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種可植入於一有生命的動物(例如，一人類)體內且可用於量測該動物體內之一介質中之一分析物之濃度的光學感測器。該光學感測器可以無線方式接收且可能夠進行雙向資料通信。該光學感測器可包含一半導體基板，其中可製作各種電路組件、一或多個光偵測器及/或一光源。製作於該半導體基板中之該等電路組件可包含一比較器、一類比轉數位轉換器、一溫度傳感器、一量測控制器、一整流器及/或一非揮發性儲存媒體。該比較器可輸出指示第一光偵測器與第二光偵測器之輸出之間之差異之一信號。該量測控制器可接收數位化溫度、光偵測器及/或比較器量測，且產生可自該光學感測器以無線方式傳輸之量測資訊。

Description

數位特定應用積體電路感測器平台 相關申請案交叉參考
本申請案主張於2012年2月10日提出申請之美國臨時申請案第61/597,496號之優先權，該美國臨時申請案以全文引用方式併入本文中。
本發明係關於光學感測器，且更特定而言係關於用於植入於一有生命的動物內且量測該有生命的動物內之一介質中之一分析物之一濃度之光學化學或生化感測器。
美國專利第5,517,313號闡述包括指示劑分子及一光敏元件(例如，一光偵測器)之一基於螢光之感測裝置，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。廣義而言，在本發明之領域之上下文中，指示劑分子係其一或多個光學特性受一分析物之區域存在影響之分子。在根據美國專利第5,517,313號之裝置中，一光源(例如，一發光二極體(「LED」))至少部分地位於含有螢光指示劑分子之一材料層內，或另一選擇係，至少部分地位於一波導層內以使得該源發射之輻照(光)照到指示劑分子且致使其發出螢光。一高通濾波器允許由指示劑分子發射之螢光到達光敏元件(光偵測器)，同時濾除來自光源之散射光。
在美國專利第5,517,313號中闡述之裝置中採用之指示劑分子之螢光由一分析物之區域存在調變(亦即，減弱或增強)。舉例而言，錯 合物叁(4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)釕(II)高氯酸鹽之橙紅色螢光因氧之區域存在而熄滅。因此，此錯合物可有利地用作氧感測器中之指示劑分子。亦已知其螢光性質受各種其他分析物影響之指示劑分子。
此外，亦已知吸收光(其中吸收位準受一分析物之存在或濃度影響)之指示劑分子。舉例而言，見美國專利第5,512,246號，其揭示光譜回應因多烴基化合物(諸如糖)之區域存在而減弱之組成，該美國專利以全文引用方式併入。
在美國專利第5,517,313號中闡述之感測器中，含有指示劑分子之材料對分析物具有可滲透性。因此，分析物可自周圍測試介質擴散至該材料中，藉此影響指示劑分子之螢光性。光源、含有指示劑分子之基質材料、高通濾波器及光偵測器經組態以使得由指示劑分子發射之螢光衝擊光偵測器以使得產生指示周圍介質中之分析物濃度之一電信號。
在美國專利第5,517,313號中所闡述之感測裝置表示對構成關於美國專利第5,517,313號之先前技術之裝置的一顯著改良。然而，仍需要准許偵測一有生命的動物(例如，一有生命的人類)之身體內之各種分析物之感測器。
美國專利第6,330,464號、第6,400,974號、第6,711,423號及第7,308,292號各自闡述包括指示劑分子及設計用於人體中之一光敏元件之一感測裝置，該等美國專利以全文引用方式併入本文中。儘管有此等專利中所闡述之感測裝置所表示之技術狀態之進階，但仍期望改良之感測裝置。
在一項態樣中，本發明提供一種用於植入於一有生命的動物內且量測在該有生命的動物內之一介質中之一分析物之一濃度之光學感測器。該光學感測器可包括：指示劑分子、一半導體基板、一第一光 偵測器、一第二光偵測器、一光源、一溫度傳感器、一比較器、一類比轉數位轉換器(ADC)、一電感元件及一量測控制器。該等指示劑分子可具有回應於該分析物之該濃度之一光學特性。該等指示劑分子可經組態以當將該光學感測器植入於該有生命的動物內時與該有生命的動物內之該介質中之該分析物交互作用。該第一光偵測器可安裝於該半導體基板上或製作於其中，且可經組態以輸出指示由該第一光偵測器接收之光的量之一第一類比光量測信號。該第二光偵測器可安裝於該半導體基板上或製作於其中，且可經組態以輸出指示由該第二光偵測器接收之光的量之一第二類比光量測信號。該第一光偵測器及該第二光偵測器可相對於在該第一光偵測器與該第二光偵測器之間延伸之一中心線對稱配置。該光源可經組態以將激發光自一發射點發射至該等指示劑分子，該發射點對準在該第一光偵測器與該第二光偵測器之間延伸之該中心線上。該溫度傳感器可安裝於該半導體基板上或製作於其中，且可經組態以輸出指示該光學感測器之一溫度之一類比溫度量測信號。該比較器可製作於該半導體基板中，且可經組態以輸出指示該第一類比光量測信號與該第二類比光量測信號之間的一差異之一類比光差異量測信號。該ADC可製作於該半導體基板中，且可經組態以：(i)將該類比溫度量測信號轉換成一數位溫度量測信號；(ii)將該第一類比光量測信號轉換成一第一數位光量測信號；(iii)將該第二類比光量測信號轉換成一第二數位光量測信號；及(iv)將該類比光差異量測信號轉換成一數位光差異量測信號。該輸入/輸出電路可製作於該半導體基板中，且可經組態以經由該電感元件以無線方式傳輸量測資訊且經由該電感元件以無線方式接收一量測命令及電力。該量測控制器可製作於該半導體基板中，且可經組態以：(i)根據該量測命令，控制該光源；(ii)根據以下各項產生該量測資訊：(a)該數位溫度量測信號；(b)該第一數位光量測信號；(c)該第二數位光量測信號；及(d) 該數位光差異量測信號；及(iii)控制該輸入/輸出電路以便以無線方式傳輸該量測資訊。
在某些實施例中，該光學感測器可係一化學或生化感測器。該第一光偵測器及該第二光偵測器可製作於該半導體基板中。該第一光偵測器及該第二光偵測器可係已使用一互補金屬氧化物半導體(CMOS)製程單體形成於該半導體基板中之光電二極體。技術方案1之光學感測器可包括該半導體基板上之光源安裝墊。該等光源安裝墊可經組態以使得該光源當安裝於該等光源安裝墊上時具有對準在該第一光偵測器與該第二光偵測器之間延伸之該中心線上之一發射點。該光源可安裝於光源安裝墊上。
在某些實施例中，該光學感測器可包括電分離該第一光偵測器與該第二光偵測器之一隔離槽。該光學感測器可包括製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體。該非揮發性儲存媒體其中可儲存有量測校準資訊，且該量測控制器可經組態以根據該量測命令及該量測校準資訊來控制該光源。該非揮發性儲存媒體其中可儲存有識別資訊，該輸入/輸出電路可經組態以經由該電感元件以無線方式傳輸該識別資訊，且該量測控制器可經組態以控制該輸入/輸出電路以便以無線方式傳輸該識別資訊。
在某些實施例中，該溫度傳感器可係製作於該半導體基板中之一基於帶隙之溫度傳感器。該比較器可係一跨阻抗放大器。該輸入/輸出電路可包括製作於該半導體基板中之一整流器。該整流器可係一肖特基(Schottky)二極體。該量測資訊可係數位量測資訊。
在一項實施例中，該等指示劑分子可係信號通道指示劑分子，且該光學感測器可包括參考通道指示劑分子，該等參考通道指示劑分子經組態以當將該光學感測器植入於該有生命的動物內時不與該有生命的動物內之該介質中之該分析物交互作用。該光源可經組態以便當 接通時將激發光發射至該等信號通道指示劑分子及參考通道指示劑分子，該第一光偵測器可經組態以接收由該等信號通道指示劑分子發射之激發光，且該第二光偵測器可經組態以接收由該等參考通道指示劑分子發射之激發光。
在某些實施例中，該有生命的動物可係一有生命的人類。該介質可係組織間隙液或血液。該分析物可係葡萄糖。該分析物可係氧。該等指示劑分子可係螢光指示劑分子。該光學感測器可具有准許將該感測器植入於該有生命的動物內之一大小及形狀，且該量測資訊可指示該有生命的動物內之該介質中之該分析物之該濃度。該電感元件可包括一線圈。該電感元件可包括一鐵磁體芯，且該線圈可形成於該鐵磁體芯上。
在另一態樣中，本發明提供一種控制植入於一有生命的動物內之一光學感測器以量測該有生命的動物內之一介質中之一分析物之一濃度之方法。該方法可包括：藉助於植入於該有生命的動物內之該光學感測器之一電感元件及一輸入/輸出電路，以無線方式接收一量測命令及電力。該輸入/輸出電路可製作於該光學感測器之一半導體基板中。該方法可包括：在該量測命令之接收之後，一或多次地接通及關斷該光學感測器之一光源。該光源可經組態以當接通時用激發光輻照具有回應於該分析物之該濃度之一光學特性之指示劑分子。該等指示劑分子可經組態以當將該光學感測器植入於該有生命的動物內時與該有生命的動物內之該介質中之該分析物交互作用。該方法可包括，當接通該光源時：(i)藉助於安裝於該半導體基板上或製作於其中之一溫度傳感器，產生指示該光學感測器之一溫度之一第一類比溫度量測信號；(ii)藉助於安裝於該半導體基板上或製作於其中之一第一光偵測器，產生指示由該第一光偵測器接收之光的量之一第一類比光量測信號；(iii)藉助於安裝於該半導體基板上或製作於其中之一第二光偵 測器，產生指示由該第二光偵測器接收之光的量之一第二類比光量測信號；及(iv)藉助於製作於該半導體基板中之一比較器，產生指示該第一類比光量測信號與該第二類比光量測信號之間的一差異之一類比光差異量測信號。該方法可包括，當關斷該光源時：(i)藉助於該溫度傳感器，產生指示該光學感測器之一溫度之一第二類比溫度量測信號；(ii)藉助於該第一光偵測器，產生指示由該第一光偵測器接收之光的量之一第一類比環境光量測信號；(iii)藉助於該第二光偵測器，產生指示由該第二光偵測器接收之光的量之一第二類比環境光量測信號。該方法可包括，當接通或關斷該光源時：(i)藉助於製作於該半導體基板中之一類比轉數位轉換器(ADC)，將該第一類比溫度量測信號轉換成一第一數位溫度量測信號；(ii)藉助於該ADC，將該第一類比光量測信號轉換成一第一數位光量測信號；(iii)藉助於該ADC，將該第二類比光量測信號轉換成一第二數位光量測信號；(iv)藉助於該ADC，將該類比光差異量測信號轉換成一數位光差異量測信號；(v)藉助於該ADC，將該第二類比溫度量測信號轉換成一第二數位溫度量測信號；(vi)藉助於該ADC，將該第一類比環境光量測信號轉換成一第一數位環境光量測信號；及(vii)藉助於該ADC，將該第二類比環境光量測信號轉換成一第二數位環境光量測信號。該方法可包括：藉助於製作於該半導體基板中之一量測控制器，根據以下各項來產生量測資訊：(i)該第一數位溫度量測信號；(ii)該第一數位光量測信號；(iii)該第二數位光量測信號；(iv)該數位光差異量測信號；(v)該第二數位溫度量測信號；(vi)該第一數位環境光量測信號；及(vii)該第二數位環境光量測信號。該方法可包括：藉助於該輸入/輸出電路及電感元件，傳輸該量測資訊。該等方法步驟可在將該光學感測器植入於該有生命的動物內時執行，且該量測資訊可指示該有生命的動物內之該介質之該分析物之濃度。
在某些實施例中，該光學感測器可係一化學或生化感測器。該方法可包括：讀取儲存於製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體中之校準資訊，及根據該校準資訊來控制該光源。該方法可包括：藉助於該輸入/輸出電路及電感元件，傳輸儲存於製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體中之識別資訊。
在某些實施例中，該方法可包括：當接通該光源時，產生一類比光源偏壓量測信號，且當接通或關斷該光源時，藉助於ADC將該類比光源偏壓量測信號轉換成一數位光源偏壓量測信號。該量測資訊可根據數位光源偏壓量測信號產生。該方法可包括：藉助於一場強度量測電路，判定該以無線方式接收之電力是否足以執行方法步驟。
在某些實施例中，該等指示劑分子可係信號通道指示劑分子，且該方法可包括：用該光源在接通時發射之激發光輻照該光學感測器之該等信號通道指示劑分子及參考通道指示劑分子。該等參考通道指示劑分子可經組態以當在將光學感測器植入於該有生命的動物內時不與該有生命的動物內之該介質中之該分析物交互作用。該方法可包括：由該第一光偵測器接收由該等信號通道指示劑分子發射之光，及由該第二光偵測器接收由該等參考通道指示劑分子發射之光。
在某些實施例中，該有生命的動物可係一有生命的人類。該介質可係組織間隙液或血液。該分析物可係葡萄糖。該分析物可係氧。該等指示劑分子可係螢光指示劑分子。
在另一態樣中，本發明提供一種用於植入於一有生命的動物內且量測該有生命的動物內之一介質中之一分析物之一濃度之感測器。該光學感測器可包括：指示劑分子、一半導體基板、一光電二極體、一光源、一類比轉數位轉換器(ADC)、一電感元件、一輸入/輸出電路及一量測控制器。該等指示劑分子可具有回應於該分析物之該濃度之一光學特性。該等指示劑分子可經組態以當將該光學感測器植入於該 有生命的動物內時與該有生命的動物內之該介質中之該分析物交互作用。該光電二極體可製作於該半導體基板中，且可經組態以輸出指示由該光電二極體接收之光的量之一類比光量測信號。該光源可經組態以將激發光發射至該等指示劑分子。該類比轉數位轉換器可製作於該半導體基板中，且可經組態以將該類比光量測信號轉換成一數位光量測信號。該輸入/輸出電路可製作於該半導體基板中且可經組態以經由該電感元件以無線方式傳輸該量測資訊且經由該電感元件以無線方式接收一量測命令及電力。該量測控制器可製作於該半導體基板中且可經組態以：(i)根據該量測命令，控制該光源；(ii)根據該數位光量測信號產生該量測資訊；及(iii)控制該輸入/輸出電路以便以無線方式傳輸該量測資訊。
在某些實施例中，該光電二極體可已使用一互補金屬氧化物半導體(CMOS)製程單體形成於該半導體基板中。該感測器可包括該半導體基板上之光源安裝墊，且該光源可安裝於該等光源安裝墊上。該感測器可包括製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體。
下文參照附圖闡述本發明之以上及其他態樣及特徵，以及本發明之各種實施例之結構及應用。
100‧‧‧感測器/光學感測器/基於光之感測器
102‧‧‧感測器殼體/殼體
104‧‧‧指示劑分子
106‧‧‧基質層/移植物
106'‧‧‧指示劑膜片
106"‧‧‧參考膜片
108‧‧‧光源/所製作光源
110‧‧‧感測器/光偵測器/內部光偵測器/外部光電二極體
112‧‧‧光學濾波器/濾波器
113‧‧‧端帽
114‧‧‧電感元件
116‧‧‧半導體基板/矽基板
118‧‧‧電容器/外部電容器
119‧‧‧反射器
121‧‧‧面部分/面
220‧‧‧線圈/外部線圈
222‧‧‧鐵磁體芯/芯
224‧‧‧第一光偵測器/第一光電二極體
224a‧‧‧第一內部光偵測器
224b‧‧‧第一外部光偵測器
226‧‧‧第二光偵測器/第二光電二極體
226a‧‧‧第二內部光偵測器
226b‧‧‧第二外部光偵測器
327‧‧‧阻流板
329‧‧‧激發光
331‧‧‧指示劑螢光
333‧‧‧參考螢光
335‧‧‧反射光
428a‧‧‧線圈觸點
428b‧‧‧線圈觸點
428c‧‧‧光偵測器觸點
428d‧‧‧光偵測器觸點
428e‧‧‧光偵測器觸點
428f‧‧‧光源觸點
428g‧‧‧光源觸點
428h‧‧‧觸點
428i‧‧‧觸點
530‧‧‧輸入/輸出電路
532‧‧‧量測控制器
534‧‧‧類比介面/溫度傳感器
536‧‧‧輸入/輸出前端塊
538‧‧‧輸入/輸出控制器
640‧‧‧整流器
642‧‧‧資料提取器
644‧‧‧時脈提取器
646‧‧‧箝位/調變器
648‧‧‧分頻器
650‧‧‧解碼器/串列化器
652‧‧‧命令解碼器/資料編碼器
654‧‧‧資料與控制匯流排
656‧‧‧資料串列化器
658‧‧‧編碼器
660‧‧‧非揮發性儲存媒體
662‧‧‧光源驅動器
664‧‧‧類比轉數位轉換器
666‧‧‧信號多工器
668‧‧‧比較器
670‧‧‧溫度傳感器
671‧‧‧時脈產生器
772‧‧‧光源安裝墊
774‧‧‧光源安裝墊
776‧‧‧電路
778‧‧‧隔離槽
1180‧‧‧經覆晶安裝之液晶顯示器
1182‧‧‧陽極
1184‧‧‧陰極
1186‧‧‧覆蓋層
1188‧‧‧透明電極
1190‧‧‧p型半導體層
1192‧‧‧n型半導體層
1194‧‧‧基板層
1196‧‧‧背側金屬層
1498‧‧‧輸入多工器
1500‧‧‧感測器/感測器讀取器/讀取器
1502‧‧‧皮膚
1504‧‧‧皮下組織
1506‧‧‧錶帶
1508‧‧‧收發器
1510‧‧‧處理器
1512‧‧‧使用者介面
CLK‧‧‧時脈信號
VDD_A‧‧‧電壓
併入本文中且形成本說明書之部分之附圖圖解說明本發明之各種實施例。在該等圖式中，相同元件符號指示一致或功能類似之元件。另外，元件符號之最左側數字識別該元件符號首次出現之圖式。
圖1A係圖解說明實現本發明之態樣之一基於光學之感測器之一簡化示意性剖面圖。圖1B至圖1D分別係更詳細展示該基於光學之感測器之一透視圖、分解透視圖及側視圖。
圖2A及圖2B圖解說明實現本發明之態樣之一光學感測器之透視圖。
圖3A圖解說明實現本發明之態樣之一基於光學之感測器之一剖面端視圖。
圖3B圖解說明根據本發明之一實施例之該基於光學之感測器在操作中之一剖面端視圖。
圖3C圖解說明實現本發明之態樣之一替代性基於光學之感測器之一剖面端視圖。圖3D圖解說明根據本發明之一實施例該替代性基於光學之感測器在操作中之一剖面端視圖。
圖4係圖解說明根據本發明之一實施例之半導體基板之外部感測器組件之連接之一示意圖，該半導體基板具有一線圈作為電感元件。
圖5係圖解說明根據一實施例之一光學感測器之電路之主要功能塊之一方塊圖，其中該電路製作於該半導體基板中。
圖6係圖解說明根據一實施例之一光學感測器之電路之功能塊之一方塊圖，其中該電路製作於該半導體基板中。
圖7圖解說明根據本發明之一實施例之一半導體基板之佈局。
圖8及圖9圖解說明根據本發明之例示性替代實施例之一半導體基板之替代佈局。
圖10圖解說明根據本發明之一實施例在一矽基板上之光源安裝墊之佈局。
圖11及圖12分別係根據本發明之一實施例可安裝至一矽基板上之光源安裝墊之一覆晶安裝之發光二極體之一剖面圖及仰視圖。
圖13圖解說明根據本發明之一替代實施例在一矽基板上之光源安裝墊之佈局。
圖14圖解說明根據本發明之一例示性實施例製作於一矽基板上之電路之功能塊，其中該矽基板經組態以支撐第一及第二內部光偵測器以及第一及第二外部光偵測器。
圖15圖解說明實現本發明之態樣之一感測器系統之一實例，其 中該感測器系統包含一光學感測器及一感測器讀取器。
圖16圖解說明根據本發明之一實施例可由光學感測器執行之一感測器控制程序。
圖17圖解說明根據本發明之一實施例可由光學感測器執行以執行由該光學感測器接收之一量測命令之一量測命令執行程序。
圖18圖解說明根據本發明之一實施例可執行於該量測命令執行程序之一步驟中之一量測及轉換程序。
圖19圖解說明根據本發明之一實施例可由光學感測器執行以執行由該光學感測器接收之一獲得結果命令之一獲得結果命令執行程序。
圖20圖解說明根據本發明之一實施例可由光學感測器執行以執行由該光學感測器接收之一獲得識別資訊命令之一獲得識別資訊命令執行程序。
圖21A及圖21B圖解說明根據本發明之一實施例之一量測及轉換程序之一例示性實施例之時序。
圖1A係實現本發明之態樣之一基於光學之感測器(「感測器」)100之一簡化示意性剖面圖。圖1B至圖1D分別係更詳細展示感測器100之一透視圖、分解透視圖及側視圖。在一項非限制性實施例中，感測器100包含一感測器殼體102(亦即，主體、殼、套筒或囊)。感測器殼體102可包含一端帽113。在例示性實施例中，感測器殼體102可由一適合的透光聚合材料形成，諸如(舉例而言)丙烯酸聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。
感測器100可包含指示劑分子104。指示劑分子104可係螢光指示劑分子或吸收指示劑分子。在某些非限制性實施例中，感測器100可包含塗佈於感測器殼體102之外部表面之至少一部分上或嵌入該至少 一部分中之一基質層106(亦即，移植物或凝膠)，其中指示劑分子104貫穿基質層106分佈。基質層106可覆蓋感測器殼體102之整個表面(見圖1A)或僅覆蓋殼體102之表面之一或多個部分(見圖1C及圖1D)。類似地，指示劑分子104可貫穿整個基質層106或僅貫穿基質層106之一或多個部分分佈。此外，作為將基質層106塗佈於感測器殼體102之外表面上之一替代，基質層106可以其他方式安置於感測器殼體102之外表面上，諸如藉由沈積或黏合。
在包含一基質層106之某些實施例中，基質層106可包括根據此項技術中習知的方法製備且塗佈於感測器殼體102之表面上之一生物相容性聚合物基質。在特定實施例中，該等生物相容性聚合物基質對分析物具有可滲透性。可與本發明之實施例一起使用之例示性生物相容性基質材料包含某些甲基丙烯酸酯(例如，HEMA)及水凝膠，其可有利地係選擇性地可滲透-尤其對分析物而言-以便執行一分子重量截留功能。在不包含一基質層106之一替代實施例中，指示劑分子104可僅塗佈於感測器殼體102之表面上，而非貫穿一基質層106分佈。
在所圖解說明之實施例中，感測器100包含發射輻射(包含在與指示劑分子104交互作用之一範圍上之輻射)之一光源108，其可係(舉例而言)一發光二極體(LED)或其他光源。舉例而言，在一基於螢光之感測器之情形中，光源108以致使指示劑分子104發螢光之一波長發射輻射。在一項非限制性實施例中，光源108可使用(舉例而言)來自Nichia公司(www.nichia.com)之LED模型號EU-U32SB來實施。然而，亦可取決於應用於感測器110之特定指示劑分子及待偵測之特定關注分析物來使用其他LED或光源。
在所圖解說明之實施例中，感測器100亦包含一或多個光偵測器110(例如，光電二極體、光電晶體、光電阻器或其他光敏性元件)，在一基於螢光之感測器之情形中，該一或多個光偵測器對指示劑分子 104所發射之螢光敏感，以使得回應於其而由光偵測器110產生指示該等指示劑分子之螢光位準之一信號。
如圖1A、圖1C及圖1D中所圖解說明，感測器100之某些實施例包含一或多個光學濾波器112，諸如高通或帶通濾波器。一或多個光學濾波器112可覆蓋一或多個光偵測器110之一光敏側。在一項實施例中，一個光學濾波器112可覆蓋所有一或多個光偵測器110，但在一替代實施例中，一或多個光學濾波器112中之每一者可對應於一或多個光偵測器110中之僅一者且覆蓋一或多個光偵測器110中之僅該一者。一或多個光學濾波器112可防止或實質上減少由光源108產生之輻射照在一或多個光偵測器110之一光敏側上之量。同時，一或多個光學濾波器112可允許由指示劑分子104發射之光(例如，螢光)通過且照到一或多個光偵測器110之光敏側。此顯著地減少一或多個光偵測器110輸出之光量測信號中之由來自光源108之入射輻射引起之「雜訊」。
如圖1A及圖1B中所展示，在某些實施例中，感測器100可係完全獨立的。換言之，該感測器可以使得沒有電引線延伸至感測器殼體102中或自其延伸出以將電力供應至感測器(例如，用於驅動光源108)或自感測器100傳輸信號之一方式構造。相反地，在一項實施例中，感測器100可由一內部獨立電源供電，諸如(舉例而言)微型電池、微型發電機及/或其他電源。然而，在一項較佳實施例中，感測器100可由一外部電源(未展示)供電。舉例而言，該外部電源可產生一磁場以將一電流引入一電感元件114中(例如，一線圈或其他電感元件)。另外，感測器100可使用電感元件114以將資訊傳送至一外部資料讀取器(未展示)。在某些實施例中，外部電源及資料讀取器可係同一裝置。
在某些實施例中，感測器100包含一半導體基板116。在圖1A至圖1D中所圖解說明之實施例中，電路製作於半導體基板116中。該電路可包含類比及/或數位電路。在一非限制性實施例中，電路可使用 一互補金屬氧化物半導體(CMOS)製程形成於半導體基板116中。然而，可替代地使用其他形成製程(例如，n型金屬氧化物半導體(NMOS)或p型金屬氧化物半導體(PMOS))。
而且，儘管在某些較佳實施例中，電路製作於半導體基板116中，但在替代實施例中，電路之一部分或全部可安裝或以其他方式附接至半導體基板116。換言之，在替代實施例中，電路之一部分或全部可包含離散電路元件、一積體電路(例如，一特定應用積體電路(ASIC))及/或其他電子組件，其係離散的且可固定至半導體基板116，半導體基板116可提供各種固定組件之間的通信路徑。
在某些實施例中，一或多個光偵測器110可安裝於半導體基板116上，但在某些較佳實施例中，一或多個光偵測器110可製作於半導體基板116中。舉例而言，在一非限制性實施例中，一或多個光偵測器110可單體形成於半導體基板116中。例如，在一項實施例中，一或多個光偵測器110可使用一互補金屬氧化物半導體(CMOS)製程(例如，使用來自CMOS製程之擴散)單體形成於半導體基板116中。然而，亦可替代地使用其他形成製程(例如，NMOS或PMOS)。
在某些實施例中，光源108可安裝於半導體基板116上。舉例而言，在一非限制性實施例中，光源108可覆晶安裝於半導體基板116上。然而，在某些實施例中，光源108可製作於半導體基板116中。
如圖1A至圖1C中所圖解說明之實施例中所展示，在某些實施例中，感測器100可包含一或多個電容器118。一或多個電容器118可係(舉例而言)一或多個天線調諧電容器及/或一或多個調節電容器。一或多個電容器118可過大以至於製作於半導體基板116中係不實際的。進一步地，可將一或多個電容器118添加至製作於半導體基板116中之一或多個電容器。
在某些實施例中，感測器100可包含一反射器(亦即，反射鏡) 119。如圖1A、圖1C及圖1D中所展示，反射器119可在其一端處附接至半導體基板116。在一非限制性實施例中，反射器119可附接至半導體基板116以使得反射器119之一面部分121大體垂直於半導體基板116之一頂部側(亦即，其上或其中安裝或製作有光源108及一或多個光偵測器110之半導體基板116之側)且面向光源108。反射器119之面121可反射由光源108發射之輻射。換言之，反射器119可阻塞由光源108發射之輻射進入感測器100之軸向端。舉例而言，在一項實施例中，面121可具有安置於其上之一反射塗佈，但在其他實施例中，面121可由一反射材料構成。在某些替代實施例中，替代附接於半導體基板116之一端處，反射器119可安裝於半導體基板116之頂部側上(例如，在其頂部側上之一溝槽中)。
根據本發明之一項態樣，感測器110開發用於之一應用(儘管絕非其適合之唯一應用)係量測一動物(包含一人)之活體中之各種生物分析物。舉例而言，感測器110可用於量測(舉例而言)人體中之葡萄糖、氧、毒素、藥物或其他醫藥品、激素及其他新陳代謝分析物。基質層106及指示劑分子104之特定組成可取決於感測器將用於偵測之特定分析物及/或感測器將在何處使用以偵測該分析物(例如，在血液或皮下組織中)而變化。然而，較佳地，基質層106(若存在)將促進指示劑分子曝露於分析物。而且，較佳地使指示劑分子之光學特性(例如，螢光指示劑分子之螢光位準)隨該等指示劑分子曝露於之特定分析物之濃度而變。
為促進在人體中之現場使用，在一項實施例中，感測器殼體102較佳地以一光滑、長橢圓形或修圓形狀形成。當然，亦可使用其他形狀及組態。有利地，在特定實施例中，感測器100之長度L係近似大致500微米至大致0.85英吋，且其直徑D係近似大致300微米至大致0.3英吋。在特定實施例中，感測器100可具有大體光滑、修圓表面。此組 態促進在感測器100不干擾基本身體機能或致使過多疼痛或不適之情況下將該感測器植入於人體中，亦即在皮膚或下層組織中(包含在器官或血管中)。然而，慮及其小大小，感測器100可具有不同形狀及組態且仍可在感測器不干擾基本身體機能或致使過多疼痛或不適之情況下植入於一人內。
在某些實施例中，殼體之一較佳長度係大致0.5英吋至0.85英吋，且一較佳直徑係大致0.1英吋至0.11英吋。然而，在其他實施例中，殼體可甚至更小。
此外，將了解僅憑藉植入物提供一刺激之事實，放置於人(或任何其他動物)體內的任何植入物(甚至是由「生物相容性」材料構成之一植入物)將在某一程度上引發該植入物所插入之有機體內之一「異物反應」。在可植入於一有生命的動物(例如，一有生命的人)之身體內之一感測器(諸如感測器100)的情況中，「異物反應」最通常係纖維變性包囊，亦即疤痕組織之形成。可以感測器100偵測其存在及/或濃度之分析物(例如，葡萄糖及氧)的擴散率或輸送率可能受此纖維變性包囊影響。此僅係因形成纖維變性包囊(疤痕組織)的細胞本質上極為密集或具有不同於正常組織之新陳代謝特性的新陳代謝特性。
為克服此潛在阻礙或延遲指示劑分子104接觸生物分析物，感測器100可包含一感測器/組織界面層。舉例而言，該感測器/組織界面層可致使形成極少或可接受位準之纖維變性包囊。在某些實施例中，感測器/組織界面層可係根據美國專利第6,330,464號中所闡述之感測器/組織界面層實施例中之任一者，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。
圖2A及圖2B圖解說明感測器100之透視圖。在圖2A及圖2B中，並未圖解說明可包含於感測器100之某些實施例中的反射器119。在圖2A及圖2B中所圖解說明之實施例中，電感元件114包括一線圈220。 在一項實施例中，線圈220可係一銅線圈，但亦可替代地使用其他導電材料，諸如(舉例而言)經網版印刷之金。在某些實施例中，線圈220形成於一鐵磁體芯222周圍。儘管在某些實施例中，芯222係鐵磁體，但在其他實施例中，亦可替代地使用其他芯材料。
在某些實施例中，藉由繞鐵磁體芯222印刷線圈220而在鐵磁體芯222上形成線圈220，以使得線圈220之主軸(磁性地)平行於鐵磁體芯222之縱向軸。印刷於一鐵磁體芯上之一線圈之一非限定性實例闡述於美國專利第7,800,078號中，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。在一替代實施例中，線圈220可係一線繞式線圈。然而，由於每一線繞式線圈因製造容差而在特性上稍微不同，且個別地調諧使用一線繞式線圈之每一感測器以正確地匹配與相關聯天線之操作頻率可係必要的，因此與一線繞式線圈相反，線圈220係一印刷式線圈之實施例係較佳的。相比而言，可使用提供一高度可複製性及實體特性之同質性以及對植入應用重要的可靠性且增加製造之成本有效性之自動技術來製造印刷式線圈。
在某些實施例中，可將一介電層印刷於線圈220頂部上。在一非限制性實施例中，該介電層可係一基於玻璃之絕緣體，其係網版印刷且燒製於線圈220上。在一例示性實施例中，一或多個電容器118及半導體基板116可安裝於穿過該電介質之通孔上。
在圖2A及圖2B中所圖解說明之實施例中，一或多個光偵測器110包含一第一光偵測器224及一第二光偵測器226。第一光偵測器224及第二光偵測器226可安裝於半導體基板116上或製作於其中。在圖2A及圖2B中所圖解說明之實施例中，感測器100可包含一或多個光學濾波器112，儘管其並未展示。
圖3A及圖3B圖解說明根據本發明之一實施例之感測器100之一剖面端視圖。在圖3A及圖3B中，並未圖解說明可包含於感測器100之某 些實施例中之反射器119。如圖3A及圖3B中所展示，在某些實施例中，基質層106可具有一指示劑膜片106'及一參考膜片106"。在一非限制性實施例中，對一分析物(例如，氧、葡萄糖等)敏感之指示劑分子104可貫穿指示劑膜片106'及參考膜片106"分佈，指示劑膜片106'之材料可對該分析物具有可滲透性，且參考膜片106"之材料可對該分析物具有不可滲透性。因此，儘管指示劑膜片106'中之指示劑分子104可受到分析物之存在及/或濃度影響，但參考膜片106"中之指示劑分子104可不受或大體不受該分析物之存在及/或濃度影響。
在某些實施例中，感測器100可包含一或多個信號通道(亦即，分析物感測指示劑通道)及一或多個參考指示劑通道(亦即，參考通道)。在圖3A及圖3B中所圖解說明之實施例中，感測器100具有一信號通道(例如，包含指示劑膜片106'及第一光偵測器224)及一參考通道(例如，包含參考膜片106"及第二光偵測器226)。該信號通道及該參考通道可使得感測器100能夠獲得一指示劑量測(經由信號通道)及一參考量測(經由參考通道)。舉例而言，該參考量測可用於獲得比單獨藉助指示劑量測可獲得之讀數更準確之一讀數。
在操作中，如圖3B中所展示，光源108(例如，一LED)可發射在感測器殼體102內穿行且到達指示劑膜片106'及參考膜片106"兩者之激發光329。在一非限制性實施例中，激發光329可致使分佈於指示劑膜片106'及參考膜片106"中之指示劑分子104發螢光。由於指示劑膜片106'可對植入有感測器100之介質(例如，組織間隙液(ISF)或血液)中之分析物具有可滲透性，因此指示劑膜片106'中之指示劑分子104可與該介質中之分析物交互作用，且當由激發光329輻照時，可發射指示該介質中之分析物之存在及/或濃度之指示劑螢光331。由於參考膜片106"可對植入有感測器100之介質中之分析物具有不可滲透性，因此參考膜片106"中之指示劑分子104可不與介質中之分析物交互作 用，且當由激發光329輻照時，可發射不受或大體不受該介質中之分析物之存在及/或濃度影響之參考螢光333。指示劑螢光331可由第一光偵測器224接收，且參考螢光333可由第二光偵測器226接收。
在某些實施例中，感測器100可包含一阻流板327，其可(舉例而言)抑制自指示劑膜片106'及參考膜片106"中之指示劑分子104輻射之光之串擾。在一項實施例中，阻流板327可對可影響第一光偵測器224及第二光偵測器226之輻射係不可穿透的(例如，阻流板可被塗成黑色或諸如此類)。而且，儘管在圖3A及圖3B中未展示，但光學感測器100可額外地包含一或多個濾波器(例如，一或多個濾波器112)，其可(舉例而言)排除由光源108發射之光之波長或光譜。
在一項實施例中，分佈於指示劑膜片106'中之指示劑分子104可與分佈於參考膜片106"中之指示劑分子104相同，但在另一實施例中，分佈於指示劑膜片106'中之指示劑分子104可不同於分佈於參考膜片106"中之指示劑分子104。另外，在一項實施例中，僅一種類型之指示劑分子104可分佈於指示劑膜片106'及參考膜片106"中之每一者中，但在其他實施例中，不同類型之指示劑分子104可分佈於指示劑膜片106'及參考膜片106"中之每一者中。而且，美國專利第6,330,464號闡述用於指示劑膜片及參考膜片中之各種指示劑分子及各種信號與參考通道組態，其皆可併入至根據本發明之不同實施例中，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。
圖3C及圖3D圖解說明根據本發明之一替代實施例之感測器100之一剖面端視圖。在圖3C及圖3D中，並未圖解說明可包含於感測器100之某些實施例中之反射器119。如圖3C及圖3D中所展示，在某些實施例中，對一分析物(例如，氧、葡萄糖等)敏感之指示劑分子104可貫穿基質層/移植物106分佈，該基質層/移植物可對分析物具有可滲透性。感測器100可具有一信號通道(例如，包含指示劑分子104及第一 光偵測器224)及一參考通道(例如，包含第二光偵測器226)。該信號通道及該參考通道可使得感測器100能夠獲得一指示劑量測(經由信號通道)及一參考量測(經由參考通道)。舉例而言，該參考量測可用於獲得比單獨藉助指示劑量測可獲得之讀數更準確之一讀數。
在操作中，如圖3D中所展示，光源108(例如，一LED)可發射在感測器殼體102內穿行之激發光329。某些激發光329可到達基質層106中之指示劑分子104。某些激發光329可作為反射光335而自基質層106反射。在一非限制性實施例中，到達指示劑分子104之激發光329可致使指示劑分子104發螢光。基質層106中之指示劑分子104可與介質中之分析物交互作用，且當由激發光329輻照時，可發射指示該介質中之分析物之存在及/或濃度之指示劑螢光331。光學濾波器112、第一光偵測器224及第二光偵測器226可經組態以使得第一光偵測器224(主要地)接收指示劑螢光331，且第二光偵測器226(主要地)接收反射光335及已到達第二光偵測器226但尚未遇到基質層106之激發光329(例如，直接自光源108接收及/或在自感測器殼體102反射之後接收之激發光328)。例如，在某些實施例中，光學濾波器112可經組態以防止具有由光源108發射之激發光329之波長之光(例如，反射光335及激發光329)到達第一光偵測器224，且可經組態以防止具有由指示劑分子104發射之指示劑螢光331之波長之光到達第二光偵測器226。
在另一替代性實施例中，對一分析物(例如，氧、葡萄糖等)敏感之指示劑分子104及對該分析物不敏感之參考指示劑分子可貫穿基質層106分佈，該基質層可對該分析物具有可滲透性。換言之，儘管基質層106中之指示劑分子104可受到分析物之存在及/或濃度影響，但基質層106中之參考指示劑分子可不受或大體不受該分析物之存在及/或濃度影響。在操作中，光源108可發射在感測器殼體102內穿行且到達基質層106中之指示劑分子104及參考指示劑分子之激發光329。激 發光329可致使指示劑分子104及參考指示劑分子以不同波長發螢光。基質層106中之指示劑分子104可與介質中之分析物交互作用，且當由激發光329輻照時，可發射指示該介質中之分析物之存在及/或濃度之指示劑螢光331。基質層106中之參考指示劑分子在由激發光329輻照時，可發射不受或大體不受介質中之分析物之存在及/或濃度影響之參考螢光333。光學濾波器112可防止具有由參考指示劑分子發射之參考螢光333之波長之光到達第一光偵測器224，且可防止具有由指示劑分子104發射之指示劑螢光331之波長之光到達第二光偵測器226。光學濾波器112可額外地防止具有激發光329之波長之光到達第一光偵測器224及第二光偵測器226。
圖4係圖解說明根據具有一線圈220作為電感元件114之感測器100之一項非限制性實施例使得外部感測器組件(亦即，在半導體基板116外部之感測器組件)電連接至製作於半導體基板116中之電路之觸點(亦即，插針、襯墊或連接件)428之一示意圖。如圖4中所展示，在某些實施例中，線圈220可連接至半導體基板116之線圈觸點428a及428b。在一非限定性實例中，線圈220可並行於一或多個電容器118連接至線圈觸點428a及428b，該一或多個電容器118可係一或多個調諧電容器。
如圖4中所展示，在具有安裝於半導體基板116上之一或多個光偵測器110(諸如第一光偵測器224及第二光偵測器226)之某些實施例中，所安裝之第一光偵測器224及第二光偵測器226可以所圖解說明之方式連接至光偵測器觸點428c、428d及428e。然而，在具有製作於半導體基板116中之一或多個光偵測器110(諸如第一光偵測器224及第二光偵測器226)之實施例中，光偵測器觸點428c、428d及428e並非必需的且未必包含在內。
如圖4中所展示，在具有安裝於半導體基板116上之光源108之某 些實施例中，所安裝光源108可以所圖解說明之方式連接至光源觸點428f及428g。然而，在其中光源108製作於半導體基板116中之實施例中，光源觸點428f及428g並非必需的且可不包含在內。
如圖4中所展示，在某些實施例中，一或多個電容器118(其可係一或多個調節電容器)可連接至觸點428h及428i。然而，在其他實施例中，感測器可不包含一或多個調節電容器，且半導體基板116可不包含觸點428h及428i。
圖4中所圖解說明之觸點428並非可包含於半導體基板116上之所有觸點之一窮舉性列表，且所圖解說明之外部感測器組件並非可連接至半導體基板116之所有外部感測器組件之一窮舉性列表。半導體基板116之某些實施例可包含一或多個額外觸點428，且在某些實施例中，一或多個額外外部感測器組件可連接至半導體基板116。舉例而言，非限制性實施例可包含：用於一外部溫度傳感器之一或多個觸點428，使得製作於半導體基板116中之電路被重設之一或多個觸點428及/或輔助測試製作於半導體基板116中之電路之一或多個觸點428(例如，連接至可製作於半導體基板116中之一解調器之輸出之解調輸出觸點)。此外，在某些實施例中，達成電連接至製作於半導體基板116上之電路之觸點428中之一或多者可具有雙襯墊。舉例而言，在一項非限制性實施例中，所有觸點428皆可具有雙襯墊。
圖5係圖解說明根據一實施例之感測器100之電路之主要功能塊之一方塊圖，其中該電路製作於半導體基板116中。在圖5中圖解說明之實施例中，製作於半導體基板116中之電路可包含一輸入/輸出(I/O)電路530、量測控制器532及類比介面534。I/O電路530可包含一I/O前端塊536及一I/O控制器538。
圖6係更詳細地圖解說明根據一非限制性實施例之感測器100之電路之功能塊之方塊圖，其中該電路製作於半導體基板116中。如圖6 之實施例中所展示，在某些實施例中，I/O電路530之I/O前端塊536可透過線圈觸點428a及428b連接至外部電感元件114，該外部電感元件可係呈一線圈220之形式。I/O前端塊536可包含一整流器640、一資料提取器642、一時脈提取器644、箝位/調變器646及/或分頻器648。資料提取器642、時脈提取器644及箝位/調變器646可各自透過線圈觸點428a及428b連接至外部線圈220。整流器640可將由線圈220產生之一交流電轉換成可用於為感測器100供電之一直流電。例如，直流電可用於產生一或多個電壓，諸如(舉例而言)可用於為一或多個光偵測器110供電之電壓VDD_A。在一項非限制性實施例中，整流器640可係一肖特基二極體；然而，在其他實施例中亦可使用其他類型之整流器。資料提取器642可自線圈220產生之交流電提取資料。時脈提取器644可自線圈220產生之交流電提取具有一頻率(例如，13.56 MHz)之一信號。分頻器648可劃分由時脈提取器644輸出之信號之頻率。舉例而言，在一非限制性實施例中，分頻器648可係一4：1分頻器，其接收具有一頻率(例如，13.56 MHz)之一信號作為一輸入且輸出具有等於該輸入信號之頻率四分之一之一頻率(例如，3.39 MHz)之一信號。整流器640之輸出可透過觸點428h及428i連接至一或多個外部電容器118(例如，一或多個調節電容器)。
在某些實施例中，I/O電路530之I/O控制器538可包含一解碼器/串列化器650、命令解碼器/資料編碼器652、資料與控制匯流排654、資料串列化器656及/或編碼器658。解碼器/串列化器650可解碼及串列化由資料提取器642自線圈220所產生之交流電提取之資料。命令解碼器/資料編碼器652可接收由解碼器/串列化器650解碼及串列化之資料且可自其解碼命令。資料與控制匯流排654可接收由命令解碼器/資料編碼器652解碼之命令且將經解碼命令傳送至量測控制器532。資料與控制匯流排654亦可自量測控制器532接收資料(諸如量測資訊)且可將 所接收資料傳送至命令解碼器/資料編碼器652。命令解碼器/資料編碼器652可編碼自資料與控制匯流排654接收之資料。資料串列化器656可自命令解碼器/資料編碼器652接收經編碼資料且可串列化所接收之經編碼資料。編碼器658可自資料串列化器656接收經串列化資料且可編碼該經串列化資料。在一非限制性實施例中，編碼器658可係一曼徹斯特(Manchester)編碼器，其將曼徹斯特編碼(亦即，相位編碼)應用於經串列化資料。然而，在其他實施例中，可替代地為編碼器658使用其他類型之編碼器，諸如(舉例而言)將8B/10B編碼應用於經串列化資料之一編碼器。
I/O前端塊536之箝位/調變器646可接收由編碼器658編碼之資料且可隨經編碼資料而變地調變流過電感元件114(例如，線圈220)之電流。以此方式，經編碼資料可作為一經調變電磁波由電感元件114無線傳輸。以無線方式傳輸之資料可由一外部讀取裝置藉由(舉例而言)量測由外部讀取裝置之一線圈中之經調變電磁波感應之電流來偵測。此外，藉由隨經編碼資料而變地調變流過線圈220之電流，經編碼資料可作為一經調變電磁波由線圈220以無線方式傳輸，甚至在線圈220用於產生感測器100之操作電力時亦如此。舉例而言，見美國專利第6,330,464號及第8,073,548號，其以全文引用方式併入本文中且其闡述用於將操作電力提供至一光學感測器且以無線方式傳輸來自光學感測器之資料之一線圈。在某些實施例中，在資料(例如，命令)並未由感測器100接收及由資料提取器642提取時，由感測器100使用箝位/調變器646傳輸該經編碼資料。舉例而言，在一項非限制性實施例中，所有命令可由一外部感測器讀取器(例如，圖15之感測器1500)起始且然後由感測器100回應(例如，在執行該命令之後或作為執行該命令之一部分)。在某些實施例中，由電感元件114接收之通信及/或由電感元件114傳輸之通信可係射頻(RF)通信。儘管在所圖解說明之實施例 中，感測器100包含一單個線圈220，但感測器100之替代實施例可包含兩個或兩個以上線圈(例如，一個線圈用於資料傳輸且一個線圈用於電力及資料接收)。
在一實施例中，I/O控制器538亦可包含一非揮發性儲存媒體660。在一非限制性實施例中，非揮發性儲存媒體660可係一電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)。然而，在其他實施例中，亦可使用其他類型之非揮發性儲存媒體，諸如快閃記憶體。非揮發性儲存媒體660可自資料與控制匯流排654接收寫入資料(亦即，將寫入至非揮發性儲存媒體660之資料)且可將讀取資料(亦即，自非揮發性儲存媒體660讀取之資料)供應至資料與控制匯流排654。在某些實施例中，非揮發性儲存媒體660可具有一積體電荷泵及/或可連接至一外部電荷泵。在某些實施例中，非揮發性儲存媒體660可儲存識別資訊(亦即，可追溯性或追蹤資訊)、量測資訊及/或設置參數(亦即，校準資訊)。 在一項實施例中，識別資訊可唯一地識別感測器100。舉例而言，該唯一識別資訊可透過其產生及後續使用而達成感測器100之完全可追溯性。在一項實施例中，非揮發性儲存媒體660可針對各種感測器量測中之每一者儲存校準資訊。
在某些實施例中，類比介面534可包含一光源驅動器662、類比轉數位轉換器(ADC)664、一信號多工器(MUX)666及/或比較器668。在一非限制性實施例中，比較器668可係一跨阻抗放大器，在其他實施例中，可使用不同比較器。類比介面534亦可包含光源108、一或多個光偵測器110(例如，第一光偵測器224及第二光偵測器226)及/或一溫度傳感器670。在一非限制性例示性實施例中，溫度傳感器670可係一基於帶隙之溫度傳感器。然而，在替代實施例中，可使用不同類型之溫度傳感器，諸如(舉例而言)熱阻器或電阻式溫度偵測器。此外，如同光源108及一或多個光偵測器110，在一或多個替代實施例中，溫 度傳感器670可安裝於半導體基板116上，而非製作於半導體基板116中。
光源驅動器662可自量測控制器532接收指示將驅動光源108之光源電流之一信號，且光源驅動器662可相應地驅動光源108。光源108可根據來自光源驅動器662之一驅動信號自一發射點發射輻射。該輻射可激發貫穿塗佈於感測器殼體102之外部表面之至少一部分上之一基質層106分佈之指示劑分子104。一或多個光偵測器110(例如，第一光偵測器224及第二光偵測器226)可各自輸出指示由該光偵測器接收之光量之一類比光量測信號。例如，在圖6中所圖解說明之實施例中，第一光偵測器224可輸出指示由第一光偵測器224接收之光量之一第一類比光量測信號，且第二光偵測器226可輸出指示由第二光偵測器226接收之光量之一第一類比光量測信號。比較器668可分別自第一光偵測器224及第二光偵測器226接收第一及第二類比光量測信號，且輸出指示第一類比光量測信號與第二類比光量測信號之間的差異之一類比光差異量測信號。溫度傳感器670可輸出指示感測器100之溫度之一類比溫度量測信號。信號MUX 666可選擇該類比溫度量測信號、該第一類比光量測信號、該第二類比光量測信號及該類比光差異量測信號中之一者且可將選定信號輸出至ADC 664。ADC 664可將自信號MUX 666接收之選定類比信號轉換成一數位信號且將該數位信號供應至量測控制器532。以此方式，ADC 664可將類比溫度量測信號、第一類比光量測信號、第二類比光量測信號及類比光差異量測信號分別轉換成一數位溫度量測信號、一第一數位光量測信號、一第二數位光量測信號及一數位光差異量測信號，且可將該等數位信號一次一個地供應至量測控制器532。
在某些實施例中，類比介面534亦可包含一背向散射功能。舉例而言，在一項實施例中，背向散射功能可透過一鬆散耦合之變換器藉 由阻抗調變來實施。該阻抗可藉由改變感測器100中之電路之功率負載來調變。
在某些實施例中，製作於半導體基板116中之感測器100之電路可額外地包含一時脈產生器671。時脈產生器671可接收分頻器648之輸出作為一輸入且產生一時脈信號CLK。該時脈信號CLK可由I/O前端塊536、I/O控制器538、量測控制器532及類比介面534中之一或多者之一或多個組件使用。在一非限制性實施例中，該時脈信號CLK可具有1.13 MHz之一頻率，但在其他實施例中，可使用其他頻率。
在一非限制性實施例中，資料(例如，來自命令解碼器/資料編碼器652之經解碼命令及/或來自非揮發性儲存媒體660之讀取資料)可經由傳送暫存器自I/O控制器538之資料與控制匯流排654傳送至量測控制器532，及/或資料(例如，寫入資料及/或量測資訊)可經由傳送暫存器自量測控制器532傳送至I/O控制器538之資料與控制匯流排654。
在某些實施例中，感測器100之電路可包含一場強度量測電路。在實施例中，場強度量測電路可係輸入/輸出電路530或量測控制器532之部分，或可係一單獨功能性組件。該場強度量測電路可量測所接收(亦即，所耦合)電力(例如，以mWatt為單位)。該場強度量測電路可偵測所接收電力是否足以運行感測器100。舉例而言，該場強度量測電路可偵測所接收電力是否足以產生一特定電壓及/或電流。在一項非限制性實施例中，場強度量測電路可偵測所接收電力是否產生至少大致3 V之一電壓及至少大致0.5 mA之一電流。然而，其他實施例可偵測所接收電力是否產生至少一不同電壓及/或至少一不同電流。
圖7圖解說明根據本發明之一實施例之一半導體基板116之佈局。在圖7中所展示之實施例中，第一光偵測器224及第二光偵測器226製作於半導體基板116中，且半導體基板116具有用於安裝光源108之光源安裝墊772及774。在一項實施例中，光源安裝墊772及774可分 別連接至安裝於半導體基板116上之一光源108之陽極及陰極。在圖7中，輸入/輸出(I/O)電路530、量測控制器532及類比介面534(而非第一光偵測器224及第二光偵測器226以及光源108)展示為電路776。在圖7中展示之實施例中，電路776製作於半導體基板116中。
在非限制性實施例中，半導體基板116可包含一隔離槽778。隔離槽778可隔離及電分離第一光偵測器224與第二光偵測器226。在一項實施例中，隔離槽778可形成於在第一光偵測器224與第二光偵測器226之間延伸之一中心線上。而且，在某些實施例中，光源安裝墊772及774可經組態以使得光源108之發射點當安裝於光源安裝墊772及774上時對準在第一光偵測器224與第二光偵測器226之間延伸之中心線上。類似地，在其中光源108製作於矽基板116中之某些實施例中，所製作光源108之發射點對準在第一光電二極體224與第二光電二極體226之間延伸之中心線上。在某些實施例中，對稱光偵測器224及226之製作(亦即，相對於光源發射點對稱之光偵測器)可達成雙通道，其較接近於彼此一致而非可藉由使用離散部分(例如，安裝於半導體基板116上之光偵測器)達成。近乎一致之光偵測器通道可改良感測器量測之準確性。當在某些實施例中，將近乎一致之雙光偵測器通道分別用作一信號通道及一參考通道時，可尤其如此。
第一光偵測器224及第二光偵測器226在矽基板116上之佈局並不限於圖7中所圖解說明之實施例。其他實施例可使用不同光偵測器佈局，諸如(舉例而言)在圖8及圖9中展示之彼等佈局。圖8圖解說明矽基板116之一實施例，其中第一光偵測器224及第二光偵測器226之光敏區域並不在光源安裝墊772及774之間完全延伸。圖9圖解說明矽基板116之一實施例，其中第一光偵測器224及第二光偵測器226之光敏區域並不在光源安裝墊772及774上方及下方延伸。
圖10圖解說明根據矽基板116之一項實施例光源安裝墊772及774 在矽基板116上之佈局。光源安裝墊772及774可係覆晶LED安裝墊，其經組態用於安裝一覆晶安裝之LED，且光源108可係一覆晶安裝之LED，諸如(舉例而言)在圖11中之剖面視圖中圖解說明之經覆晶安裝之LED 1180。如圖11中所展示，經覆晶安裝之LED 1180可具有一陽極1182、一陰極1184、一覆蓋層1186、一透明電極1188、一p型半導體(例如，氮化鍺(GaN))層1190、一n型半導體(例如，GaN)層1192、一基板(例如，藍寶石基板)層1194及/或一背側金屬(例如，一金錫合金(Au-Sn))層1196。圖12係展示於圖11中之經覆晶安裝之LED 1180之一仰視圖，且圖解說明當將經覆晶安裝之LED 1180安裝於矽基板116上時連接至光源安裝墊772及774之陽極1182及陰極1184。
儘管圖10圖解說明根據一項實施例之光源安裝墊772及774之佈局，但其他實施例可使用其他佈局，包含其他覆晶LED安裝墊佈局。舉例而言，圖13圖解說明根據矽基板116之一項可能替代實施例光源安裝墊772及774在矽基板116上之佈局。此外，矽基板116可藉助用於連接至不同光源之不同陽極及陰極佈局之不同光源安裝墊佈局來實施。
在某些實施例中，矽基板116可經組態以支援一或多個內部光偵測器110(亦即，製作於半導體基板116中之一或多個光偵測器)及一或多個外部光電二極體110。圖14圖解說明製作於經組態以支援第一內部光偵測器224a及第二內部光偵測器226a以及第一外部光偵測器224b及第二外部光偵測器226b之一矽基板116上之電路之功能塊之一例示性實施例。相對於圖6中所圖解說明之實施例，製作於圖14中所圖解說明之一矽基板116上之電路之功能塊之實施例之類比介面534可額外地包含一輸入多工器(MUX)1498。輸入MUX 1498可選擇性地提供第一內部光偵測器224a及第二內部光偵測器226a之輸出或第一外部光偵測器224b及第二外部光偵測器226b之輸出作為對比較器668及/或信號 MUX 666之輸出。
圖15圖解說明根據本發明之一項實施例包含感測器100及一感測器讀取器1500之一感測器系統之一實例。在圖15中所展示之實施例中，感測器100可植入於(舉例而言)一病患之手腕附近。舉例而言，如圖15中所展示，在一項非限制性實施例中，感測器100可植入於皮膚1502與皮下組織1504之間。在一非限制性實施例中，讀取器1500可如同一腕表佩戴於病患之手臂上。亦即，讀取器1500可附接至一錶帶1506。在某些實施例中，讀取器1500可與一習用表組合。在一非限制性實施例中，錶帶1506係一不透明錶帶，其可減少到達所植入之感測器100之環境光的量。然而，在其他實施例中，讀取器1500可不被佩戴或以其他方式附著至病患，且病患可僅藉由使得讀取器1500靠近病患之手腕而使得感測器100接近於讀取器1500。此外，在某些實施例中，感測器100可植入於病患身體之除病患手腕以外的一部分中，諸如(舉例而言)在手臂之一上部部分之腹部中。
在某些實施例中，感測器讀取器1500可包含一收發器1508、一處理器1510及/或一使用者介面1512。在一項實施例中，使用者介面1512可包含一液晶顯示器(LCD)，但在其他實施例中，可使用不同類型之顯示器。在某些實施例中，收發器1508可包含一電感元件，諸如(舉例而言)一線圈。收發器1508可產生一電磁波(例如，藉由使用一線圈)以感應感測器100之電感元件114中之一電流，其為感測器100供電。收發器1508亦可將資料(例如，命令)傳輸至感測器100。舉例而言，在一非限制性實施例中，收發器1508可藉由調變用於為感測器100供電之所產生電磁波(例如，藉由調變流過收發器1508之一線圈之電流)來傳輸資料。如上文所闡述，由讀取器1500產生之電磁波中之調變可由感測器100偵測/提取(例如，藉由資料提取器642)。此外，收發器1508可自感測器接收資料(例如，量測資訊)。舉例而言，在一非 限制性實施例中，收發器1508可藉由偵測感測器100所產生之電磁波中之調變(例如，藉由箝位/調變器646)、(例如)藉由偵測流過收發器1508之線圈之電流中之調變來接收資料。
在某些實施例中，處理器1510可將待傳輸至感測器100之資料輸出至收發器1508且可自收發器1508接收自感測器100接收之資料。在一項實施例中，處理器1510可在將待傳輸至感測器100之資料輸出至收發器1508以便傳輸之前串列化及編碼該資料。類似地，處理器1510可解碼及/或串列化自感測器100接收之資料。在某些實施例中，自感測器100接收之資料可係量測資訊，且處理器1510可處理該量測資訊以判定一分析物之一濃度。然而，在其他實施例中，感測器100可處理量測資訊以判定一分析物之一濃度，且自感測器100接收之資料可係該分析物之所判定濃度。在某些實施例中，處理器1510可致使使用者介面1512顯示表示該分析物之濃度之一值以使得一使用者(例如，病患、一醫生及/或其他人)可讀取該值。而且，在某些實施例中，處理器1510可自使用者介面1512接收使用者輸入(例如，針對一感測器讀取之一使用者請求，諸如一分析物之濃度)。
在某些實施例中，感測器讀取器1500可包含一或多個光偵測器。在一項實施例中，感測器讀取器1500可使用該一或多個光偵測器來偵測環境光，且若偵測到過多光，則經由使用者介面1512將一警報發佈至使用者。在某些實施例中，包含感測器讀取器1500及感測器100的系統可併入美國專利第7,157,723號中闡述之環境光偵測及警報發佈的方法，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。此外，在某些實施例中，感測器讀取器1500可包含一或多個輸入/輸出埠，達成在感測器讀取器1500與另一裝置(例如，一電腦)之間的資料(例如，追溯性資訊及/或量測資訊)傳輸及資料(例如，感測器命令及/或設置參數)接收。
在某些實施例中，諸如(舉例而言)在圖7至圖9中圖解說明之彼等實施例，其中電路776以及第一光偵測器224及第二光偵測器226可製作於半導體基板116中，半導體基板116可提供一定製積體電路，該定製積體電路將一光學感測器介面的全部功能性合併至一單晶片上，該單晶片僅需對外部被動組件(例如，電容器118)及/或一光源108(例如，LED)的最小連接。事實上，在某些實施例中，可將連接至製作於半導體基板116中之電路之感測器100之外部組件的數目減少至五個或少於五個(例如，一或多個電容器118、電感元件114及/或光源108)。此外，在某些實施例中，光源108亦可製作於半導體基板116中。減少之外部組件計數及連接數目之相關聯的減少可有助於改良感測器穩健性及/或降低製造複雜度。
根據本發明之態樣，製作於半導體基板116中之電路(其可包含一或多個光偵測器110及/或光源108)可提供一光學傳感，以及透過一遠端供電之無線介面接收及傳輸資料的能力。換言之，感測器100之功能性可包含遠端供電及雙向無線資料通信。製作於半導體基板116中之電路可具有透過其遠端供電的介面來檢驗所接收的電力以及檢驗經調節的電壓是否足以將電力供應至所有區塊的能力。
如上文所闡釋，在本發明之某些實施例中，製作於半導體基板116中之電路亦可具有執行檢驗各種區塊(例如，比較器668及/或ADC 664)在晶片之類比前端(例如，類比介面534)中之整合的能力。一或多個光偵測器110可將光提供至電流傳導，該電流傳導可進一步透過整合的比較器(例如，跨阻抗放大器)668及ADC 664來處理。類比介面534亦可具有一溫度傳感器670，該溫度傳感器在某些實施例中可係一基於帶隙的整合式溫度感測器。在某些實施例中，由於(例如，在一項實施例中)溫度傳感器670之輸出可與透過一或多個光偵測器110接收之螢光資訊一起處理，因此溫度傳感器670可將溫度提供為一獨立 量測及/或提供用於光學或系統補償。
在某些實施例中，在量測控制器532之控制下起作用之類比介面534可執行一量測序列(例如，量測命令執行程序1700，其係在下文參照圖17及圖18來闡述)且然後將結果報告給感測器讀取器1500。在一項實施例中，該量測序列可係一預載序列(亦即，一預儲存時序序列)。在某些實施例中，該量測序列可具有：針對來自第一光偵測器224之一或多個量測之多個時槽，來自第二光偵測器226之一或多個量測。比較來自第一光偵測器224與第二光偵測器226之電流之一或多個不同量測，矽基板116及/或感測器100之一或多個溫度量測，一或多個場電流量測(亦即，透過電感元件114接收之入射電力之量測)，一或多個激發電流源調節量測(亦即，用以檢驗光源108是否在調節中之量測)，一或多個電壓量測及/或一或多個偵錯量測以確保類比介面543之各種組件塊之正確功能性。在各種實施例中，感測器100可用於針對一遠端請求之量測在命令時進行連續讀出及/或加電。
在某些實施例中，此等量測中之每一者可透過ADC 664數位化，ADC 664亦可製作於半導體基板116中。由於ADC 664可將一或多個類比量測轉換成數位量測，因此在某些實施例中，雙向無線資料通信可係雙向、數位無線資料通信。數位資料通信可相對於類比資料通信而具有一改良的信號完整性，且在某些實施例中，感測器100可與類比資料通信相反僅利用數位資料通信。在一非限制性實施例中，根據包含一檢驗和之一習知協定來傳輸資料之全部或一部分。
圖16圖解說明根據本發明之一實施例可由光學感測器100執行之一例示性感測器控制程序1600，其中可將光學感測器100(舉例而言)植入於一有生命的動物(例如，一有生命的人類)內。感測器控制程序1600可以一步驟1602開始，其中以無線方式接收一或多個命令及電力。在一項實施例中，電力可呈感測器100可接收之一經調變電磁波 之形式。經調變電磁波可感應電感元件114中之一電流，且輸入/輸出電路530可將所感應電流轉換成電力供用於操作感測器100且自所感應電流提取及解碼命令。在一非限制性實施例中，整流器640可用於將所感應電流轉換成用於感測器100之操作電力，資料提取器642可自電感元件114中感應之電流提取資料，解碼器/串列化器650可解碼及串列化所提取資料，且命令解碼器/資料編碼器652可解碼來自經解碼及經串列化之所提取資料之一或多個命令。然後可經由資料與控制匯流排654將該一或多個經解碼命令發送至量測控制器532。在某些實施例中，可由感測器讀取器1500之收發器1508傳輸由感測器100接收之一或多個命令及電力。
在步驟1604中，光學感測器100可執行所接收命令。舉例而言，在一項實施例中，光學感測器100可在量測控制器532控制下執行所接收命令。在下文參照圖17至圖20闡述在步驟1602中可由光學感測器100執行以執行所接收命令之實例性命令執行程序。
可由感測器100接收及執行之命令之實例可包含量測命令、獲得結果命令及/或獲得追溯性資訊命令。量測命令之實例可包含：量測序列命令(亦即，用以執行一量測序列且在完成該序列之後傳輸所得量測資訊之命令)、量測與儲存命令(亦即，用以執行一量測序列且在完成該序列之後儲存所得量測資訊而不傳輸所得量測資訊之命令)及/或單個量測命令(亦即，用以執行一單個量測之命令)。單個量測命令可係用以儲存及/或傳輸由單個量測導致的量測資訊之命令。該等量測命令可或可不包含設置參數(亦即，校準資訊)。不具有設置參數之量測命令可(舉例而言)使用所儲存設置參數(例如，在非揮發性儲存媒體660中)來執行。其他量測命令(諸如用以儲存及傳輸所得量測資訊之量測命令)亦係可能的。可由感測器100接收及執行之命令亦可包含用以更新所儲存之設置參數之命令。以上闡述之命令實例並非窮盡可 由感測器100接收及執行之所有命令，感測器100能夠接收及執行以上所列舉之命令中之一或多者及/或一或多個其他命令。
圖17圖解說明根據本發明之一實施例可在感測器控制程序1600之步驟1604中由光學感測器100執行以執行由光學感測器100接收之一量測命令之一量測命令執行程序1700。量測命令執行程序1700可以一步驟1702開始，其中判定以無線方式接收之電力是否足以執行所接收之量測命令。換言之，在步驟1702中，感測器100可判定可感應電感元件114中之一電流之電磁場或電磁波是否足夠強以產生足以用於執行所接收之量測命令之操作電力，該所接收之量測命令可如下文所闡述包含使用光源108以輻照指示劑分子104。在一項實施例中，步驟1702可由一場強度量測電路執行，該場強度量測電路可係量測控制器532之部分或可係電路776在矽基板116上之一單獨組件。
在某些實施例中，若感測器100在步驟1702中判定以無線方式接收之電力不足以執行所接收之量測命令，則量測命令執行程序1700可進行至一步驟1704，其中感測器100可傳輸(例如，藉助於輸入/輸出電路530及電感元件114)指示以無線方式接收之電力不足以執行所接收之量測命令之資料。在某些實施例中，該不充足電力資料可僅指示該電力不充足，但在其他實施例中，該不充足電力資料可指示當前正接收之用以執行所接收量測命令所需要之電力之百分比。
在一項實施例中，在偵測到所接收電力不充足時，量測控制器532可將不充足電力資料輸出至資料與控制匯流排654。資料與控制匯流排654可將該不充足電力資料傳送至命令解碼器/資料編碼器652，命令解碼器/資料編碼器可編碼該不充足電力資料。資料串列化器656可串列化經編碼之不充足電力資料。編碼器658可編碼經串列化之不充足電力資料。箝位/調變器646可隨經編碼之不充足電力資料而變地調變流過電感元件114(例如，線圈220)之電流。以此方式，經編碼之 不充足電力資料可由電感元件114以無線方式傳輸為一經調變電磁波。在某些實施例中，由感測器100以無線方式傳輸之經編碼不充足電力資料可由感測器讀取器1500接收，該感測器讀取器可在使用者介面1512上顯示一訊息，指示由感測器100接收之電力不充足及/或所接收電力不充足之程度。
在某些實施例中，若感測器100在步驟1702中判定以無線方式接收之電力足以執行所接收之量測命令，則量測命令執行程序1700可進行至一步驟1706，其中可執行一量測與轉換程序。舉例而言，該量測與轉換程序可在量測控制器532之控制下藉由類比介面534執行。在一項實施例中，量測與轉換序列可包含產生一或多個類比量測(例如，使用溫度傳感器670、光源108、第一光偵測器224、第二光偵測器226及/或比較器668中之一或多者)且將該一或多個類比量測轉換成一或多個數位量測(例如，使用ADC 664)。在下文參照圖18進一步闡述可在步驟1706中執行之量測轉換程序之一項實例。
在步驟1708處，光學感測器100可根據在步驟1706中執行之量測與轉換序列期間產生之一或多個數位量測而產生量測資訊。取決於在步驟1706中產生之一或多個數位量測，該量測資訊可指示在植入有感測器100之一介質中之一分析物之存在及/或濃度。在一項實施例中，在步驟1706中，量測控制器532可接收一或多個數位量測且產生量測資訊。
在步驟1710處，光學感測器100可判定是否應儲存在步驟1708中產生之量測資訊。在某些實施例中，量測控制器532可判定是否應儲存該量測資訊。在一項實施例中，量測控制器532可基於所接收之量測命令來判定是否應儲存該量測資訊。舉例而言，若該量測命令係一量測與儲存命令或包含儲存所得量測資訊之其他量測命令，則量測控制器532可判定應儲存在步驟1708中產生之量測資訊。否則，若該量 測命令係一量測序列命令或不包含儲存所得量測資訊之其他量測命令，則量測控制器532可判定不應儲存在步驟1708中產生之量測資訊。
在某些實施例中，若感測器100在步驟1710中判定應儲存在步驟1708中產生之量測資訊，則量測命令執行程序1700可進行至一步驟1712，其中感測器100可儲存該量測資訊。在一項實施例中，在判定應儲存在步驟1708中產生之量測資訊之後，量測控制器532可將該量測資訊輸出至資料與控制匯流排654，該資料與控制匯流排可將該量測資訊傳送至非揮發性儲存媒體660。非揮發性儲存媒體660可儲存所接收之量測資訊。在某些實施例中，量測控制器532可將該量測資訊欲儲存於非揮發性儲存媒體660中之一位址連同該量測資訊一起輸出。在某些實施例中，非揮發性儲存媒體660可組態為一先進先出(FIFO)或後進先出(LIFO)記憶體。
在某些實施例中，若感測器100在步驟1710中判定不應儲存在步驟1708中產生之量測資訊，或在於步驟1712中儲存量測資訊之後，量測命令執行程序1700可進行至一步驟1714，其中光學感測器100可判定是否應傳輸在步驟1708中產生之量測資訊。在某些實施例中，量測控制器532可判定是否應傳輸該量測資訊。在一項實施例中，量測控制器532可基於所接收之量測命令來判定是否應傳輸該量測資訊。舉例而言，若該量測命令係一量測序列命令或包含傳輸所得量測資訊之其他量測命令，則量測控制器532可判定應傳輸在步驟1708中產生之量測資訊。否則，若該量測命令係一量測與儲存命令或不包含傳輸所得量測資訊之其他量測命令，則量測控制器532可判定不應傳輸在步驟1708中產生之量測資訊。
在某些實施例中，若感測器100在步驟1714中判定應傳輸在步驟1708中產生之量測資訊，則量測命令執行程序1700可進行至一步驟 1716，其中感測器100可傳輸該量測資訊。在一項實施例中，在判定應傳輸在步驟1708中產生之量測資訊之後，量測控制器532可將該量測資訊輸出至資料與控制匯流排654。資料與控制匯流排654可將該量測資訊傳送至命令解碼器/資料編碼器652，該命令解碼器/資料編碼器可編碼該量測資訊。資料串列化器656可串列化該經編碼之量測資訊。編碼器658可編碼該經串列化之量測資訊。箝位/調變器646可隨經編碼之量測資訊而變地調變流過電感元件114(例如，線圈220)之電流。以此方式，經編碼之量測資訊可由電感元件114以無線方式傳輸為一經調變電磁波。在某些實施例中，由感測器100以無線方式傳輸之經編碼量測資訊可由感測器讀取器1500接收，該感測器讀取器可顯示表示分析物之濃度之一值以使得一使用者(例如，病患、一醫生及/或其他人)可讀取該值。
在某些實施例中，在感測器100(a)在步驟1704中傳輸不充足電力資料、(b)在步驟1714中判定不應傳輸在步驟1708中產生之量測資訊或(c)在步驟1716中傳輸量測資訊之後，可完成可在感測器控制程序1600之步驟1604中由光學感測器100執行以執行由光學感測器100接收之一量測命令之量測命令執行程序1700，且同時感測器控制程序1600可返回至步驟1602。
圖18圖解說明根據本發明之一實施例之一量測與轉換程序1800，該量測與轉換程序係可在量測命令執行程序1700之步驟1706中執行之量測與轉換程序之一實例。
在步驟1802處，感測器100可根據所接收之量測命令來載入設置參數(亦即，校準資訊)用於執行一或多個量測。舉例而言，在一項實施例中，量測控制器532可藉由用該等設置參數來設置類比介面534之一或多個組件(例如，光源108、第一光偵測器224、第二光偵測器226、比較器668及/或溫度傳感器534)而載入一或多個設置參數。在 某些實施例中，非揮發性儲存媒體660可儲存所儲存之設置參數。進一步地，如以上所提及，在某些實施例中，量測命令可或可不包含設置參數。在一非限制性實施例中，若量測命令包含一或多個設置參數，則量測控制器532可用包含於量測命令中之該一或多個設置參數來設置類比介面534之一或多個組件。然而，若量測命令不包含一或多個設置參數，則量測控制器532可獲得儲存於非揮發性儲存媒體660中之所儲存設置參數，且用自非揮發性儲存媒體660獲得之所儲存設置參數來設置類比介面534之一或多個組件。
在步驟1804處，感測器100可判定是執行一單個量測還是執行一量測序列。在某些實施例中，量測控制器532可藉由參考所接收之量測命令來做出單個量測對量測序列判定(亦即，該量測命令係執行一單個量測抑或執行一量測序列？)。舉例而言，在某些實施例中，若量測命令係一量測序列命令、一量測與儲存命令或針對一量測序列之其他命令，則量測控制器532可判定應執行一量測序列。然而，若該量測命令係一單個量測命令，則量測控制器532可判定應執行一單個量測。
在某些實施例中，若感測器100在步驟1804中判定應執行一量測序列，則感測器100可執行量測與轉換程序1800之量測與轉換序列步驟1806至1820。然而，在其他實施例中，感測器100可執行量測與轉換序列步驟1806至1820之一部分及/或額外量測與轉換序列步驟。
在步驟1806處，感測器100可執行一光源偏壓量測與轉換。舉例而言，在某些實施例中，當接通光源108時(亦即，當光源108在量測控制器532之控制下發射激發光且輻照指示劑分子104時)，類比介面534可產生一類比光源偏壓量測信號。在一項實施例中，ADC 664可將該類比光源偏壓量測信號轉換成一數位光源偏壓量測信號。量測控制器532可接收該數位光源偏壓量測信號且根據所接收之數位光源偏 壓量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。在一非限制性實施例中，類比介面534可藉由對饋送光源108之電流源輸出中之電壓及電流取樣來產生類比光源偏壓量測信號。
在步驟1808處，感測器100可執行一光源接通溫度量測與轉換。舉例而言，在某些實施例中，當光源108接通時(亦即，當光源108在量測控制器532之控制下發射激發光且輻照指示劑分子104時)，類比介面534可產生指示感測器100之一溫度之一第一類比溫度量測信號。在一項實施例中，溫度傳感器670可在光源108接通時產生第一類比溫度量測信號。ADC 664可將該第一類比溫度量測信號轉換成一第一數位溫度量測信號。量測控制器532可接收第一數位溫度量測信號且根據所接收之第一數位溫度量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。
在步驟1810處，感測器100可執行一第一光偵測器量測與轉換。舉例而言，在某些實施例中，當光源108接通時(亦即，當光源108在量測控制器532之控制下發射激發光且輻照指示劑分子104時)，第一光偵測器224可產生指示由第一光偵測器224接收之光量之一第一類比光量測信號，且將該第一類比光量測信號輸出至信號MUX 666。信號MUX 666可選擇第一類比光量測信號，且ADC 664可將該第一類比光量測信號轉換成一第一數位光量測信號。量測控制器532可接收該第一數位光量測信號且根據所接收之第一數位光量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。
在一非限制性實施例中，第一光偵測器224可係一信號通道之一部分，由第一光偵測器224接收之光可由貫穿指示劑膜片106'分佈之指示劑分子104發射，且第一類比光量測信號可係一指示劑量測。
在步驟1812處，感測器100可執行一第二光偵測器量測與轉換。舉例而言，在某些實施例中，當光源108接通時(亦即，當光源108在 量測控制器532之控制下發射激發光且輻照指示劑分子104時)，第二光偵測器226可產生指示由第二光偵測器226接收之光量之一第二類比光量測信號，且將該第二類比光量測信號輸出至信號MUX 666。信號MUX 666可選擇第二類比光量測信號，且ADC 664可將第二類比光量測信號轉換成一第二數位光量測信號。量測控制器532可接收第二數位光量測信號且根據所接收之第二數位光量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。
在一非限制性實施例中，第二光偵測器226可係一參考通道之一部分，由第二光偵測器226接收之光可由貫穿參考膜片106"分佈之指示劑分子104發射，且第二類比光量測信號可係一參考量測。
在步驟1814處，感測器100可執行一差異量測與轉換。舉例而言，在某些實施例中，當光源108接通時(亦即，當光源108在量測控制器532之控制下發射激發光且輻照指示劑分子104時)，(i)第一光偵測器224可產生指示由第一光偵測器224接收之光量之一第一類比光量測信號；及(ii)第二光偵測器226可產生指示由第二光偵測器226接收之光量之一第二類比光量測信號。比較器668可接收第一及第二類比光量測信號且產生指示該第一類比光量測信號與該第二類比光量測信號之間的一差異之一類比光差異量測信號。比較器668可將該類比光差異量測信號輸出至信號MUX 666。信號MUX 666可選擇該類比光差異量測信號且ADC 664可將該類比光差異量測信號轉換成一數位光差異量測信號。量測控制器532可接收該數位光差異量測信號且根據該所接收之數位光差異量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。
在一非限制性實施例中，第一光偵測器224可係一信號通道之一部分，第二光偵測器226可係一參考通道之一部分，且類比光差異量測信號可指示由以下兩者發射之光的差異：(a)指示劑分子104，其貫 穿指示劑膜片106'分佈且受植入有感測器100之介質中之一分析物之濃度影響，及(b)指示劑分子104，其貫穿參考膜片106"分佈且不受植入有感測器100之介質中之分析物之濃度影響。
在步驟1816處，感測器100可執行一第二光偵測器環境量測與轉換。舉例而言，在某些實施例中，當光源108關閉時(亦即，當光源108在量測控制器532之控制下不發射光時)，第二光偵測器226可產生指示由第二光偵測器226接收之光量之一第二類比環境光量測信號，且將該第二類比環境光量測信號輸出至信號MUX 666。信號MUX 666可選擇第二類比環境光量測信號，且ADC 664可將該第二類比環境光量測信號轉換成一第二數位環境光量測信號。量測控制器532可接收該第二數位環境光量測信號且根據所接收之第二數位環境光量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。
在一非限制性實施例中，第二光偵測器226可係一參考通道之一部分，由第二光偵測器226接收之光可由貫穿參考膜片106"分佈之指示劑分子104發射，且第二類比環境光量測信號可係一環境參考量測。
在步驟1818處，感測器100可執行一第一光偵測器環境量測與轉換。舉例而言，在某些實施例中，當光源108關閉時(亦即，當光源108在量測控制器532之控制下不發射光時)，第一光偵測器224可產生指示由第一光偵測器224接收之光量之一第一類比環境光量測信號，且將該第一類比環境光量測信號輸出至信號MUX 666。信號MUX 666可選擇該第一類比環境光量測信號，且ADC 664可將該第一類比環境光量測信號轉換成一第一數位環境光量測信號。量測控制器532可接收該第一數位環境光量測信號且根據所接收之第一數位環境光量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。
在一非限制性實施例中，第一光偵測器224可係一信號通道之一 部分，由第一光偵測器224接收之光可由貫穿指示劑膜片106'分佈之指示劑分子104發射，且第一類比環境光量測信號可係一環境指示劑量測。
在步驟1820處，感測器100可執行一光源關閉溫度量測與轉換。 舉例而言，在某些實施例中，當光源108關閉時(亦即，當光源108在量測控制器532之控制下不發射光時)，類比介面534可產生指示感測器100之一溫度之一第二類比溫度量測信號。在一項實施例中，溫度傳感器670可在光源108關閉時產生第二類比溫度量測信號。ADC 664可將第二類比溫度量測信號轉換成一第二數位溫度量測信號。量測控制器532可接收該第二數位溫度量測信號且根據該所接收之第二數位溫度量測信號產生(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)量測資訊。
相應地，在其中執行量測與轉換程序1800之序列步驟1806至1820之一實施例中，量測控制器532可根據以下各項產生量測資訊：(i)第一數位溫度量測信號，(ii)第一數位光量測信號；(iii)第二數位光量測信號；(iv)數位光差異量測信號；(v)第二數位溫度量測信號；(vi)第一數位環境光量測信號；及(vii)第二數位環境光量測信號。在一非限制性實施例中，由感測器100之量測控制器532及/或感測器讀取器1500執行之分析物之濃度之計算可包含自對應數位光量測信號減去數位環境光信號。分析物之濃度計算亦可包含錯誤偵測。在某些實施例中，量測控制器532可併入有用於減弱環境光之效應之方法，諸如(舉例而言)在美國專利第7,227,156號中闡述之彼等方法，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。在某些實施例中，量測控制器532可產生僅包括自類比介面534接收之數位量測信號之量測資訊。然而，在其他實施例中，量測控制器532可處理自類比介面534接收之數位信號且判定(亦即，計算及/或估計)植入有感測器100之介質中之一 分析物之濃度，且該量測資訊可額外地或替代地包含所判定濃度。
在某些實施例中，若感測器100在步驟1804中判定應執行一量測序列，則量測與轉換程序1800可進行至一步驟1822，其中執行一單個量測與轉換。在某些實施例中，基於所接收之量測命令，在步驟1822中執行之單個量測與轉換可係在步驟1806至1820中執行之量測與轉換中之任一者。相應地，在其中執行量測與轉換程序1800之步驟1822之一實例中，量測控制器532可接收僅一個數位量測信號，且在一項實施例中，由量測控制器532產生之量測資訊(例如，在量測命令執行程序1700之步驟1708中)可僅係由量測控制器接收之一個數位量測信號。
在某些實施例中，可在步驟1806之執行之前接通光源108且可在步驟1814之執行之後才關斷光源108。然而，此並非必需的。舉例而言，在其他實施例中，可在步驟1806至1814之量測部分期間接通光源108且在步驟1806至1814之轉換部分期間關斷光源108。
此外，儘管圖18圖解說明量測與轉換程序1800之一項可能序列，但未必以任一特定序列執行量測與轉換程序1800之步驟1806至1820。舉例而言，在一項替代實施例中，可以一不同次序執行光量測與轉換步驟1806至1814(例如，1808、1812、1814、1810、1806)，及/或可以一不同次序執行環境光量測與轉換步驟1816至1820(例如，1818、1820、1816)。在某些實施例中，光源接通溫度量測可用於在每一個別量測中提供一誤差旗標(例如，藉由使用一比較器來比較光源接通溫度量測與臨限值)。在另一替代實施例中，可在光量測與轉換步驟1806至1814之前執行環境光量測與轉換步驟1816至1820。在另一替代實施例中，可以其中在執行光量測與轉換步驟1806至1814及環境光量測與轉換步驟1816至1820中之一者之一或多個步驟之前完成另一者之所有步驟之一序列(例如，在一項實施例中，可以序列1806、 1808、1810、1818、1816、1812、1814、1820來執行步驟1806至1820)執行量測與轉換程序1800之步驟1806至1820。
圖21A及圖21B圖解說明參照圖18闡述之量測與轉換程序1800之一例示性實施例之時序。
圖19圖解說明根據本發明之一實施例可在感測器控制程序1600之步驟1604中由光學感測器100執行以執行由光學感測器100接收之一獲得結果命令之一獲得結果命令執行程序1900。量測命令執行程序1900可以一步驟1902開始，其中擷取所儲存之量測資訊。舉例而言，可在圖17中展示之量測命令執行程序1700之步驟1712期間儲存所擷取之量測資訊。在某些實施例中，將量測資訊儲存於非揮發性儲存媒體660中。回應於來自量測控制器532之一請求，非揮發性儲存媒體660可將所儲存之量測資訊輸出至資料與控制匯流排654。在某些實施例中，資料與控制匯流排654可將所擷取之量測資訊傳送至量測控制器532。然而，在替代實施例中，資料與控制匯流排654可將所擷取量測資訊傳送至命令解碼器/資料編碼器652而不首先將所擷取量測資訊傳送至量測控制器532。
在某些實施例中，非揮發性儲存媒體660可將最近儲存至非揮發性儲存媒體660之量測資訊輸出至資料與控制匯流排654。在某些替代實施例中，非揮發性儲存媒體660可將儲存至非揮發性儲存媒體660之最舊量測資訊輸出至資料與控制匯流排654。在其他替代實施例中，非揮發性儲存媒體660可將由量測控制器532具體請求之量測資訊輸出至資料與控制匯流排654(例如，藉由用一讀取請求發送至非揮發性儲存媒體660之一位址)。
在擷取所儲存量測資訊之後，獲得結果命令執行程序1900可進行至一步驟1904，其中感測器100可傳輸所擷取之量測資訊。在一項實施例中，量測控制器532可將所擷取之量測資訊輸出至資料與控制 匯流排654。資料與控制匯流排654可將量測資訊傳送至命令解碼器/資料編碼器652，命令解碼器/資料編碼器652可編碼所擷取之量測資訊。資料串列化器656可串列化經編碼之所擷取量測資訊。編碼器658可編碼經串列化之所擷取量測資訊。箝位/調變器646可隨經編碼之所擷取量測資訊而變地調變流過電感元件114(例如，線圈220)之電流。以此方式，經編碼之所擷取量測資訊可由電感元件114以無線方式傳輸為一經調變電磁波。在某些實施例中，可由感測器讀取器1500接收由感測器100以無線方式傳輸之經編碼的所擷取量測資訊。
圖20圖解說明根據本發明之一實施例可在感測器控制程序1600之步驟1604中由光學感測器100執行以執行由光學感測器100接收之一獲得識別資訊命令之一獲得識別資訊命令執行程序2000。獲得識別資訊命令執行程序2000可以一步驟2002開始，其中擷取所儲存之識別資訊。在某些實施例中，將識別資訊儲存於非揮發性儲存媒體660中。回應於來自量測控制器532之一請求，非揮發性儲存媒體660可將識別資訊輸出至資料與控制匯流排654。在某些實施例中，資料與控制匯流排654可將所擷取之識別資訊傳送至量測控制器532。然而，在替代實施例中，資料與控制匯流排654可將所擷取之識別資訊傳送至命令解碼器/資料編碼器652而不首先將所擷取之識別資訊傳送至量測控制器532。
在擷取所儲存之識別資訊之後，獲得識別資訊命令執行程序2000可進行至一步驟2004，其中感測器100可傳輸所擷取之識別資訊。在一項實施例中，量測控制器532可將所擷取之識別資訊輸出至資料與控制匯流排654。資料與控制匯流排654可將識別資訊傳送至命令解碼器/資料編碼器652，命令解碼器/資料編碼器652可編碼該識別資訊。資料串列化器656可串列化經編碼之識別資訊。編碼器658可編碼經串列化之識別資訊。箝位/調變器646可隨經編碼之所擷取識別資 訊而變地調變流過電感元件114(例如，線圈220)之電流。以此方式，經編碼之識別資訊可由電感元件114以無線方式傳輸為一經調變電磁波。在某些實施例中，可由感測器讀取器1500接收由感測器100以無線方式傳輸之經編碼識別資訊。
感測器100可能夠執行由感測器接收之其他命令。舉例而言，感測器100可執行一設置參數更新執行程序，該設置參數更新執行程序可在感測器控制程序1600之步驟1604中由光學感測器100執行以執行一命令來更新設置參數。在某些實施例中，設置參數更新執行程序可替換儲存於非揮發性儲存媒體660中之一或多個設置參數(亦即，初始化資訊)。在一項實施例中，在接收一命令以更新設置參數時，量測控制器532可將與該命令一起接收之一或多個設置參數輸出至資料與控制匯流排654，資料與控制匯流排654可將設置參數傳送至非揮發性儲存媒體660。非揮發性儲存媒體660可儲存所接收之設置參數。在一非限制性實施例中，所接收之設置參數可替換先前儲存於非揮發性儲存媒體660中之一或多個設置參數。
上文已參照圖式充分闡述本發明之實施例。儘管已基於此等較佳實施例來闡述本發明，但熟習此項技術者將顯而易見，可在本發明之精神及範疇內對所闡述之實施例做出特定修改、變化及替代建構。
116‧‧‧半導體基板/矽基板
530‧‧‧輸入/輸出電路
532‧‧‧量測控制器
534‧‧‧類比介面/溫度傳感器
536‧‧‧輸入/輸出前端塊
538‧‧‧輸入/輸出控制器

Claims (41)

  1. 一種用於植入於一有生命之動物體內且量測該有生命動物體內之一介質中之一分析物之一濃度的光學感測器，該光學感測器包括：指示劑分子，其具有回應於該分析物之該濃度之一光學特性，該等指示劑分子經組態以當該光學感測器被植入於該有生命的動物體內時與該有生命的動物體內之該介質中之該分析物交互作用；一半導體基板；一第一光偵測器，其安裝於該半導體基板上或製作於其中，且經組態以輸出指示由該第一光偵測器接收之光之量之一第一類比光量測信號；一第二光偵測器，其安裝於該半導體基板上或製作於其中，且經組態以輸出指示由該第二光偵測器接收之光之量之一第二類比光量測信號，其中該第一光偵測器及該第二光偵測器係相對於在該第一光偵測器與該第二光偵測器之間延伸之一中心線對稱地配置；一光源，其經組態以將激發光自一發射點發射至該等指示劑分子，該發射點對準在該第一光偵測器與該第二光偵測器之間延伸之該中心線上；一溫度傳感器，其安裝於該半導體基板上或製作於其中，且經組態以輸出指示該光學感測器之一溫度之一類比溫度量測信號；一比較器，其製作於該半導體基板中，且經組態以輸出指示該第一類比光量測信號與該第二類比光量測信號之間之一差異 之一類比光差異量測信號；一類比轉數位轉換器(ADC)，其製作於該半導體基板中，且經組態以：(i)將該類比溫度量測信號轉換成一數位溫度量測信號；(ii)將該第一類比光量測信號轉換成一第一數位光量測信號；(iii)將該第二類比光量測信號轉換成一第二數位光量測信號；及(iv)將該類比光差異量測信號轉換成一數位光差異量測信號；一電感元件；一輸入/輸出電路，其製作於該半導體基板中，且經組態以經由該電感元件以無線方式傳輸量測資訊，且經由該電感元件以無線方式接收一量測命令及電力；及一量測控制器，其製作於該半導體基板中，且經組態以：(i)根據該量測命令，控制該光源；(ii)根據以下各項來產生該量測資訊：(a)該數位溫度量測信號；(b)該第一數位光量測信號；(c)該第二數位光量測信號；及(d)該數位光差異量測信號；及(iii)控制該輸入/輸出電路，以便以無線方式傳輸該量測資訊。
  2. 如請求項1之光學感測器，其中該光學感測器係一化學或生化感測器。
  3. 如請求項1之光學感測器，其中該第一光偵測器及該第二光偵測器係製作於該半導體基板中。
  4. 如請求項3之光學感測器，其中該第一光偵測器及該第二光偵測器係已使用一互補金屬氧化物半導體(CMOS)製程單體形成於該半導體基板中之光電二極體。
  5. 如請求項1之光學感測器，進一步包括光源安裝墊，該等光源安 裝墊係在該半導體基板上，且經組態以使得當該光源安裝於該等光源安裝墊上時具有對準在該第一光偵測器與該第二光偵測器之間延伸之該中心線上之一發射點；且其中該光源係安裝於該等光源安裝墊上。
  6. 如請求項1之光學感測器，進一步包括電分離該第一光偵測器與該第二光偵測器之一隔離槽。
  7. 如請求項1之光學感測器，進一步包括製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體。
  8. 如請求項7之光學感測器，其中該非揮發性儲存媒體已在其中儲存有量測校準資訊，且該量測控制器經組態以根據該量測命令及該量測校準資訊來控制該光源。
  9. 如請求項7之光學感測器，其中該非揮發性儲存媒體已在其中儲存有識別資訊，該輸入/輸出電路經組態以經由該電感元件以無線方式傳輸該識別資訊，且該量測控制器經組態以控制該輸入/輸出電路，以便以無線方式傳輸該識別資訊。
  10. 如請求項1之光學感測器，其中該溫度傳感器係製作於該半導體基板中之一基於帶隙的溫度傳感器。
  11. 如請求項1之光學感測器，其中該比較器係一跨阻抗放大器。
  12. 如請求項1之光學感測器，其中該輸入/輸出電路包括製作於該半導體基板中之一整流器。
  13. 如請求項12之光學感測器，其中該整流器係一肖特基二極體。
  14. 如請求項1之光學感測器，其中該量測資訊係數位量測資訊。
  15. 如請求項1之光學感測器，其中該等指示劑分子係信號通道指示劑分子，且該光學感測器進一步包括參考通道指示劑分子，該等參考通道指示劑分子經組態以當該光學感測器被植入於該有生命的動物體內時不與該有生命的動物體內之該介質中之該分 析物交互作用；其中該光源經組態以於接通時將該激發光發射至該等信號通道指示劑分子及參考通道指示劑分子，該第一光偵測器經組態以接收由該等信號通道指示劑分子發射的激發光，且該第二光偵測器經組態以接收由該等參考通道指示劑分子發射的激發光。
  16. 如請求項1之光學感測器，其中該有生命的動物係一有生命的人類。
  17. 如請求項1之光學感測器，其中該介質係組織間隙液。
  18. 如請求項17之光學感測器，其中該分析物係葡萄糖。
  19. 如請求項17之光學感測器，其中該分析物係氧。
  20. 如請求項1之光學感測器，其中該介質係血液。
  21. 如請求項1之光學感測器，其中該等指示劑分子係螢光指示劑分子。
  22. 如請求項1之光學感測器，其中該光學感測器具有准許將該感測器植入於該有生命之動物體內之一大小及形狀，且其中該量測資訊指示該有生命之動物體內之該介質中之該分析物之該濃度。
  23. 如請求項1之光學感測器，其中該電感元件包括一線圈。
  24. 如請求項1之光學感測器，其中該電感元件進一步包括一鐵磁體芯，且該線圈形成於該鐵磁體芯上。
  25. 一種控制植入於一有生命之動物體內之一光學感測器以量測該有生命之動物體內之一介質中之一分析物之一濃度的方法，該方法包括：(a)藉助植入於該有生命之動物體內之該光學感測器之一電感元件及一輸入/輸出電路來以無線方式接收一量測命令及電力， 其中該輸入/輸出電路係製作於該光學感測器之一半導體基板中；(b)在接收該量測命令之後，一或多次地接通及關斷該光學感測器之一光源，其中該光源經組態以於接通時用激發光輻照具有回應於該分析物之該濃度之一光學特性的指示劑分子，該等指示劑分子經組態以於該光學感測器被植入於該有生命之動物體內時與該有生命之動物體內之該介質中之該分析物交互作用；(c)當接通該光源時：(i)藉助安裝於該半導體基板上或製作於其中之一溫度傳感器，產生指示該光學感測器之一溫度之一第一類比溫度量測信號；(ii)藉助安裝於該半導體基板上或製作於其中之一第一光偵測器，產生指示由該第一光偵測器接收之光之量之一第一類比光量測信號；(iii)藉助安裝於該半導體基板上或製作於其中之一第二光偵測器，產生指示由該第二光偵測器接收之光之量之一第二類比光量測信號；及(iv)藉助製作於該半導體基板中之一比較器，產生指示該第一類比光量測信號與該第二類比光量測信號之間之一差異之一類比光差異量測信號；及(d)當關斷該光源時：(i)藉助於該溫度傳感器，產生指示該光學感測器之一溫度之一第二類比溫度量測信號；(ii)藉助於該第一光偵測器，產生指示由該第一光偵測器接收之光之該量之一第一類比環境光量測信號；及 (iii)藉助於該第二光偵測器，產生指示由該第二光偵測器接收之光之該量之一第二類比環境光量測信號；(e)當接通或關斷該光源時：(i)藉助製作於該半導體基板中之一類比轉數位轉換器(ADC)，將該第一類比溫度量測信號轉換成一第一數位溫度量測信號；(ii)藉助於該ADC，將該第一類比光量測信號轉換成一第一數位光量測信號；(iii)藉助於該ADC，將該第二類比光量測信號轉換成一第二數位光量測信號；(iv)藉助於該ADC，將該類比光差異量測信號轉換成一數位光差異量測信號；(v)藉助於該ADC，將該第二類比溫度量測信號轉換成一第二數位溫度量測信號；(vi)藉助於該ADC，將該第一類比環境光量測信號轉換成一第一數位環境光量測信號；及(vii)藉助於該ADC，將該第二類比環境光量測信號轉換成一第二數位環境光量測信號；(f)藉助製作於該半導體基板中之一量測控制器，根據以下各項來產生量測資訊：(i)該第一數位溫度量測信號；(ii)該第一數位光量測信號；(iii)該第二數位光量測信號；(iv)該數位光差異量測信號；(v)該第二數位溫度量測信號；(vi)該第一數位環境光量測信號；及(vii)該第二數位環境光量測信號；及(g)藉助於該輸入/輸出電路及該電感元件來傳輸該量測資訊；其中在將該光學感測器植入於該有生命之動物體內時執行步驟(a)至步驟(g)，且該量測資訊指示該有生命之動物體內之該介 質中之該分析物之該濃度。
  26. 如請求項25之方法，其中該光學感測器係一化學或生化感測器。
  27. 如請求項25之方法，進一步包括：讀取儲存於製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體中之校準資訊；及根據該校準資訊來控制該光源。
  28. 如請求項25之方法，進一步包括：藉助於該輸入/輸出電路及該電感元件，傳輸儲存於製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體中的識別資訊。
  29. 如請求項25之方法，進一步包括：當接通該光源時，產生一類比光源偏壓量測信號；及當接通或關斷該光源時，藉助該ADC將該類比光源偏壓量測信號轉換成一數位光源偏壓量測信號；其中根據該數位光源偏壓量測信號來產生該量測資訊。
  30. 如請求項之方法25，進一步包括藉助於一場強度量測電路來判定該以無線方式接收的電力是否足以執行步驟(b)至步驟(g)。
  31. 如請求項25之方法，其中該等指示劑分子係信號通道指示劑分子，且該方法進一步包括：用該光源在接通時發射之激發光來輻照該光學感測器之該等信號通道指示劑分子及參考通道指示劑分子，其中該等參考通道指示劑分子經組態以於該光學感測器被植入於該有生命之動物體內時，不與該有生命之動物體內之該介質中之該分析物交互作用；由該第一光偵測器接收由該等信號通道指示劑分子發射之光；及 由該第二光偵測器接收由該等參考通道指示劑分子發射之光。
  32. 如請求項25之方法，其中該有生命的動物係一有生命的人類。
  33. 如請求項25之方法，其中該介質係組織間隙液。
  34. 如請求項33之方法，其中該分析物係葡萄糖。
  35. 如請求項33之方法，其中該分析物係氧。
  36. 如請求項25之方法，其中該介質係血液。
  37. 如請求項25之方法，其中該等指示劑分子係螢光指示劑分子。
  38. 一種用於植入於一有生命之動物體內且量測該有生命之動物體內之一介質中之一分析物之一濃度的感測器，該光學感測器包括：指示劑分子，其具有回應於該分析物之該濃度之一光學特性，該等指示劑分子經組態以當該光學感測器被植入於該有生命之動物體內時與該有生命之動物體內之該介質中之該分析物交互作用；一半導體基板；一光電二極體，其製作於該半導體基板中，且經組態以輸出指示由該光電二極體接收之光之量之一類比光量測信號；一光源，其經組態以將激發光發射至該等指示劑分子；一類比轉數位轉換器，其製作於該半導體基板中，且經組態以將該類比光量測信號轉換成一數位光量測信號；一電感元件；一輸入/輸出電路，其製作於該半導體基板中，且經組態以經由該電感元件以無線方式傳輸該量測資訊，且經由該電感元件以無線方式接收一量測命令及電力；及一量測控制器，其製作於該半導體基板中，且經組態以： (i)根據該量測命令來控制該光源；(ii)根據該數位光量測信號產生該量測資訊；及(iii)控制該輸入/輸出電路，以便以無線方式傳輸該量測資訊。
  39. 如請求項38之感測器，其中該光電二極體已使用一互補金屬氧化物半導體(CMOS)製程單體形成於該半導體基板中。
  40. 如請求項38之感測器，進一步包括該半導體基板上之光源安裝墊，其中該光源係安裝於該等光源安裝墊上。
  41. 如請求項38之感測器，進一步包括製作於該半導體基板中之一非揮發性儲存媒體。
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