[发明专利]用于确定活着的生物组织中的生物学、化学和/或物理学参数的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1用于确定活着的生物组织中的生物学、化学和/或物理学参数的装置和根据权利要求15用于确定活着的生物组织中的生物学、化学和/或物理学参数的方法。

背景技术

确定活着的生物组织中的生物学、化学和/或者物理学参数是生理研究领域和医学探索方法中的必须基础。在这里确定和监控血液成份以及特别是确定血糖浓度是一个特别的例子。为此，一般而言组织必须被破坏并且提取一定量的血液。尽管对于该类侵入性的方法目前有设备可供使用，通过其可以以最小的花费和以相对安全的方式提取血液，但部分人对其并不满意。此外对于有血凝症的病人，血液提取总是需要有谨慎措施，从而避免止不住的流血和其带来的大型并发症。对于该类病人血糖和其它血液参数的在时间上连续的监控几乎不可能或者只有在医生的引导和监控下可能。

为了解决所述的问题研究出了可以不侵入性地确定血糖浓度的方法，即没有刺入和血液提取。该类方法基于测量入射至组织的光的光吸收度或者极化状态的改变。

例如美国专利US 5,383,452公布了一种方法，通过其测量由生物组织内的血糖浓度导致的极化平面的旋转。通过之前采用的基于常规血糖测量方法和在糖耐量测试的框架下有意识的影响血糖值的校准，极化平面的旋转可以用作血糖浓度的度量。

德国公开文献DE 4314835 A1公开了一种方法和装置，用于分析生物母体中的葡萄糖，其中光线在一个位置射入母体中并且母体中测量的光线强度被确定。测得的强度用作母体内葡萄糖浓度的度量。

由于光和葡萄糖间熟知的物理相互作用，非侵入性地确定血糖值相对简单。但确定活着的组织中的物理值或者确定人体血液的实验值不仅仅限于确定血糖浓度值，而是包括多得多的待测量的值。在这里基于现有技术水平的熟知的非侵入性方法就不再够用了。特别不足够的是辨别漫射光的极化状况和强度，以便用于非侵入性地计算有关的参数。因此前面提到的测量方法碰到了极限。

发明内容

因此本发明的任务是给出非侵入性的测量方法和用于执行该方法的装置，以此可以在光和待测量参数间的相互作用是不利的或者未知的或者物理上尚未足够精确研究的情况下，确定活着的组织中的生物学、化学和物理学参数。

该任务通过根据权利要求1的装置和根据权利要求13的方法解决。各从属权利要求包括适宜的和/或有优势的装置和方法的实施形式。

根据本发明的用于确定活着的生物组织中的生物学、化学和/或物理学参数的装置包括能量供给单元、具有至少一个对准生物组织的激光源的激光运行单元、用于探测由生物组织反散射和/或吸收的光线的至少一个传感器单元、控制单元、存储和处理单元以及用于外部数据处理单元的接口。

传感器单元有目的地被制成平面传感器阵列。第一传感器部分形成内部的子阵列并且第二传感器部分形成包住内部子阵列的外部子阵列。由此可以位置相关地采集散射光线的分布。

在一个有益地构造中，内部子阵列包括具有指向第一极化方向的起偏光镜的附件并且外部子阵列包括具有指向第二极化方向的起偏光镜的附件，其中第一极化方向与第二极化方向垂直地定向。这样散射光一方面可以地点和方向相关地被采集，另一反面以其极化状况被采集。

在另一个实施形式中，传感器单元被制成具有用于确定激光源的光的绝对强度的第一光度计和用于测量由组织散射的光的第二光度计的光度计单元。在有益的构造中，传感器单元包括转向机构，用于在需要时将光从激光源转向至第一光度计。

在一个有益的实施形式中，设置具有互相垂直的照射方向的两个激光源。散射光的特征由此能够根据入射光的照射方向而被采集。

激光源被有目的地置于位于传感器阵列的一个孔中，并且具有相对于传感器阵列的探测方向倾斜了一个倾斜角（a）的照射方向。有优势的是倾斜角具有在45°周围可调节的值。这样由探测器布置采集在组织内一定深度产生的散射光，而不是在组织表面反射的光线。

第一子阵列有益地由至少一个第一单二极管组成，并且第二子阵列由均匀分布在第一单二极管周围的至少四个单二极管组成。

在一个有益的实施形式中，传感器单元具有压力传感器，用于测量传感器单元和组织之间的接触压力，和/或具有温度传感器，用于测量组织温度。由此一方面可以监控传感器单元在组织上的接触压力并且另一方面可以测量待测参数和接触压力的关系。温度传感器也用于监控恒定的测量条件。

压力传感器和/或温度传感器有益地形成与控制单元共同作用的控制回路，用于调整适宜的接触压力和/或适宜的温度值。