[发明专利]用于测定并监视测量介质的含量或特性的装置和方法，特别地用于测定并监视生理血液值

说明书

技术领域

本发明涉及用于测定并监视测量介质的含量或特性的装置和方法，特别地用于测定并监视生理血液值，其具有独立权利要求的前序部分的特征。当前，在医学和非医学的多种应用中都存在有监视并测量测量介质的含量或特性。举例来说，应实时测定并持续监视病人的血液的含量（例如，血糖或氧饱和度）或非医学应用（例如过程监控）的过程流体（液体或气体）的含量。

背景技术

举例来说，脉动测氧法是一种测定出动脉血液的脉动率（PR）和氧饱和百分率（%SpO₂）的方法。目前，这是一种既定的方法并使用在众多医学领域中，例如在重病特别护理中，用于监视睡眠或在手术中进行监视。

在底层技术中，通常使用光传感器以较大的时钟速度来记录由LEDs产生的两个波长（典型地为660nm和940nm）。能够从可变和固定区域中不同的信号强度中提取出期望的测量值。对观察光谱区域透明的组织，当变化引起较强及特别地变化的外界光时，还生成有附加信号。不论哪种情况，这些附加信号通常由无LED照明的第三测量点获取。

一个普遍的问题是在光测量技术中引入到组织中的光量是有限的。否则，将对组织造成热效应引起的损害。因此，在已知的测量方法和装置中，测量时间都相当的长。这导致了信噪比很低。然而，最佳信噪比是强制性的，特别是当测量的物质以很小的浓度存在时（例如，测量血糖时，所测量的浓度的范围约为mmol/l）。

目前，期望的是除了血红蛋白的氧饱和度，还获取其他的血液参数，以在监护病患时获得重要的参数。

首先，重要的是监视血液中的气体平衡。WO2008/132205A1描述了可用于测定组织中的CO₂分压且可用于脉动测氧法的传感器。

不同的血红蛋白衍化物是用于监视的其他重要的值。这包括测定总血红蛋白浓度（ctHb），测定碳氧血红蛋白浓度（Hbco）或其他血液值。然而，这些其他的血液值并不能通过上述的技术（两波长）来获取。用于获取这些值的前提是非常精确地测定动脉血液的光谱特性，以及在较宽的光谱范围上测定组织的光谱特性。

待测量的另一血液值是血糖含量。糖尿病是世界范围内最常见的代谢疾病之一。其患病率随着饮食习惯的改变正大量增加。因此，假定2010年约285万人（世界人口的6.4%）患有糖尿病，则在2030年将有439万人（世界人口的7.7%）患病。这就是为什么体液中的葡萄糖浓度是临床化学中最常测定的一个参数的原因之一。这里，人们理想上愿意使用无创伤方法来测定精确的血糖水平。

用于监视病患，WO2006/094169A1提出了一种用于检测其他血液参数的基于LED的测光系统，该系统具有多个（典型地8个）不同波长的LEDs，因而能够采集不同光谱节点的信号。然而，这一技术有一些缺点。LEDs被逐一地开启并被宽带传感器以一定时间间隔记录，因而当变化的外界光在传感器上产生影响并移动时其通常具有虚拟叠加的信号。由于在该技术中逐一开启多个LEDs、即节点，且主要依据彼此之间的相对信号强度进行评价，因而这种叠加具有特别大的影响。此外，LEDs具有基于温度的发射曲线，且介于20nm与30nm之间的光谱的半峰全宽通常加强LED发射，从而不能精确地限制到窄的光谱范围，即精确地限制到相关化学组分。此外，较少数量的节点与皮肤表面和组织的特性结合是因人而异的，因此仅能够在有限的程度上对血液组分进行精确分离和定量评价。仅能够根据测量生成几个节点的比率并使用该比率用于分析化学组分。然而，血液的光谱性以及特别地组织透射何种光的特性（因人而异的不同散射特性以及波长依赖性）对测量值有着较大的影响，因此使用这种方法的测量很容易出错。

目前，多种改进促使了可靠地测定血液和诸如血浆和由其得到的血清的流体、以及诸如尿液的其他体液中的葡萄糖浓度。最近几年，特别地建立了多种基于酶的方法。然而，这种情况下，多数这种方法需要抽出少量的血，因而是一种部分创伤性方法。

当前，咨询医师时较少测量葡萄糖，而对于特护病房中的病患，每小时都需数次测量葡萄糖值。对于胰岛素依赖型糖尿病患者，借助于测试条仪器一天进行六次自测是常用的，以获得改进的但并非理想的血糖浓度的校准。这种测量需要抽取血液，这让病人感觉不适。此外，由于血液是被压出的因而通常与组织流体并不平衡。这导致了不精确性。

因此，期望的是对用于医学工程的非创伤性方法和相关装置进行改进。

为了测定血糖，需要定量地测定血液中的葡萄糖浓度。