[发明专利]无创测量血糖浓度的方法和装置

说明书

本发明涉及测量血糖浓度的方法和装置，具体涉及使用近红外辐射漫反射激光光谱测定法来测量血糖浓度的无创技术。

一般地说，糖尿病患者每天要使用便携式测量装置测量血糖浓度2至8次，该装置包括一个注射器（取血样）和试纸（测试血内葡萄糖量）。这就是众所周知的“酶”测法。

血糖浓度的酶测法因需抽血和费用高而不受欢迎。虽然现已引用基于试纸的、花费较少的方法，但是它们的精度较差并且仍然需要抽血。因此，业已进行研究以致力于解决这些问题。

人们希望提供一种准确而不需抽血的、测量血糖浓度的方法。

为此，本发明的一个目的是提供一种无创测量血糖浓度的技术，亦即为进行这项测量而无需抽血。

本发明的另一目的是提供一种方便而价廉、便携和容易使用的测量血糖浓度的装置。

本发明基于近红外照射漫反射激光光谱学，借助用无害电磁射线辐照血管来测量血糖浓度。本发明利用具有能穿过皮肤到达测量部位（例如血管）的波长的电磁波的辐照。由于皮肤主要是由水组成的，水几乎在整个红外光谱范围内吸收红外射线，因此在称为“水传输窗口”的红外光谱范围中只有某一窄小部分的射线能穿透皮肤。

直到最近，水传输窗口被认为只包含3-5μm之间的波长。然而，根据本发明人的调查研究，能够通过水传输窗口到达血管的波长包括1.3-1.9微米之间的波长。

据此，本发明使用了来自一个半导体二极管激光器的1.3-1.9微米波长射线的电磁波进行照射。当这些波长的电磁波照射皮肤时，光穿过皮肤到达血管，在那里光与血液的不均匀成分（heterogeneons    componmt）相互作用。到达血液的光经由血液漫反射。被反射的光将为血液主要组分的分子的特性振动所调制。

在本发明中，上述被漫反射的光由一个汇集单元（integrating unit）来汇集。如上所述被汇集的光子（hγ）由一个检测器转换为电测值并将该值提供给一个处理装置（例如一个单片微计算机）。该单片微计算机利用精确的标定方法来计算血糖浓度。在本发明中近红外线辐照规定如下（根据国际理论与应用化学联合会（IUPAC）的规定）频率约为10¹³-3.75×10¹⁴赫兹，能量约为0.951-35.8（千卡/克分子），0.0412-1.55电子伏特;波长约为0.8-30微米。本发明基于有关描述用近红外辐射漫反射激光光谱测定法测量血糖分子振动运动的物理和化学原理。这种振动运动既包括转动运动也包括平移运动，还包括谐波振动和组合振动。在这些振动之中，谐波振动是主要的。

在本发明中包含的分析方法包括一个数学模型，该模型基于本发明人为了确定血糖浓度而改善的多线性回归分析和多变量分析。

多线性回归分析和多变量分析本身是众所周知的数字方法，无须多加解释。发明人参考过许多有关文献，其中有几种分析方法均可使用，然而发明人只用了一种数字方法，该方法是以多线性回归分析和多变量分析为基础的，特别是将这两种分析方法结合起来进行了改善。

用于本发明的数学算法是基于对上述两分析方法的改善，该改善表现为：

分析函数是：

C_i＝f（P，T，I，Tm，Z，……）

其中C_i为血糖浓度;

P为激光二极管（针形二极管，pin    diode）的输出功率;

T为透射量（transmission）;

I为激光二极管所通的电流;

Tm为激光二极管（激光芯片，laserchip）的温度;

Z为在血糖无创分析中人体组织其他部分引起的可能“强度（intensity）”。

为计算血糖浓度，要用到操作参数P、T、Tm。

参数的变换量（transformation）

X≡P

Y≡I，Tm，T

Z≡其他部分的“强度”

于是得出

C_i＝α+β·X_a/X_g·[1+∑γ_ij·（Y_a/Y_g）_j]+∑δ_ij·（Z_a/Z_g）_j

这一方程是发明人正在应用的一些其他改善方法中的一个例子。

a）每次测量均提供了由确定的值X、Y和Z构成的一组数据。所有的原始数据Y、Z都作变换，使其正归化为X。例如：