用于对流动的血液中葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内测量的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于对躯体内部血管中流动的血液中的葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内测量的方法和装置，其中，利用具有超声波频率的超声波辐射照射所述躯体以标记血管，利用具有至少一个第一光波长的光照射具有血管的躯体，在该第一光波长时反向散射的光的强度与葡萄糖浓度相关，利用具有第二光波长的光照射具有血管的躯体，该第二光波长位于水吸收线的范围内，所述水吸收线的位置与血液的温度相关，利用至少一个探测器检测相应反向散射的光，利用分析单元从在探测器上测量的探测器信号中相应地提取利用与超声波频率相关的调制频率调制的信号分量，由在第一波长时确定的信号分量确定用于葡萄糖浓度的指示值，利用第二光波长的信号分量校正所述指示值以补偿温度相关性。

Method and device for non-invasive optical in vivo measurement of glucose concentration in mobile blood

The present invention relates to a method and apparatus for non-invasive optical in vivo measurement of glucose concentration in blood flowing in internal blood vessels of the body, wherein the body is irradiated by ultrasonic radiation with ultrasonic frequency to mark blood vessels, and the body with blood vessels is irradiated by light having at least one first light wavelength. Body, where the intensity of backscattered light at this first wavelength is related to glucose concentration, irradiates a body with a blood vessel using light having a second wavelength located within the water absorption line whose position is related to the temperature of the blood, and detects the corresponding backscatter using at least one detector The scattered light is extracted from the detector signal measured on the detector by the analysis unit, and the signal component modulated by the modulation frequency associated with the ultrasonic frequency is extracted accordingly, and the indicator value for glucose concentration is determined by the signal component determined at the first wavelength, and the finger is corrected by the signal component at the second optical wavelength. The value is shown to compensate for temperature dependence.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对流动的血液中葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内测量的方法和装置
本专利技术涉及一种用于对躯体内部血管中流动的血液中的葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内(在活的有机体内)测量的方法。在此，在本专利技术的前景中有借助光、尤其是激光辐射通过分析反向散射的光来实现光学分析，其中，借助(脉动式)超声波辐射“标记”测量的位置，即血管。在本专利技术的范围中的目标是测量体内血糖浓度或者说血糖水平、也就是说在没有直接接触血液的情况下，从而尤其是可以省略采血。因此，例如对于糖尿病患者存在对快速且简单的测量方法的需求，例如利用紧凑的且可携带的测量仪器，该测量仪器必要时通过皮肤接触并且在没有损坏皮肤的情况下提供快速可靠的值。
技术介绍
例如由EP1601285B1已知一种用于利用超声波定位光学测量流动的血液特性的方法。超声波辐射聚焦在中央血管的内部，并且用于超声波辐射的固定脉冲长度和重复时间被预先给定。此外，光源以及相邻的用于在血管上方的皮肤表面上检测反向散射的光的探测单元这样定位，使得光源与探测单元的多数光接收器之间的距离与检验的血液组织的深度一致。用至少两个离散的光波长照射目标组织并且测量反向散射的光并且在探测器表面上汇集大量超声波脉冲。超声波场通过与血液或组织的相互作用引起光学特性、尤其是反射能力或散射能力的改变。这导致利用超声波辐射的频率调制反向散射的光，使得在分析过程中能够提取经调制的分量。与测量血糖浓度相关地，在DE102006036920B3中描述了一种用于光谱测量脉动流动的血液中的葡萄糖浓度的方法，其中，入射在1560nm至1630nm范围内、优选1600nm的波长。此外，入射在790nm至815nm波长范围内的第二波长并且计算所述两个波长的透射能力和/或散射能力之比，其中，所述比率与血液温度相关地被用作用于从所述校准表中读取血糖浓度的指示值。所述第二波长在所说明的方法中用于补偿葡萄糖浓度对散射系数的影响。以所述方式确定葡萄糖浓度的关键在于可靠的温度测量。这能够在人体外部通过直接的温度测量实现。因此，在DE102006036920B3中所描述的方法例如能够用于在透析的框架下监视血糖含量，因为在所述情况下存在精确地确定躯体外部血液的温度的可能性。补充地，实现在DE102006036920B3中所描述的用于非侵入式体内测量葡萄糖浓度的方法的前提是非侵入式测量血液的温度。由DE102008006245A1已知这样一种用于对在躯体内介质的温度进行非侵入式光学测量的方法。利用在吸收线的范围内的红外光和/或可见光照射所要检查的介质，所述吸收线的位置与所述介质的温度相关，其中，测量所述吸收线的范围内光的吸收并根据该测量通过与校准数据进行比较来确定温度。在此重要的是，利用至少两个在所述吸收线的范围内位于吸收最大值不同侧上的离散光波波长照射所述介质。根据所述确定的两个吸收值相互的比率或函数关系，确定至少一个与温度相关的测量值或者与温度相关的测量函数，其中，由该测量值或该测量函数通过与先前所记录的校准数据进行比较来确定温度。在所述光学的温度测量中也可以借助脉动式超声波辐射标记躯体内、例如血管的测量位置。在此，尽可能精确的温度测量是极其重要的，从而尤其是需要温度校准。所描述的方法已经能够实现对躯体内流动的血液中血糖浓度进行体内测量。由EP1601285B1所描述的超声波定位在此起到特殊的作用。通过与由DE102008006245A1所描述的方法组合能够体内确定并且在分析时考虑血液的温度。就此而言已知的方法然而可进一步改进，以便尤其是优化测量的质量以及相应装置的操作。这里使用本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种方法，该方法能够实现简化地且改进地对躯体内部血管中流动的血液中的葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内测量。为了解决上述任务，本专利技术教导一种用于对躯体内部血管中流动的血液中葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内测量的方法，其中：利用具有超声波频率fUS的(优选脉动式)超声波辐射照射所述躯体以标记血管，利用具有至少一个第一光波长的光照射具有血管的躯体，在该第一光波长时反向散射的光的强度与葡萄糖浓度相关，利用具有第二光波长的光照射具有血管的躯体，该第二光波长位于水吸收线的范围内，所述水吸收线的位置与血液的温度相关，利用至少一个探测器检测相应反向散射的光，利用分析单元从在探测器上测量的探测器信号中相应地提取利用与超声波频率相关的调制频率调制的信号分量，由在第一波长时确定的信号分量确定用于葡萄糖浓度的指示值，利用第二光波长的信号分量校正所述指示值以补偿温度相关性。在此，本专利技术首先从原则上已知的认识出发：躯体内流动的血液的特性(例如葡萄糖浓度)能够用光学方法非侵入地和体内地测量，同时借助超声波辐射进行标记测量位置。在此，本专利技术可追溯到已知的方法例如EP1601285B1或DE102008006245A1或DE102006036902B3并且进一步发展这些方法。在此，在前景中有利用至少一个相应的在600nm至2500nm范围内的NIR波长检测血糖浓度。从所述范围中选择至少一个波长，在该波长时反向散射的光的强度与葡萄糖浓度相关。所述相关性可以由通过散射和/或吸收的辐射的相互作用主导。因此例如在本专利技术的范围中选择在葡萄糖吸收线或葡萄糖吸收带的范围内、例如从1560nm至1630nm的范围中、优选1600nm的第一光波长。在此，例如可以采用来自DE102006036920B3的认识。然而本专利技术认识到，为了检测葡萄糖浓度不仅考虑葡萄糖吸收带的范围中的波长，而且葡萄糖含量也例如通过在组织组成部分之间的折射率对比度影响(动态的)光散射，从而也可使用葡萄糖吸收带之外的波长。此外有利的是，从如下范围中选择第一光波长，在该范围内反向散射的光的强度与血液的氧合无关或不明显相关。就这点而言，可以优选地从790nm至815nm、优选800nm至810nm的范围中选择第一波长。因为在所述范围中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的两条吸收曲线相交，使得与葡萄糖浓度相关的反向散射与血液的氧气含量无关。然而替代地考虑其它的波长范围，在这些波长范围中所述反向散射虽然与葡萄糖浓度相关，然而与血液的氧气加载无关或仅不明显相关。因此反向散射也在已经提到的大约1600nm的范围内几乎与用氧气加载无关。因此，在第一优选的替代方案的范围中可以从790nm至815nm、优选800nm至810nm的范围中选择所述第一光波长。在第二替代方案中，可以从1500nm至1850nm、例如1550nm至1800nm、优选1550nm至1750nm的范围中选择所述第一光波长。最后，对于第一波长作为第三替代方案也可以考虑1000nm至1400nm、例如1100nm至1400nm、优选1180nm至1250nm的范围。补充地，利用第二波长并且优选第三波长进行照射和探测，所述第二和第三波长位于水吸收线(Wasserabsorptionslinie/waterabsorptionline)的范围内并且利用所述第二和第三波长可以实现补偿温度相关性。接着以下还将详细说明。补充于所使用的第一波长，其反向散射与血液的葡萄糖浓度相关，优选地使用另一个(第四)光波长，该光波长与所述第一光波长有偏差，在该光波长时反向散射的光的强度然而同样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对躯体内部血管中流动的血液中的葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内测量的方法，其中，利用具有超声波频率的超声波辐射照射所述躯体以标记血管，利用具有至少一个第一光波长的光照射具有血管的躯体，在该第一光波长时反向散射的光的强度与葡萄糖浓度相关，利用具有第二光波长的光照射具有血管的躯体，该第二光波长位于水吸收线的范围内，所述水吸收线的位置与血液的温度相关，利用至少一个探测器检测相应反向散射的光，利用分析单元从在探测器上测量的探测器信号中相应地提取利用与超声波频率相关的调制频率调制的信号分量，由在第一波长时确定的信号分量确定用于葡萄糖浓度的指示值，利用第二光波长的信号分量校正所述指示值以补偿温度相关性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.20 EP 15195694.31.一种用于对躯体内部血管中流动的血液中的葡萄糖浓度进行非侵入式光学体内测量的方法，其中，利用具有超声波频率的超声波辐射照射所述躯体以标记血管，利用具有至少一个第一光波长的光照射具有血管的躯体，在该第一光波长时反向散射的光的强度与葡萄糖浓度相关，利用具有第二光波长的光照射具有血管的躯体，该第二光波长位于水吸收线的范围内，所述水吸收线的位置与血液的温度相关，利用至少一个探测器检测相应反向散射的光，利用分析单元从在探测器上测量的探测器信号中相应地提取利用与超声波频率相关的调制频率调制的信号分量，由在第一波长时确定的信号分量确定用于葡萄糖浓度的指示值，利用第二光波长的信号分量校正所述指示值以补偿温度相关性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用第三光波长照射躯体或血管以补偿温度影响，该第三光波长位于同一水吸收线的范围内，所述第二和第三光波长位于吸收最大值的不同的侧上，并且温度相关性利用这两种确定的信号分量彼此的比率进行补偿。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，利用与所述第一光波长不同的第四光波长照射具有血管的躯体，在该第四光波长时反向散射的光的强度同样与葡萄糖浓度相关。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，使用在600nm至2500nm范围内的光波长。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，从如下范围内选择所述第一和/或第四光波长，在该范围内反向散射的光的强度与血液的氧合无关或不明显相关。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，从790nm至815nm、优选800nm至810nm的范围内选择所述第一或第四光波长。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，从1000nm至1400nm、例如1100nm至1400nm、优选1180nm至1250nm的范围内选择所述第一光波长或第四光波长。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，从1500nm至1850nm、例如1550nm至1800nm、优选1550nm至1750nm的范围内选择所述第一光波长或第四光波长。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述第二光波长和/或所述第三光波长为600nm至2500nm、优选800nm至1650nm、例如950nm至1000nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·赫尔曼，
申请(专利权)人：尼尔鲁斯工程股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE