提供了一种非侵入地测量对象中光学活性物质浓度的方法和系统。该系统包括用于向包含光学活性物质浓度的对象或目标发射光的光源；位于所述光源和所述对象之间的偏振器；图像采集设备和处理器。该图像采集设备设置为接收从所述对象反射的光并从其产生测量图像。所述测量图像限定了测量光强数据。该处理器配置为基于所述测量光强数据的所选部分计算所述光学活性物质的浓度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及非侵入地测量光学活性物质浓度的方法和系统，尤其 是，测量人体血流中葡萄糖的浓度。技术背景在某些情况下，需要测量人血流中特定物质的浓度。通常使用的 测试这种浓度的实验过程是侵入式的，需要抽血。这对于需要经常获 得浓度测量的人来说是非常难受的。例如，糖尿病患者需要监控他们 血流中葡萄糖的程度并因此需要每天经受多次这样的侵入式测量过 程。通常，通过将手指刺破来抽血进行测量，抽取的血被放在测试条(test stripe)上，该测试条随后插入葡萄糖检测设备中。为了避免侵入式测试的问题，已经开发出了测量血流中关注成分 的浓度的非侵入式测量方法，其中该关注成分例如是葡萄糖。众所周 知的是葡萄糖和某些化合物是"光学活性"化合物。如在此使用的，术 语"光学活性"指的是使得穿过包含该化合物的溶液的偏振光旋转的 化合物。光学活性还与化学式和结构相同但是其原子的空间取向不同 的异构体相关，其中这种异构体对中的成员彼此互为镜像。如果光学 活性异构体对的成员以同样比例混合，该混合物就称作"外消旋"，且 其不会呈现出偏振光的整体旋转(net rotation),因为每个异构体的旋 转效应会彼此抵消。然而，如本领域技术人员公知的，在哺乳动物中， 葡萄糖和某些其他光学活性物质仅以其光学活性异构体之一的形式 存在，因此避免了由于外消旋混合物造成的旋转抵消。希望利用诸如葡萄糖的光学活性物质的光学活性作为非侵入测 量人体中该物质浓度的手段。根据下面的关系式，已知面偏振光的旋 转与所述光穿过的溶液中光学活性物质的浓度成正比.-a=Dl 其中C是光学活性物质的浓度，l是光路长度(即，面偏振光穿过其中 的液体的长度)，且D是特定的旋转，是光学活性物质的特定参数， 该参数随着溶液温度和使用的光的波长而变化。适于执行非侵入葡萄糖测量的一个位置是眼睛中的房水。房水中 葡萄糖的浓度与血流中葡萄糖的浓度直接相关。然而，房水中葡萄糖 的浓度和透射通过该房水的偏振光的旋转之间的关系很难用于确定 血流中葡萄糖的浓度。 一部分的原因在于，这种难度源于很难在具有 如眼睛一样的复杂几何关系的结构中精确测量光路长度(l)。此外，很 难可靠地在实验室设置之外实施测量面偏振光旋转角度的公知技术， 尤其是对于其中将通过患者或是技师执行的非侵入式测试的情况。因 此，需要开发一种解决上述问题的方法和系统。
技术实现思路
依照本专利技术的一个方面，提供的设备包括用于将光射向包含光学 活性物质的溶液的对象的光源。该设备还包括偏振器、第一图像采集 设备以及处理器。偏振器位于光源和对象之间。第一图像采集设备设 置为接收从对象反射的一部分光并用于从接收的光产生测量图像。该 测量图像限定了测量的光强数据。该处理器配置为基于测量的光强数 据的所选部分来计算光学活性物质的浓度。该光学活性物质优选为葡萄糖。在优选实施例中，该装置包括壳 体，该壳体中包括光源、偏振器、第一图像采集设备以及处理器。更 优选的，该装置为便携的，并尤其优选的是该装置是手持设备。在优 选实施例中，对象是具有虹膜的人眼，且测量的图像包括虹膜的测量 图像。依照另一优选实施例，设置了数据库，其中包括对于光学活性物 质的预定浓度数据和预定光强数据。处理器配置为基于测量的光强数 据的所选部分、预定浓度数据的所选部分以及预定光强数据的所选部 分计算该光学活性物质的浓度。依照其他优选实施例，对象是具有虹膜的人眼，且偏振器设置为 透射来自光源并朝向虹膜的光，使得透射光以一个或多个入射角接触虹膜，由此产生了从对象反射的部分光。尤其优选的是，有一个或多 个足以导致偏振的入射角。依照本专利技术的另一方面，提供了一种计算含有光学活性物质的溶 液的对象中该光学活性物质的浓度的方法。该方法包括提供对象的至 少一个测量图像，每个所述测量图像限定了对象反射的光测量强度阵 列。该方法还包括基于至少一个测量的光强比计算至少一个对象反射 光测量强度比以及计算光学活性物质的浓度。该对象优选是具有虹膜 的人眼。在一个优选实施例中，计算光学活性物质的浓度的步骤还包括在 测量的图像中限定多个计算空间并计算每个计算空间中的计算空间比。其中更优选的，该计算空间优选包括第一和第二区域并形成"L-形"。在另一个优选实施例中，该方法包括提供参考对象的多个预定图 像，每个所述预定图像对应于光学活性物质的已知浓度，限定了对象 反射的预定光强阵列，并计算每个所述预定强度阵列中至少一个预定 强度比。基于至少一个测量浓度比以及参考对象反射的每个预定光强 阵列中的至少一个预定强度比的比率来计算光学活性物质的浓度。在另一个优选实施例中，计算参考对象反射的每个预定光强阵列 中至少一个预定光强比的步骤包括在每个预定图像中限定至少一个 预定计算空间，并计算每个预定计算空间中预定的计算空间比，其中 所述至少一个预定光强比包括至少一个预定计算空间比。在其他优选实施例中，该方法包括产生偏移误差阵列。在附加的 优选实施例中，该方法包括产生最小偏移误差阵列。依照本专利技术的另一方面，提供了一种方法，计算包含光学活性物 质溶液的对象中该光学活性物质的浓度。该方法包括提供对象的测量 图像。该测量图像限定了对象反射的测量光强阵列。将该测量的图像 旋转到多个旋转位置，由此产生对象反射的光的多个旋转测量强度。 基于从对象反射的光的测量强度和对象反射的光的旋转测量强度来 计算光学活性物质的浓度。依照本专利技术的附加方面，提供了一种方法计算包含光学活性物质溶液的对象中该物质的浓度。该对象包括多个对象区域。上述方法包 括提供从对象反射的光的多个测量强度值，其中每个测量强度值对应 于一个对象区域。还提供了从包含该物质溶液的参考对象反射的多个 预定光强。该参考对象包括多个参考对象区域，且每个预定光强对应 于参考对象区域之一并对应于光学活性物质的已知浓度。从参考对象 反射的多个预定光强中选择一部分。基于对象反射的一个或多个测量 光强和从该对象反射的多个预定光强的所选部分计算光学活性物质 的浓度。在一个优选实施例中，基于一个或多个统计置信参数来进行 选择参考对象反射的多个预定光强的一部分的步骤。依照本专利技术的另一方面，提供了一种方法计算包含光学活性物质 的溶液的对象中该物质的浓度。该方法包括提供对象的测量图像，其 中测量图像限定了测量的光强数据。提供了包含光学活性物质溶液的 参考对象的多个预定图像。每个预定图像对应于光学活性物质的已知 浓度。所述多个预定图像限定了预定光强数据阵列。所述多个预定光 强数据限定了预定光强数据的多个子阵列。该方法还包括旋转所测量 的图像到多个旋转位置，由此产生旋转的光强数据，并选择子阵列之 一。对象中光学活性物质的浓度基于测量的光强数据、旋转光强数据 以及预定光强数据的所选子阵列来计算。依照本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读介质，其包括计 算包含光学活性物质溶液的对象中该物质浓度的指令。该方法包括接 收限定了测量光强数据的对象的测量图像。接收包含光学活性物质溶液的参考对象的多个预定图像。每个图 像对应于光学活性物质的己知浓度，该多个预定图像限定了预定光强 数据阵列，且该阵列还限定了预定光强数据的多个子阵列。测量的图 像旋转到多个旋转位置，以产生旋转光强数据。选择预定光强数据的 子阵列之一，且基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，包括： ａ．光源，用于向包含光学活性物质溶液的对象发射光； ｂ．偏振器，位于所述光源和所述对象之间； ｃ．第一图像采集设备，设置为接收从所述对象反射的部分光并用于从所接收的光产生测量图像，所述测量图像限定了测量光强数据； ｄ．处理器，配置为基于所述测量光强数据中的所选部分计算所述光学活性物质的浓度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：DE温特，
申请(专利权)人：Q斯泰普技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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