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制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种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。根据本发明专利技术的方法包括执行校准阶段和执行内插阶段，所述执行校准阶段用于从参考矢量（Ri）确定参考集合（R），其分别包括独立确定参数（BZi）、将未极化的激光照射到生物组织上和记录一系列光学测量值中的测量值矢量（Mi）；所述执行内插阶段用于从内插矢量（Ik）确定内插集合（I），其分别包括将未极化的激光照射到生物组织上和由反散射的光强度记录测量值矢量（Mk）以及之后由参考集合（R）确定内插参数（BZk）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求I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。
技术介绍
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 Al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。
技术实现思路
因此本专利技术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I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。根据本专利技术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米集，另一反面以其极化状况被米集。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。根据本专利技术的用于确定活着的生物组织中的生物学、化学和/或物理学参数的方法，其形式为自学习的方法流程，所述方法包括以下方法步骤该方法分为两个基本的方法块。一个是校准阶段，另一个为内插阶段。校准阶段的执行包括至少一个常规的参数确定以及用于确定光学测量值的至少一个在组织处执行的光散射测量。与此相关的，将至少一个常规确定的参数分配给各自的光学测量值。该数据被存储作为校准的参考集合。内插阶段的执行包括用于确定光学测量值的至少一个在组织处执行的光散射测量。由光散射测量的测量值和参考集合的数据内插得到待测量的参数。经内插得到的参数存储在参考集合中。在执行校准阶段时，有益地以参考矢量的形式执行参考集合的确定。每个参考矢量由常规确定的参数和包括光学测量值的测量值矢量组成。在执行内插阶段时，确定具有光学测量值的测量值矢量并且属于该测量值矢量的经内插的参数和该测量值矢量共同传输至参考集合中作为新的参考矢量。在一个有益的实施形式中，在执行校准阶段时所确定的测量值矢量包括沿第一极化方向由组织影响的光强度和沿第二极化方向由组织影响的光强度。该测量值矢量和独立确定的参数合成为参考矢量。在一个有益的实施形式中，在执行内插阶段时所确定的测量值矢量包括沿第一极化方向由组织影响的光强度和沿第二极化方向由组织影响的光强度。通过以下步骤确定经内插的参数记录测量值矢量以及从到该测量值矢量的距离最小的参考集合中确定最近的测量值矢量。紧接着由最近的测量值矢量和各属于所述最近的测量值矢量的参考参数内插属于所记录的测量值矢量的参数。经内插的参数和该测量值矢量在执行内插后一起添加到参考集合。 附图说明下面通过实施例进一步描述根据本专利技术的装置和根据本专利技术的方法。图I至图15用于说明。对于相同的和/或者相同作用的部分和方法步骤采用同一个附图标记。其中图I示出了根据本专利技术的框图，图Ia示出了多个测量传感器的示例性的电路图，图Ib示出了中央单元的示例性的电路图，图2示出了传感器单元的示例性的视图，图3示出了图2示出的具有起偏光镜的传感器单元的遮盖，图4示出了补充了更多部件的传感器单元的侧视截面图，图5示出了补充了间隔件和压力和温度传感器的传感器单元，图6示出了第一实施例中传感器单元的预设射线路径，图7示出了传感器单元的一种实施形式，其用于最初发射的激光强度的可选绝对测量，图8示出了具有两个发射方向互相垂直的激光源的传感器单元的实施形式，图9示出了另一种示例性的传感器配置，图10示出了传感器和激光源组合配置的另一种实施形式，图11示出了校准阶段的流程图的示例性视图，图12示出了内插阶段的流程图的示例性视图，图13示意性地示出了参考集合，图14示出了在参考集合上实行的内插，图15示出了由真实测量计算得到的参考集合。具体实施例方式图I示出了根据本专利技术的示例性的框图，图Ia与此相关地示出了测量传感器的示例性的电路图以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：A·米勒，HP·乌茨，
申请(专利权)人：维梵图姆有限公司，
类型：
国别省市：