一种用于非侵入地测量受验者血中葡萄糖浓度的装置制造方法及图纸

一种用于非－侵入地测量受验者的血液中葡萄糖浓度的装置，其包含光源、光入射部分、光接收部分及一个光谱分板部分。光接收部分与光入射部分的分开距离被限定在０．１ｍｍ到２ｍｍ的范围内并有选择地测量从位于皮肤的表皮层下面的真皮层发射所形成的辐射。并通过实用光谱分析及统计获得的真皮层中的葡萄糖浓度与测试受验者的血液中的葡萄糖浓度之间的相互关系来在光谱分析部分测量血液中的葡萄糖浓度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有高精确度的具用非侵入地测定受验者血中葡萄糖浓度的装置。在过去，近红外光谱分析作为一种方法已是众所周知的，它包含如下步骤，将波长为800nm到2500nm的近红外辐射投射到受验者上，接收来自受验者的有效发射光或反射光等形成的辐射，并对所形成的辐射进行光谱分析。此方法具有如下的好处(1)由于使用了低能量的电磁波，其可避免辐射损坏受验者。(2)水对近红外辐射的吸收比对红外辐射的吸收小，因此，可选择含水溶液作为受验者。(3)可在受验者的各种物理状态下来进行光谱分析，即诸粉末或纤维的固态、液态或气态。作为对近红外光谱分析的一个应用，对于受验者体中葡萄糖浓度的非侵入性测定变得越来越实用。例如，美国专利NO.5,379,764中揭示了一种测定病人血液中葡萄糖浓度的方法。图39为应用此方法的装置的示意图。从可产生辐射范围为700nm到3000nm光源IY提供近红外辐射，并通过第一透镜系统2Y和一个输入辐射导体即光学纤维入射到患者的皮肤9Y。从皮肤9Y内发射出的有效背——散射辐射被感测辐射导体20Y接收。被接收的辐射通过第二透镜系统3Y被提供到光谱分析仪/探测仪30Y，然后数据处理器40Y对所接收到的辐射进行光谱分析并通过使用多变量分析来确定病人血中的葡萄糖浓度。将所获得的葡萄糖浓度传送到显示监视器50Y及输出记录仪60Y。另一方面，PCT出版NO.WO94/10901揭示了一种测定生物基体中的葡萄糠浓度的方法。如图40中所示，该方法使用光发射机(未示出)来在入射点10Z将近红外辐射的原始光入射到生物基体的皮肤9Z，第一和第二光接收机(未示出)用于在第一和第二探测点(20Z、30Z)来探测从皮肤9Z发射出的次级光(2Z、3Z)。第一探测点20Z与入射点10Z的相隔距离D1至少为0.5mm，最好为1mm，第二探测点30Z与入对点10Z隔开距离D2(≠D1)为30mm或更小。通过入射点10Z和第一探测点20Z之间的皮肤9Z的光路与通过入射点与第二探测点30Z之间的皮肤的光路不同。因此，可通过次级光的强度与探测点及入射点的相对位置之间的依赖关系来求出葡萄糖浓度。另外，葡萄糖浓度的每一次测量是通过将近红外辐射入射到受验者的前臂或手指的皮肤上来进行的。通常地皮肤由三层构成，也即大约(100μm)厚的表皮层、大约1mm厚的位于表皮层下面的真皮层及包含脂肪细胞并位于真皮层下面的皮下组织层。这些层显示不同的葡萄糖浓度。因此，如果能对这样的复杂皮肤结构上的葡萄糖的变化进行仔细地分析，那么就可高精确度地确定血中的葡萄糖浓度。因此，对现有领域的葡萄糖浓度的测定还有很大的改进余地。本专利技术的一个主要目的是提供一种用于无侵入地且高精度地测量受验者的血中葡萄糖浓度的装置。该装置包含一个用于产生具有1300nm到2500nm的连续波长范围的近红外辐射的光源，一个用于将近红外辐射入射到受验者的皮肤上的光入射部分、用于接收从皮肤内发射的有效辐射的接收部分、及用于对有效的辐射进行光谱分析并根据光谱分析来确定血中葡萄糖浓度的光谱分析部分。光接收部分与光入射部分的相隔距离限定在0.1mm到2mm的范围内以有选择地接收从位于皮肤的表皮层下面的真皮层所发射的有效辐射。通过使用光谱分析及统计获得的真皮层内的葡萄糖浓度与检测受验者的血中的葡萄糖浓度之间的相互关系来在光谱分析部分确定受验者的血中的葡萄糖浓度。由于真皮层中的葡萄糖浓度的相对均匀性，因此能可靠地高精度的提供受验者的血中的葡萄糖浓度。光入射部分最好是由多个第一光纤组成，其中每根光纤的一端与光源相连，以其相反的入射端提供近红外辐射，还有光接收部分由多个第二光纤组成，每个第二光纤的一端与光谱分析部分相连，并在其反的接收端接收有效的辐射。尤其是，第一光纤最好与第二光纤组合形成一个光纤束，第一光纤的入射端和第二光纤接收端暴露在光纤束的端面上，通过这样的一种结构，从而每个入射端的中心与相邻的接收端的中心分开的距离被限定在0.1mm到2mm的范围内，最好为0.2mm到1nm的范围内。在本专利技术的一个最佳实施例中，每个入射端的中心与相邻的接收端的中心至少应分开距离L，其用如下的公式表示L={2×(d1+d2)}/2]]>其中d1为第一光纤的直径，d2为第二光纤的直径。当第一和第二光纤具有相同的直径d时，距离L用如下公式表示L=2×d]]>在本专利技术中的另一个最佳实施例中，光纤束由多个子一光纤束组成，在每个子光纤束中，第一光纤的入射端被设置在光纤维束的端面上六边形的中心，且第二光纤的6个接收端设置在六边形的角上。在此情况下，最好每个子光纤束的至少一个接收端与相邻的子光纤束共用。这样有一个好处即可以从皮肤的相对大的面积来均匀地检测包含真皮层的光谱信息的有效辐射。由此，可提高对葡萄糖浓度的测量的可靠性。在本专利技术的另一个最佳实施中，该装置包含由多个第三光纤组成的辅助光接收部分。第三光纤的每一个在其一端与光谱分析部分相连，并在其反的接收端来选择地接收从表皮层发射的有效辐射。每个第三光纤的接收端被设置在相应六边形图案中的一个接收端与入射端之间的光纤束的端面上，如前所述，由第二光纤选择地接收有效辐射包含的真皮层的光谱信息。然而，在有效辐射中也不可避免地包含少量的表皮层的光谱信息。辅助光接收部分最好被用于从由第二光纤所接收的有效辐射中扣除表皮层的光谱信息。其结果，在将来自表皮层的所不需要的光谱信息的影响减至最小的同时来获得有效辐射的光谱分析。当结合所附的附图并通过下面的对本专利技术最佳实施例的描述会对本专利技术的这些及其它目的有更清楚的了解。附图说明图1为本专利技术第一实施例的用于非侵入地测定受验者的血液中葡萄糖浓度的装置的示意图；图2为第一实施例的光学纤维束的端视图；图3为图2的部分放大图；图4为通过入射端及相邻接收端之间的皮肤的光路的截面示意图；图5为第一实施例的第一种改变的光纤束的端视图。在图6A到图6C中，图6A为第一实施例的第二种改变的光纤束的端视图，而图6B及6C示出了形成光纤束的方法；图7为第二种改变的光纤束的透视图；图8为第二实施例的光纤束的端视图；图9为解释第二实施例中实验结果的光谱图10为第二实施例的第一种改变的光纤束的端视图；图11为本专利技术第三实施例的用于无侵入测量受验者的血液中葡萄糖浓度的装置的示意图；图12为第三实施例的光纤束的端视图；图13为本专利技术第四实施例的用于无侵入测量受验者的血液中葡萄糖浓度的装置的示意图；图14为第四实施例的光纤束的端视图；图15为三种不同的从入射端到接收端穿过皮肤的光路的截面示意图；图16为第四实施例的第一种改变的光纤束的端视图；图17为第四实施例的第二种改变的光纤束的端视图；图18为第五实施例的光纤束的端视图；图19为用在第五实施例中的用于支撑光纤的支撑件的截面示意图；图20为形成第五实施例的光纤束的方法；图21为第五实施例的第一种改变的光纤束的端视图；图22为第五实施例的第二种改变的光纤束的端视图；图23为第六实施例的光纤束的端视图；图24为形成第六实施例的光纤束的方法的示意图；图25为第六实施例的第一种改变的光纤束的端视图；图26为用于第六实施例的第一种改变中的用于支撑光纤的支撑件的透视图；图27为形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于非－侵入地测量受验者的血液中葡萄糖浓度装置，其包含： －用于产生具有连续波长范围为１３００ｎｍ到２５００ｎｍ的近红外辐射的光源； －用于将所述近－红外辐射入射到所述受验者的皮肤上的光入射装置； －用于接收从所述皮肤内发射的有效辐射的光接收装置；及 －用于对有效辐射进行光谱分析并根据光谱分析来确定所述受验者的血液中葡萄糖浓度的光谱分析装置； 其中所述装置的特征在于： 所述光接收装置与所述光入射装置的分开距离被限定在０．１ｍｍ到２ｍｍ的范围内以有选择地测量从位于所述皮肤的表皮层下面的真皮层发射有效辐射，及 所述光谱分析装置根据光谱分析及统计获得的真皮内的葡萄糖浓度及血液中葡萄糖浓度的相互关系来确定所述受验者的血液中的葡萄糖浓度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸尾胜彦，清水敬辅，冈雅美，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]