用于测量对象的皮肤水化的非侵入式系统和方法技术方案

一种用于测量对象的皮肤水化的非侵入式系统和方法，包括热敏电阻器（７）和处理器（８），其中，在瞬变模式下使用热敏电阻器（７）来获得对象皮肤的热导率的测量值，而处理器（８）利用所述热导率测量值来测定皮肤水化值。可以将所述的用于测量皮肤水化的系统包含在用于检测优选为葡萄糖的血液分析物浓度的非侵入式系统中，其中用于检测血液分析物浓度的所述非侵入式系统包括具有（例如）生成红外光束（３）的红外源（２）的光谱装置、以及用于检测透过对象的部分１（例如手指）的辐射的检测器（６）。所述系统还包括使皮肤湿润的皮肤水化器（９），其在控制环中连接至用于测量皮肤水化的系统。所述用于检测血液分析物浓度的系统可以包括光声装置或新陈代谢热整合装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于测量对象的皮肤水化(skin hydration)的非侵入式系统。使用术语皮肤来指皮肤和外部粘膜。在本专利技术的特别有利的实施例中，所述系统包含在用于检测血液分析物浓度的设备中。可以使用皮肤水化值来延缓血液分析物浓度的测量，直到皮肤水化达到某一预定值，或者可以使用皮肤水化值来校正血液分析物浓度的测定和计算过程中的水化。
技术介绍
对诸如葡萄糖或胆固醇等大部分血液成分或分析物的浓度测定，当前是通过侵入式手段完成的。采集血样并将其转送到对其进行分析的实验室或手持装置。血液成分的非侵入式分析相对于侵入式技术具有很多优点，例如，减少了对象的不适并降低了感染风险。但是，非侵入式分析技术必须对具体分析物既灵敏又具有特异性。在以人为应用对象时，有机体的巨大复杂性可能导致分析信号受到其他物质的干扰，以及受到会随着时间发生变化或者因人而异的其他变量的干扰。非侵入式测量系统需要通过对象的皮肤来测量分析物浓度。皮肤的物理状态，例如，颜色、粗糙度、水化在个体之间存在显著差异，因而这些皮肤差异是很多非侵入式分析物浓度测量技术的重大误差源。皮肤水化在个体之间存在差异，对于单个个体而言，皮肤水化有时随时间迅速变化，例如，在该个体出汗时或者在空气湿度发生变化时。具体而言，很多非侵入式葡萄糖测量技术都是以红外光的吸收和/或散射为基础的。在电磁谱的红外部分中，水的光子吸收发生显著变化，并且一般都非常高。因此，外部皮肤层的含水量的小幅变化都会对基于红外线的技术的指示信号造成很大影响。其原因有二，首先因为在入射激发束能够激发诸如葡萄糖等相关分子之前，所述激发束必须穿过皮肤，其强度受到水化水-->平的影响。其次是因为散射的光子在其返回至检测器的途中必须穿过皮肤。US2004/0068163公开了一种通过近红外光谱对诸如葡萄糖等血液分析物进行非侵入式测定的方法和设备。组织部分之间的诸如水分布变化等生理变化导致了所要检测的组织的光学特性的变化。使用检测到的变化来测定无益于通过近红外光谱对葡萄糖进行非侵入式测量的条件，并基于所检测到的变化来校正葡萄糖测量或者间接测量葡萄糖。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于测定皮肤水化的简单的、经济有效的手段。本专利技术的另一目的在于提高非侵入式分析物浓度测量的准确度。本专利技术涉及一种用于测量对象的皮肤水化的非侵入式系统，其包括：热导率测量设备，其用于获得对象的皮肤的热导率的测量值；以及处理器，其利用所述热导率测量值来测定皮肤水化值。在活组织中，通过传导和对流来测定有效的热导率。传导取决于组织的性质，并且特别取决于含水量，这是因为蛋白质和油脂具有相同的热导率，该热导率比水的热导率大约低三倍。因而，传导在很大程度上是由含水量决定的。活组织内的对流是由血流导致的，主要是由血管系统的最小血管中的血流导致的。在利用传感器测定活体对象的热导率的前两秒内，热流几乎完全由传导，即含水量决定。从第2秒到第6秒，热流既由传导(含水量)又由对流(血流)决定。这样，既能够测定对流的贡献又能够测定传导的贡献。所述热导率测量设备优选包括：与所使用的对象的皮肤热连接的热敏电阻器；以及电流源，其用于向所述热敏电阻器提供足以使所述热敏电阻器的电阻或温度保持在预定水平的电流，其中，所述热导率测量设备根据提供给所述热敏电阻器的电流获得热导率的测量值。热敏电阻器的优点在于使用广泛，价格相对较低，其可以非常小，并且具有大的动态范围。可以使用处于瞬变模式(transient mode)的热敏-->电阻器来测量与之热接触的对象的部分的有效热导率。瞬变模式是指至少一个由加热时间段和冷却时间段构成的测量时间段。在加热时间段内，以足以使热敏电阻器的温度和电阻保持在恒定值的速率发送电流通过热敏电阻器。由热敏电阻器散发的热量等于进入对象的热流。所散发的热量的量是对象的热导率的量度，因而提供给热敏电阻器的电流是对象的热导率的量度，即，例如，与热导率低时相比，在热导率高时，需要更多的功率来使热敏电阻器保持在升高的温度上。优选使所述系统包含于用于测量血液分析物浓度的非侵入式设备当中。可以监测皮肤水化，直到达到用于准确地测量分析物浓度的最佳水平为止，或者可以使用皮肤水化值来补偿所检测的分析物浓度。所述系统优选包括皮肤水化装置，因此能够将皮肤水化提高到(例如)对测定分析物浓度更为有利的值。更优选地，在控制环内，将用于测量皮肤水化的非侵入式系统连接至所述皮肤水化装置，因此可以将皮肤水化保持在预定水平。因而，所述系统能够实现对皮肤水化的主动控制，从而使皮肤水化保持在具体的预定水平，由此消除水化水平的变化。本专利技术还涉及一种用于测量皮肤水化的方法，其包括下列步骤：对皮肤的热导率进行非侵入式测量；利用所述热导率来测定皮肤的水化水平。附图说明通过文中描述的实施例，本专利技术的这些和其他方面将被阐明并变得显而易见。现在，将仅通过实例并且参照附图来描述本专利技术的实施例，在附图中：图1示出了本专利技术的第一实施例；图2示出了本专利技术的第二实施例；图3示出了本专利技术的第三实施例图4示出了本专利技术的第四实施例；以及图5示出了本专利技术的第五实施例；具体实施方式-->具体而言，可以使用图1所示的系统来测量葡萄糖浓度，该系统包括生成红外光束3的红外源2和用于检测所透过的辐射的红外检测器6。所述系统还包括窗口外壳5、窗口4和嵌入在窗口4内的热敏电阻器7。由检测器6生成的信号指示葡萄糖浓度，并且将其发送至用于测定葡萄糖浓度的处理器8。将所述系统应用于对象部分1(例如，上唇、舌部、耳垂或手指)，并将热敏电阻器7靠近皮肤表面放置。按照与对象部分的皮肤接触的方式，施加窗口4和热敏电阻器7。在瞬变模式下使用所述热敏电阻器，即，在加热时间段内，以足以使热敏电阻器的温度，并由此使其电阻保持在热敏电阻器的初始平衡之上的固定增量的速率向热敏电阻器提供电流。热敏电阻器的电阻由控制和处理器单元8测量。可以通过使用电流和电压检测器测量电阻器上的通过电流I和电压V来测定电阻R。之后，按照R＝V/I确定电阻R。之后，利用热敏电阻器的温度-电阻校准来导出温度。控制和处理单元8内的电流供应源根据电阻/温度值来调整提供给热敏电阻器的电流。提供给热敏电阻器的功率(P＝I2R)等于热敏电阻器散发的热量。热敏电阻器散发的热量等于进入对象的热流，因而所提供的电流(或所提供的功率)是对象部分1的皮肤的热导率的量度。在加热时间段的前两秒内，热敏电阻器散发的热功率主要取决于热传导，这是因为在这个短时间段内毛细血管网络散发非常少的热量，并且只贴近热敏电阻器。如G.Delhomme等人的Cardiovascular Mechanics 10，2081-2082(1991)所讨论的，根据下述关系式，热导率取决于皮肤的含水量：K＝0.0148×％水+1.75   (1)在上式中，K：以mW/cm℃为单位的没有血流的皮肤热导率，％水：皮肤总重量的以％为单位的皮肤含水量。加热时间段的前两秒内的热导率K的计算使得根据上述等式(1)测定皮肤含水量成为可能。控制和处理器单元8根据上述等式(1)和提供给热敏电阻器的功率来测定含水量。可以使用所测定的含水量来推迟检测器6对所透过的辐射的-->检测，直到皮肤的水化处于预定范围内为止，从而舍弃在水化值落在预定范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量对象的皮肤水化的非侵入式系统，包括：　热导率测量设备，其用于获得所述对象的皮肤的热导率的测量值；以及　处理器，其利用所述热导率测量值来测定皮肤水化值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-12-28 05301117.71、一种用于测量对象的皮肤水化的非侵入式系统，包括：热导率测量设备，其用于获得所述对象的皮肤的热导率的测量值；以及处理器，其利用所述热导率测量值来测定皮肤水化值。2、根据权利要求1所述的非侵入式系统，其中，所述热导率测量设备包括：与所使用的对象的皮肤热连接的热敏电阻器；以及电流源，其用于向所述热敏电阻器提供足以使所述热敏电阻器的电阻或温度保持在预定水平的电流，其中，所述热导率测量设备根据提供给所述热敏电阻器的所述电流来获得所述热导率的测量值。3、根据权利要求1所述的非侵入式系统，其包括在用于检测血液...

【专利技术属性】
技术研发人员：A范格什，M范赫佩恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]