通过组织的光学特性的葡萄糖非侵入性测量制造技术

用于对诸如葡萄糖之类的血液分析物进行非侵入性确定的方法和设备，通过ＮＩＲ光谱利用在关键光谱特征中反映的组织的光学特性来改进测量的正确度和精度。诸如在组织分隔空间中间的水分布变化之类生理条件导致所测量的皮肤吸收光谱中的复杂变化，并反映光的有效路径长度的改变，导致非侵入性葡萄糖测量有偏移。通过识别根据生理变化的关键特征来检测组织的光学特性的变化。检测对于非侵入性葡萄糖测量无益的条件。对受到生理变化偏置的非侵入性葡萄糖测量值进行补偿。在另外的实施例中，根据组织对葡萄糖浓度的自然生理反应间接地测量葡萄糖。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术一般涉及非侵入性组织分析物确定，尤其，本专利技术涉及方法和设备，用于通过提取反映关键组织成分的光学特性的光谱特征而确定经照射组织样本的生理和化学特性。接着，根据这种光谱特性，补偿组织中通过生理变化偏移的非侵入性葡萄糖测量值。另一方面，直接根据组织的自然生理反应来测量葡萄糖，以改变葡萄糖的浓度。现有技术的描述葡萄糖的非侵入性测量糖尿病是导致死亡的主要原因，全世界都无能为力，而且折磨着估计约一千六百万的美国人。糖尿病的并发症包括心脏和肾脏疾病、视觉丧失、神经损伤以及高血压，单独估计美国经济的总成本每年要超过900亿美元。长期诊疗显示出通过适当地控制血糖水平可以大大地降低并发症的发作。糖尿病治疗的一个重要因素是在家庭环境中通过糖尿病患者自己监测血糖水平。当前监测技术的一个重大的缺点是由于在分析之前通过皮肤抽血引起不方便和痛苦的性质而不能鼓励有规律的使用。因此，需要自己监测血糖水平的新方法来改进前景，以更严格地控制糖尿病病人的血糖。已经发现了许多测量血糖水平的方法，范围从诸如微透析之类的侵入性方法到依赖光谱学的非侵入性技术。每种方法有相关联的优点和缺点，但是只有少数接收到来自鉴定代理的认可。至今，尚未有自己监测血糖的非侵入性技术通过鉴定。一种方法，近红外光谱学包括用近红外电磁辐射(波长范围750-2500nm中的光)照射人体上的一个点。在该光反射回检测器之前，根据该光与组织成分的交互作用而一部分被吸收和一部分被散射。检测到的光包括定量的信息，这些信息是基于入射光与包括水、脂肪、蛋白质和葡萄糖等人体组织成分的已知交互作用的。以前发表过的、通过近红外光谱学的葡萄糖非侵入性测量方法依赖光衰减幅度的检测，所述光衰减是由于目标组织量(targeted tissue volume)中出现的血糖吸收特征而引起的。组织量是经照射组织的一部分，光从它反射到或透射到光谱检测系统。通过信号处理的各种方法和一个或多个数学模型，从光谱测量取得由于葡萄糖的吸收而引起的信号。根据光谱测量值的示例组和根据毛细管(指尖)血或静脉血分析的相关联的参考血糖值(校准组)，通过校准过程来设计所述模型。在特定的研究中已经展示了近红外光谱学，在血糖水平的非侵入性预测方面表现出可实行的和有前途的方法。N.Robinson，R.Eaton，D.Haaland，G.Keep，E.Thomas，B.Stalled，P.Robinson的《Noninvasive glucosemonitoring in diabetic patientsA preliminary evaluation》，Clin Chem，381618-22(1992)发表了三种不同的仪器配置，用于测量在600-1300nm范围中通过手指的扩散透射率。使用膳食耐量测试来扰乱三个受治疗者(subjects)的葡萄糖水平，并且构造对于每个受治疗者每天特定的校准模型，通过交叉-证实进行测试。绝对平均误差的范围从19.8到37.8mg/dl。H.Heise，R.Marbach，T.Koschinsky，F.Gries的《Noninvasive bloodglucose sensors based on near-infrared spectroscopy(基于近红外光谱计的非侵入性血糖传感器)》，Artif，Org，18439-47(1994)；H.Heise，R.Marbach的《Effect of data pretreatment on the noninvasive bloodglucose measurement by diffuse refledtance near-IR spectroscopy(通过漫反射近红外光谱计的非侵入性血糖测量的数据预处理作用)》，SPIE Proc，2089114-5(1994)；R.Marbach，T.Koschinsky，F.Gries，H.Heise的《Noninvasive glucose assay by near-infrared diffuse reflectancespectroscopy of the human inner lip(通过人内唇的近红外漫反射光谱计的非侵入性葡萄糖测定)》，Appl Spectrosc，47875-81(1993)；以及R.Marbach，H.Heise的《Optical diffuse reflectance accessory formeasurements of skin tissue by near-infrared spectroscopy(通过近红外光谱计的皮肤组织测量的光学漫反射附件)》，Applied Optics34(4)610-21(1995)，提出通过在1111-1835nm范围用最优化漫反射附件的口粘膜漫反射测量的结果。使用葡萄糖耐量测试在单种糖尿病症上进行自然条件下的实验，以及针对人数为133个的不同的受治疗者。所发表的预测的最佳标准误差是43mg/dl，并且是从一个人两天的口部葡萄糖耐量测试得到的，所述口部葡萄糖耐量测试是通过交叉证实而估计的。K.Jagemann，C.Fischbacker，K.Danzer，U.Muller，B.Mertes的《Application of near-infrared spectroscopy for noninvasivedetermination of blood/tissue glucose using neural network(使用神经网络确非侵入性定血液/组织葡萄糖的近红外光谱计的应用)》，Z Phys Chem，191S179-190(1995)；C.Fischbacker，K.Jagemann，K.Danzer，U.Muller，L.Papenkrodt，J.Schuler的《Enhancing calibration models fornoninvasive near-infrared spectroscopic blood glucose determinations(加强用于非侵入性近红外光谱血糖确定的校准模型)》，Fresenius J AnalChem 35978-82(1997)；K.Danzer，C.Fischbacker，K.Jagemann，K.Reichelt的《Near-infrared diffuse reflection spectroscopy fornoninvasive blood-glucose monitoring(用于非侵入性血糖监测的近红外漫反射光谱计)》，LEOS Newsletter 12(2)；9-11(1998)；以及U.Muller，B.Mertes，C.Fischbacker，K.Jagemann，K.Danzer的《Noninvasive bloodglucose monitoring by means of new infrared spectroscopic methods forimproving the reliability of the calibration models(提高校准模型可靠性的借助新红外光谱方法的非侵入性血糖监测)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于组织样本中的目标分析物的非侵入性测量的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：测量组织样本的光谱；检测所述组织样本相对于所述组织中的生理变化的光学特性的变化，所述光学特性的变化如反映所述变化的光谱特征所显示；以及 或是根据所述检测到的变化直接校正分析物测量值；或是间接地根据所述光谱特征测量所述分析物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TL鲁赫蒂，SN特恩纳迪尔，TB布莱克，A洛伦茨，SL蒙弗雷，
申请(专利权)人：三西斯医学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]