【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析物测量的包括材料状态分析的方法和装置
[0001]本申请总体上涉及用于分析包含至少一种分析物的作为例如流体的材料的方法和装置。特别地，本申请涉及用于体液中的分析物，如人类皮肤中，特别是人类皮肤的间隙液中的葡萄糖浓度的非侵入性测量的方法和装置。
技术介绍
[0002]本申请涉及分析包含至少一种分析物的材料的方法。该方法包括测量程序，其中使所述材料与测量体进行热接触压力传递接触，所述热或压力传递接触允许由材料中的激发辐射吸收产生的热或压力波传递到所述测量体。激发辐射被辐照到材料中以在其中被吸收，其中所述激发辐射的强度被时间调制，并且其中所述激发辐射包括不同分析物特征波长的辐照，其以同时和连续地中的一种或两种被辐照。
[0003]如本文所理解的分析物特征波长是允许通过波长选择性吸收确定分析物的存在的波长，并因此形成分析的基础。这样，分析物特征波长可以特别地包括与分析物的吸收最大值相对应的波长。另外的分析物特征波长是对应于两个吸收峰之间的局部最小值的波长。即，局部吸收最小值和相邻峰值之间的差异是材料中分析物浓度的良好度量。在本文中，术语“局部最小值”表示在给定波长下分析物的吸收率小于在附近波长下的吸收率，但仍然是可感知的，否则它们将不是分析物的特征。特别地，在优选实施方案中，用作分析物特征波长的这些局部最小值处的吸收率大于与分析物测量中所依赖的任何分析物特征波长相关联的最高吸收峰的5％，优选大于10％，更优选大于20％，最优选大于30％。虽然与吸收峰或局部吸收最小值精确对应的波长通常是分析物特征波长的优选选择...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.分析包含至少一种分析物的材料(12)的方法，所述方法包括：分析物测量程序(78)，其中：
‑
使所述材料(12)与测量体(16)热接触或压力传递接触，所述热接触或压力传递接触允许通过所述材料中的激发辐射(18)的吸收产生的热或压力波传递至所述测量体，
‑
激发辐射(18)被辐照到所述材料(12)中以在其中被吸收，其中所述激发辐射的强度是时间调制的，并且其中所述激发辐射包括不同分析物特征波长的辐射，其以同时和连续中的一种或两种辐照，以及
‑
使用基于检测到的物理响应生成响应信号的检测设备检测测量体(16)或其中包括的组件对在吸收所述激发辐射(18)后从所述材料(12)接收的热或压力波的物理响应，所述响应信号指示激发辐射的吸收程度，其中所述方法还包括分析步骤，其中至少部分基于所述响应信号执行所述分析，其中所述方法还包括材料状态分析程序(76)，其中基于以下一项或多项分析所述材料的当前状态：
‑
当以与所述分析物特征波长不同的波长，用激发辐射(18)辐照所述材料(12)时，确立的一个或多个响应信号，
‑
针对具有与所述分析物测量步骤中使用的相同分析物特征波长的激发辐射，但以与所述分析物测量步骤中至少部分不同的强度调制频率的激发辐射，确立的一个或多个响应信号，以及
‑
利用另外的传感器设备执行的与材料状态相关的一个或多个测量，并且其中，基于所述材料状态分析程序(76)的结果，确定以下中的至少一项：
‑
在所述分析物测量程序(78)中，或依赖于在所述分析期间，使用的分析物特征波长的选择，
‑
在所述分析物测量程序(78)期间使用的分析物特征波长的绝对时间或相对时间比例、单个激发辐射强度、或给予所述分析中的波长的相对权重，
‑
在所述分析物测量程序(78)中，将同时使用的分析物特征波长的选择，以及
‑
在所述分析物测量程序(78)中将使用的所述激发辐射(18)强度的调制的一个或多个主频率的选择。2.如权利要求1所述的方法，其中所述材料(12)是人类组织，特别是人类皮肤(12)，并且所述分析物是其间隙液中存在的葡萄糖。3.如权利要求1所述的方法，其中所述材料状态分析程序(76)与所述分析物测量程序(78)交错执行，或在开始所述分析物测量程序之前少于5分钟，优选地少于3分钟，且最优选地少于1分钟执行。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在包括所述材料状态分析程序(76)和所述分析物测量程序(78)的至少一部分的时间间隔期间，维持所述材料和所述测量体(16)之间的热接触或压力传递接触。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述材料状态包括所述材料内与所述一种或多种分析物不同但在至少一种所述分析物特征波长下表现出显著的激发辐射(18)吸收性的干扰物质的存在和/或浓度。6.如权利要求5所述的方法，其中在所述材料状态分析程序(76)产生足够高浓度的所
述干扰物质的情况下，所述干扰物质表现出显著的吸收性的至少一种所述分析物特征波长的使用被避免或抑制。7.如权利要求2以及权利要求5和6中任一项所述的方法，其中所述干扰物质是乳酸盐、脂肪酸、化妆品、凝胶或白蛋白。8.如权利要求2
‑
7中任一项所述的方法，其中在所述分析物测量程序(78)中将使用的所述激发辐射(18)强度的调制的所述至少一个主频率包括第一主调制频率和第二主调制频率，其中所述第一主调制频率选择得足够低，使得所述响应信号至少部分反映所述间隙液内激发辐射的吸收，其中所述第二主调制频率比所述第一主调制频率更高，并且其中在所述分析中，将对应于第一和第二主调制频率的响应信号或从其来源的量数学组合，以产生指示所述间隙液中的吸收的信息，其中优选地，所述第一主调制频率f选择在以下范围内：4
·
f
min
>f>f
min
，更优选地3
·
f
min
>f>f
min
，且最优选地2
·
f
min
>f>f
min
，其中f
min
定义为f
min
＝k
t
·
α(λ)2/(2
·
ρ
·
C
p
)，其中k
t
、ρ和C
p
分别是所述组织的热导率、密度和比热容，并且α(λ)是在所述组织中具有波长λ的激发辐射(18)的吸收系数。9.如权利要求2
‑
8中任一项所述的方法，其中所述材料状态包括所述皮肤(12)的含水量，并且其中所述皮肤的含水量优选地使用专用的角膜测量设备进行测量。10.如权利要求9所述的方法，其中在所述材料(12)分析程序中确定更高含水量的情况下，在所述分析物测量程序(78)中优先使用一组预先确定的分析物特征波长中的更短的波长。11.如权利要求9或10所述的方法，其中在所述分析物测量程序(78)中使用的所述激发辐射(18)强度的调制的一个或多个主频率中的至少一个适于在所述材料(12)分析程序中以如下方式确定的含水量，即在所述材料状态的所有其他特征相同的情况下，为更高的含水量选择所述调制的更高的主频率。12.如权利要求2
‑
11中任一项所述的方法，其中所述材料状态包括所述间隙液上面的角质层的厚度。13.如权利要求12所述的方法，其中基于针对所述激发辐射(18)的相同波长但所述激发辐射的不同强度调制频率确立的响应信号，直接或间接评估所述角质层的所述厚度，其中选择所述波长以分别匹配所述角质层和所述间隙液中以不同浓度存在的物质的吸收带。14.如权利要求12或13所述的方法，其中在所述分析物测量程序(78)期间使用的所述激发辐射(18)强度的调制的一个或多个主频率中的至少一个适于在所述材料(12)分析程序中以如下方式确定的所述间隙液上面的角质层的厚度，即在所述材料状态的所有其他特征相同的情况下，为更高的角质层厚度选择所述调制的更低主频率。15.如权利要求2
‑
14中任一项所述的方法，其中所述材料状态包括所述皮肤(12)的pH值，其中优选地使用由专用的pH测量设备形成的另外的传感器设备确定所述pH值。16.如权利要求15所述的方法，其中在发现所述材料(12)分析程序中确定的pH值为更低值的情况下，其中所述材料状态的所有其他特征相同，相比在发现pH为更高值的情况下，在所述分析物测量程序(78)中更不优先使用与乳酸盐的吸收带重叠的分析物特征波长。17.如权利要求2
‑
16中任一项所述的方法，其中所述皮肤(12)是人类对象的指尖(12)
处的皮肤，并且其中所述材料状态包括所述表皮嵴的平均高度，其中优选地使用由专用的指纹传感器形成的另外的传感器设备预估所述表皮嵴的所述平均高度。18.如权利要求17所述的方法，其中用于所述分析物测量程序(78)中的所述激发辐射(18)的功率以如下方式调整为所述表皮嵴的平均高度的函数，即在所述材料状态的所有其他特征相同的情况下，对于更高的平均表皮嵴，增加用于所述分析物测量程序的所述激发辐射的功率。19.如权利要求2
‑
18中任一项所述的方法，其中所述材料状态包括所述皮肤(12)的温度。20.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述分析物测量程序(78)期间，在保持所述材料(12)与所述测量体(16)之间的所述热接触或压力传递接触的同时进行一系列分析物波长特异性测量，其中在每个分析物波长特异性测量中，具有选自预先确定的一组分析物特征波长的分析物特征波长的激发辐射(18)被辐照并获得相应的响应信号，并且其中所述分析物波长特异性测量中的至少一些与参考测量(80)穿插在一起，其中具有参考波长的激发辐射(18)被辐照，并获得相应的响应信号，其中所述参考波长是与任何所述分析物特征波长不同的波长，并且其中获得的所述参考测量(80)的所述响应信号被用于以下中的一项或多项：
‑
校准激发辐射源(26)以用于产生所述激发辐射，
‑
校准所述检测设备，
‑
通过比较单个参考测量(80)的结果识别所述测量条件的变化，
‑
相对于其整个持续时间、给定分析物特征波长的分析物波长特异性测量的绝对或相对持续时间中的一项或两项调整所述分析物测量程序(78)，或者终止和/或重新开始所述分析物测量程序，以及
‑
调整在所述分析步骤中执行的分析。21.如权利要求20所述的方法，其中在至少25％，优选地至少50％的每对连续的分析物波长特异性测量之间，执行参考测量(80)。22.如权利要求20或21所述的方法，其中以每5秒至少1次，优选地每秒至少1次，且最优选地每秒至少10次的平均速率执行所述参考测量(80)。23.如权利要求20至22中任一项所述的方法，其中基于获得的所述参考测量(80)的响应信号调整在所述分析步骤中执行的分析的所述步骤包括至少部分基于先前或后续参考测量中的一种或两种的结果，归一化至少一些所述分析物波长特异性测量的结果。24.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述分析物测量程序(78)中，在维持所述材料(12)和所述测量体(16)之间的所述热或压力传递接触同时执行一系列分析物波长特异性测量，其中在每个分析物波长特异性测量中，具有选自预先确定的一组分析物特征波长的分析物特征波长的激发辐射(18)被辐照，并获得相应的响应信号，并且其中基于与一个或多个分析物特征波长相关的响应信号执行质量评估，并且其中基于所述质量评估，调整在当前的分析物测量程序或一个或多个未来的分析物测量程序(78)期间专用于相应的一个或多个分析物特征波长的测量时间，或调整所述分析中与相应的分析物波长特异性测量相关的相对权重。25.如权利要求24所述的方法，其中在所述分析物测量程序(78)中执行所述质量评估，
并且在所述分析物测量程序中实时调整专用于所述相应的一个或多个分析物特征波长的测量时间。26.如权利要求24或25所述的方法，其中所述质量评估至少部分基于以下中的一项或多项：
‑
所述响应信号的信噪比或来源于其的量，和
‑
一个或多个参考测量(80)的结果，其中具有参考波长的激发辐射(18)被辐照并获得相应的响应信号，其中所述参考波长是所述分析物吸收较低处的波长。27.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中选择所述激发辐射(18)的所述强度的时间调制，使得所述强度的包络的不对称性在于所述包络占据50％或更多的平均强度的时间比例少于总时间的50％，优选地少于总时间的46％，且最优选地少于总时间的43％。28.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中选择所述激发辐射(18)的所述强度的时间调制，使得所述强度的包络遵循周期性重复模式，其中所述模式包含包括所述模式的强度
‑
时间整体的超过80％在内的高强度时间部分和包括所述模式的强度
‑
时间整体的少于20％在内的低强度时间部分，其中所述高强度时间和低强度时间部分的持续时间的比率小于0.9，优选地小于0.8，且最优选地小于0.7。29.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激发辐射(18)的所述强度的时间调制的选择使得所述强度的包络近似谐波，使得在与所述主频率和第一至第九谐波相关的所述总强度的所述激发辐射的强度的傅立叶分解中，至少95％与所述主频率相关，并且至少97％，优选地至少98％与所述主频率和第一谐波相关。30.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述检测设备包括用于产生通过所述测量体(16)或所述测量体中包括的组件的至少一部分行进的检测光束(22)的光源(28)，所述测量体(16)对在吸收所述激发辐射(18)后从所述材料(12)接收的热或压力波的所述物理响应是所述测量体或所述组件的折射率的局部变化，并且所述检测设备被配置用于检测由于所述检测光束的光路或相位的折射率变化的所述变化引起的所述光路的变化或检测光束(22)的相位的变化之一。31.如权利要求30所述的方法，其中所述测量体(16)能透过所述检测光束(22)，所述检测光束定向为于与所述材料(12)热或压力传递接触的所述测量体的表面(14)处被完全或部分地反射，并且其中所述检测设备包括能够检测由于折射率的所述局部变化引起的所述检测光束的偏转程度的光探测器，特别是位置灵敏光探测器。32.如权利要求30所述的方法，其中所述检测设备包括允许评估所述检测光束(22)的所述相位变化并产生指示所述相位变化的响应信号的干涉测量设备(60)。33.如权利要求1
‑
29中任一项所述的方法，其中所述测量体(16)或所述测量体中的组件具有响应于与其相关的温度的局部变化或压力的变化而变化的电学性质，并且其中所述检测设备包括用于捕获代表所述电学性质的电信号的电极。34.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激发辐射(18)使用一系列激光器，特别是量子级联激光器产生，其每个激光器具有专用的波长。35.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激发辐射(18)使用至少一个可调激光器，特别是至少一个可调量子级联激光器产生。36.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激发波长中的一些或全部的范围
为5μm
‑
13μm，优选地8μm
‑
11μm。37.用于分析包括至少一种分析物的材料(12)的装置(10)，所述装置包括：
‑
具有适合于与所述材料(12)热接触或压力传递...
【专利技术属性】
技术研发人员：维尔纳，
申请(专利权)人：迪亚蒙泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。