用光谱数据分析进行无创的光学血糖检测的方法和系统技术方案

公开了一种基于光谱数据无创测量生物样品中的血糖水平的系统和方法。公开了在光谱数据的采集中提高信噪比和计算由于样品中的血液引起的光的衰减率的各种技术。公开的技术包括：（1）与对数函数结合使用标准差运算，（2）使用归一化因数，（3）使用比例因数，（4）解决温度对例如电阻器的各种系统部件的影响，（5）通过执行校准来解决光检测器中的暗电流。

【技术实现步骤摘要】
用光谱数据分析进行无创的光学血糖检测的方法和系统本申请是于2009年4月17日提交的、题为“用光谱数据分析进行无创的光学血糖检测的方法和系统”的专利技术申请第200980126116. 7号的分案申请。相关申请的交叉引用本专利申请要求2008年5月22日提交的申请号为61/055，303的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用被合并在此，本专利申请还要求2008年8月15日提交的申请号为61/089，152的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用也被合并在此。
技术介绍
糖尿病是一种慢性疾病，当不对其进行控制的时候，随着时间的流逝会对许多身体系统(包括神经、血管、眼睛、肾脏和心脏)造成严重的损害。美国国家糖尿病、消化系统病、肾疾病研究所(NIDDK)估计2007年在美国有2360万人或者美国总人口的7. 8%患有糖尿病。在全世界，世界卫生组织(WHO)估计超过I. 8亿人患有糖尿病，到2030年他们预计这个数字将增加到3. 66亿，美国占3030万。根据WH0，在2005年估计有110万人死于糖尿病。他们预测2006年到2015年，糖尿病致死率将总的增加超过50%且在中上收入国家增加超过80%。糖尿病对个人和整个社会造成的经济负担是重大的。根据美国糖尿病协会,2007年美国糖尿病总年度经济成本估计达到1740亿美元。自2002年以来这个数字增加了 420亿美元。这32%的增长意味着美元数量每年提升超过了 80亿美元。糖尿病管理一个很重要的要素就是糖尿病患者在家庭环境下自我监测血糖(SMBG)浓度。通过经常测试血糖水平，糖尿病患者能更好地管理用药、饮食和运动以持续控制和预防长期不良健康结果。实际上，糖尿病控制与并发症实验(DCCT)若干年来密切关注了 1441名糖尿病患者，结果表明，与标准治疗组比较，那些每天按照强化控制方案进行多种血糖测试的患者中只有1/4的人发展为糖尿病性眼疾病，1/2的人发展为肾脏疾病，1/3的人发展为神经性疾病，且已经有这三种并发症早期形态的患者中极少数人恶化。然而，由于在分析之前通过皮肤抽取血液不方便并且带来痛苦，这使得许多糖尿病患者做不到为了很好地控制血糖而应当做的那样勤奋，因此目前的监测技术阻碍了正常的使用。结果，无创测量葡萄糖浓度是糖尿病管理的一种可取和有利的发展。无创监测将使每天的多次测试没有痛苦且更加受到儿童糖尿病患者的欢迎。根据2005年刊登的一篇研究(J, Wagner, C. Malchoff, and G. Abbott, DiabetesTechnology&Therapeutics (糖尿病技术和疗法)，7(4)2005，612-619)，患有糖尿病的人利用无创血糖监测装置更频繁地执行SMBG,并且已经改善生活质量。存在许多用于血糖确定的无创方法。一种无创的血液化学检测技术涉及收集和分析光谱数据。由于在正被感测的区域中除了血液之外还存在其它成分(比如，皮肤、脂肪、肌肉、骨头、胞间液)，所以从根据光谱学获得的光谱数据或其它数据提取关于血液特性的信息(例如葡萄糖浓度)是一个复杂的问题。这样的其它成分能够以改变读数(reading)这样的方式影响这些信号。具体地讲，作为结果而获得的信号的幅度可以比信号中与血液对应的部分的幅度大很多，因此，限制了精确提取血液特性信息的能力。本专利技术旨在克服上述的一个或多个问题。
技术实现思路
在本专利技术的一方面中，公开了一种用于检测生物样品中的葡萄糖的系统。该系统包括至少一个光源，所述至少一个光源被配置为入射在样品的目标区域上；至少一个光检测器，所述至少一个光检测器被定位为接收来自所述至少一个光源的光并产生指示被检测的光的功率的输出信号，该输出信号具有与时间相关的电流(time dependencurrent)；和处理器，该处理器从所述至少一个光检测器接收输出信号，基于接收到的输出信号，以至少20:1的信噪比计算由于存在于目标区域中的样品中的血液引起的衰减率，并基于计算的衰减率确定与存在于目标区域中的样品相关的血糖水平。 在本专利技术的另一方面中，公开了一种用于检测生物样品中的葡萄糖的系统。该系统包括至少一个光源，所述至少一个光源被配置为入射在样品的目标区域上；至少一个光检测器，所述至少一个光检测器被定位为接收来自所述至少一个光源的光并产生指示被检测的光的功率的输出信号，该输出信号具有与时间相关的电流；和处理器，该处理器从所述至少一个光检测器接收输出信号，基于接收到的输出信号，以归一化因数计算由于存在于目标区域中的样品中的血液引起的衰减率，并基于计算的衰减率确定与存在于目标区域中的样品相关的血糖水平。在本专利技术的另一方面中，公开了一种用于检测生物样品中的葡萄糖的系统。该系统包括至少一个光源，所述至少一个光源被配置为入射在样品的目标区域上；至少一个光检测器，所述至少一个光检测器被定位为接收来自所述至少一个光源的光并产生指示被检测的光的功率的输出信号，该输出信号具有与时间相关的电流；和处理器，该处理器从所述至少一个光检测器接收输出信号，基于接收到的输出信号，以比例因数计算由于存在于目标区域中的样品中的血液引起的裳减率，并基于计算的裳减率确定与存在于目标区域中的样品相关的血糖水平。在本专利技术的另一方面中，公开了一种用于检测生物样品中的葡萄糖的系统。该系统包括至少一个光源，所述至少一个光源被配置为入射在样品的目标区域上；至少一个光检测器，所述至少一个光检测器被定位为接收来自所述至少一个光源的光并产生指示被检测的光的功率的输出信号，该输出信号具有与时间相关的电流；和处理器，该处理器从所述至少一个光检测器接收输出信号，基于接收到的输出信号计算由于存在于目标区域中的样品中的血液引起的衰减率并消除由所述至少一个光检测器的与温度相关的检测器响应所引起的不确定性的影响，并且，基于计算的衰减率确定与存在于目标区域中的样品相关的血糖水平。在本专利技术的另一方面中，公开了一种用于检测生物样品中的葡萄糖的系统。该系统包括至少一个光源，所述至少一个光源被配置为入射在样品的目标区域上；至少一个光检测器，所述至少一个光检测器包括具有反馈电阻器的前置放大器，被定位为接收来自所述至少一个光源的光并产生指示被检测的光的功率的输出信号，该输出信号具有与时间相关的电流；和处理器，该处理器从所述至少一个光检测器接收输出信号，基于接收到的输出信号计算由于存在于目标区域中的样品中的血液引起的衰减率并消除由所述至少一个光检测器的与温度相关的检测器响应所引起的不确定性的影响，并且，基于计算的衰减率确定与存在于目标区域中的样品相关的血糖水平。在本专利技术的另一方面中，公开了一种用于检测生物样品中的葡萄糖的系统。该系统包括具有前置放大器和反馈电阻器的至少一个光检测器。在本专利技术的另一方面中，公开了一种用于检测生物样品中的葡萄糖的方法。该方法包括利用被配置为入射在样品的目标区域上的至少一个光源；利用被定位为接收来自所述至少一个光源的光并产生指示被检测的光的功率的输出信号的至少一个光检测器，该输出信号具有与时间相关的电流；用处理器从所述至少一个光检测器接收输出信号，并基于接收到的输出信号，以至少20 1的信噪比计算由于存在于目标区域中的样品中的血液引起的裳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测生物样品中的血糖的系统，包括：至少一个光源，所述至少一个光源被配置为入射在样品的目标区域上；至少一个光检测器，所述至少一个光检测器包括具有反馈电阻器的前置放大器，被定位为接收来自所述至少一个光源的光并产生指示被检测的光的功率的输出信号，该输出信号具有与时间相关的电流；和0处理器，该处理器从所述至少一个光检测器接收输出信号，基于接收到的输出信号计算由于存在于目标区域中的样品中的血液引起的衰减率并消除由所述至少一个光检测器的与温度相关的检测器响应所引起的不确定性的影响，并且，基于计算的衰减率确定与存在于目标区域中的样品相关的血糖水平。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐智，
申请(专利权)人：密苏里大学董事会，
类型：发明
国别省市：