非侵入式血糖监测装置与方法以及生化分子的分析方法
【专利说明】非侵入式血糖监测装置与方法以及生化分子的分析方法
[0001]本申请为2012年4月27日申请的申请号为201210132386.2，名称为“非侵入式血糖监测装置与方法以及生化分子的分析方法”的中国发明专利申请之分案申请。申请号为201210132386.2的专利申请主张2011年4月29日申请的申请号为61/480386，名称为“非侵入式血糖监测装置及方法”的美国临时专利申请的国外优先权以及2011年7月15日申请的申请号为61/508078，名称为“非侵入式血糖监测装置”的美国临时专利申请的国外优先权。
技术领域
[0002]本发明是关于一种血糖监测装置与方法以及生化分子的分析方法，且特别是关于一种非侵入式血糖监测装置与方法以及生化分子的分析方法。
【背景技术】
[0003]糖尿病是一种因体内胰岛素绝对或者相对不足、分泌时间不正常、胰岛素作用体发生障碍或抗性等因素所造成所导致的临床综合症。假如糖尿病没有得到良好的控制，会引起一些急性并发症，如低血糖症、酮症酸中毒、非酮高渗性昏迷。严重的长期并发症包括心血管疾病、慢性肾衰竭、视网膜病变、神经病变及微血管病变等。
[0004]对于糖尿病患而言，时常监测血糖非常重要。管理糖尿病的首要目标就是维持正常的血糖值，如果患者平日能够很留心血糖的控制，将可有效预防上述并发症的产生。
[0005]目前，糖尿病患最常使用血糖机来进行血糖监测。然而，使用血糖机测量血糖浓度值前，必须先进行采血的步骤。指尖采血为侵入式(破坏性)的取样方式，其过程复杂且会造成疼痛，这也是影响糖尿病患无法自我定时监测血糖的最重要因素。
[0006]因此，非侵入式的血糖检测方式成为血糖检测的主要发展趋势。目前的非侵入式血糖计是利用单一方法来进行测量，如声学、光学及电学。但都以测量人体皮肤血糖为主。然而，皮肤的构造可分为表皮、真皮、皮下组织，且皮肤中各种不同的组织、血管及水分会产生多种散射光和吸收光，因而影响信号的测量，进而影响到血糖值的判断。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种非侵入式血糖监测装置，其可准确地测量出血糖信息。
[0008]本发明提供一种具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置，其可在室内或室外的环境使用。
[0009]本发明提供一种非侵入式血糖监测方法，其可连续地且即时地获得测量对象的血糖值。
[0010]本发明提供一种生化分子的分析方法，其可获得同时存在目标分子与干扰分子时的目标分子浓度。
[0011]本发明提出一种非侵入式血糖监测装置，包括至少一光源、第一分光器、光检测器组及处理单元。光源发射出至少一光线。第一分光器具有聚焦功能，使由光源发射出的光线凭借第一分光器而入射且聚焦到眼球中。光检测器组测量由眼球所反射、再凭借第一分光器传送到光检测器组的光线的旋光信息及吸收能量信息。处理单元接收并处理旋光信息及吸收能量信息，以获得由光源发射出的光线与传送到光检测器组的光线之间的旋光变化及吸收能量变化，且对旋光变化及吸收能量变化进行分析，以获得生化分子的生化分子信息，生化分子至少包括葡萄糖，且处理单元凭借生化分子信息获得葡萄糖信息，由于葡萄糖信息与血糖信息具有对应关系，进而读出血糖信息。
[0012]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，光源的波长包括葡萄糖可吸收波长。
[0013]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，光源的波长包括红外光中的波长。
[0014]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，光线包括线性偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光或部分偏振光。
[0015]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，光源例如是具有控制光线的发射频率的功能、控制光线的强度的功能、控制光线的开启时间长度的功能、控制光线的关闭时间长度的功能或其组合。
[0016]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，还包括光信息分析单元，在光线入射到眼球中之前，检测来自第一分光器的光线的光信息，且将光信息传送到处理单元、警示器或光源控制单元，以对光线的光学特性进行反馈控制。
[0017]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，第一分光器可将光线聚焦到眼球的前房，且光线经眼球所反射的光包括来自房水液的反射光。
[0018]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，第一分光器包括光学膜片、透镜、光栅、绕射光学元件或上述任意元件的组合。
[0019]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，光检测器组包括旋光测量装置及能量测量装置，分别测量由眼球所反射、再凭借第一分光器反射或再穿过第一分光器的光线。
[0020]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，能量测量装置与旋光测量装置分别包括感光元件。
[0021]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，还包括具有孔洞的挡光板，经装配以使得光线先通过挡光板的孔洞，再传送到感光元件。
[0022]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，生化分子包括胆固醇、尿酸、水、乳酸、尿素、抗坏血酸或其组合。
[0023]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，生化分子包括干扰分子。
[0024]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，在凭借处理单元获得葡萄糖信息的过程中，处理单元可对干扰分子所造成的干扰进行排除。
[0025]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，处理单元包括模拟数字电路整合模块，其中模拟数字电路整合模块包括微处理器、放大器及模拟数字转换器。
[0026]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，处理单元可从控制光源变化、光机元件空间偏移或其组合，分析旋光信息及吸收能量信息，以获得葡萄糖信息，光源变化包括光发射频率的变化、光能量强度的变化、光开启时间长度的变化或光关闭时间长度的变化或其组合。
[0027]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，还包括第二分光器，将由眼球所反射、再凭借第一分光器传送的光线传送到光检测器组。
[0028]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，光检测器组包括第一光检测器及第二光检测器，分别用以测量由第二分光器所反射或穿过第二分光器的光线。
[0029]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，第一光检测器与第二光检测器分别包括旋光测量装置及能量测量装置。
[0030]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，第一光检测器与第二光检测器中的一者例如是旋光测量装置，第一光检测器与第二光检测器中的另一者例如是能量测量装置。
[0031]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测装置中，第二分光器包括光学膜片、透镜、光栅、绕射光学元件或上述任意元件的组合。
[0032]本发明提出一种具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置，包括装置本体、至少一光源、光学套件、光检测器组以及处理单元。光源发射出至少一光线。光学套件装设于装置本体上，且包括第一分光器于其中，第一分光器具有聚焦功能，使由光源发射出的光线凭借第一分光器而入射且聚焦到眼球中。光检测器组测量由眼球所反射、再凭借第一分光器传送到光检测器组的光线的旋光信息及吸收能量信息。处理单元设置于装置本体中，且接收并处理旋光信息及吸收能量信息，以获得由光源发射出的光线与传送到光检测器组的光线之间的旋光变化及吸收能量变化，以获得生化分子的生化分子信息，生化分子至少包括葡萄糖，且处理单元凭借生化分子信息获得葡萄糖信息，由于葡萄糖信息与血糖信息具有对应关系，进而读出血糖信息。
[0033]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光源例如是设置于装置本体中。
[0034]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光源例如是光学套件的一部份。
[0035]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光源的波长包括葡萄糖可吸收波长。
[0036]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光源的波长包括红外光中的波长。
[0037]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光线包括线性偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光或部分偏振光。
[0038]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光源可具有控制光线的发射频率的功能、控制光线的一强度的功能、控制光线的一开启时间长度的功能、控制一关闭时间长度的功能或其组合。
[0039]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，还包括光信息分析单元，在光线入射到眼球中之前，检测来自第一分光器的光线的光信息，且将光信息传送到处理单元、警示器或光源控制单元，以对光线的光学特性进行反馈控制。
[0040]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，第一分光器可将光线聚焦到眼球的前房，且光线经眼球所反射的光包括来自房水液的反射光。
[0041]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，第一分光器包括光学膜片、透镜、光栅、绕射光学元件或上述任意元件的组合。
[0042]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光检测器组包括旋光测量装置及能量测量装置，分别测量由眼球所反射、再凭借第一分光器传送的光线。
[0043]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，能量测量装置例如是设置于装置本体中。
[0044]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，旋光测量装置例如是设置于装置本体中。
[0045]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，旋光测量装置例如是光学套件的一部份。
[0046]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，能量测量装置与旋光测量装置分别包括感光元件。
[0047]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，还包括具有孔洞的挡光板，经装配以使得光线先通过挡光板的孔洞，再传送到感光元件。
[0048]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，生化分子包括胆固醇、尿酸、水、乳酸、尿素、抗坏血酸或其组合。
[0049]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，生化分子包括干扰分子。
[0050]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，在凭借处理单元获得葡萄糖信息的过程中，处理单元可对干扰分子所造成的干扰进行排除。
[0051]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，处理单元包括模拟数字电路整合模块，其中模拟数字电路整合模块包括微处理器、放大器及模拟数字转换器。
[0052]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，处理单元可从控制光源变化、光机元件空间偏移或其组合，分析旋光信息及吸收能量信息，以获得葡萄糖信息，光源变化包括光发射频率的变化、光能量强度的变化、光开启时间长度的变化、光关闭时间长度的变化或其组合。
[0053]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，还包括第二分光器，将由眼球所反射、再凭借第一分光器传送的光线传送到光检测器组。
[0054]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，第二分光器例如是设置于装置本体中。
[0055]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，第二分光器例如是光学套件的一部份。
[0056]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光检测器组包括第一旋光测量装置、第一能量测量装置、第二旋光测量装置及第二能量测量装置，设置于装置本体中，其中第一旋光测量装置与第一能量测量装置分别测量由眼球所反射、再凭借第一分光器传送的光线，且第二旋光测量装置与第二能量测量装置分别用以测量凭借第二分光器所传送的光线。
[0057]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光检测器组包括第一光检测器及第二光检测器，分别用以测量由第二分光器所反射或穿过第二分光器的光线。
[0058]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，第一光检测器与第二光检测器分别包括旋光测量装置及能量测量装置。
[0059]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，第一光检测器与第二光检测器中的一者例如是旋光测量装置，第一光检测器与第二光检测器中的另一者例如是能量测量装置。
[0060]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，第二分光器包括光学膜片、透镜、光栅、绕射光学元件或上述任意元件的组合。
[0061]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，当第一分光器传送多道光线时，光检测器组包括多个旋光测量装置及能量测量装置，其中旋光测量装置及能量测量装置的多个感测区域分别用以测量对应的光线。
[0062]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光学套件还包括镜片组。
[0063]依照本发明的一实施例所述，在上述的具有非侵入式血糖监测功能的可携式移动装置中，光学套件具有镜片组时，可将光学套件整合作为相机模块中的镜头。
[0064]本发明提出一种非侵入式血糖监测方法，包括下列步骤。由至少一光源发射出至少一光线。使由光源发射出的光线凭借具有聚焦功能的第一分光器而入射且聚焦到眼球中。凭借第一分光器将由眼球所反射的光线传送到光检测器组。凭借光检测器组测量传送到光检测器组的光线的旋光信息及吸收能量信息。凭借处理旋光信息及吸收能量信息而获得由光源发射出的光线与传送到光检测器组的光线之间的旋光变化及吸收能量变化。对旋光变化及吸收能量变化进行分析，以获得生化分子的生化分子信息，且凭借生化分子信息获得葡萄糖信息，由于葡萄糖信息与血糖信息具有对应关系，透过此对应关系，进而读出血糖信息。
[0065]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测方法中，获得及分析旋光变化及吸收能量变化的装置包括处理单元。
[0066]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测方法中，处理单元包括模拟数字电路整合模块，其中模拟数字电路整合模块包括微处理器、放大器及模拟数字转换器。
[0067]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测方法中，还包括控制光源的光学特性、光机元件空间偏移或其组合，其中光学特性包括凭借光源控制光线的发射频率、光线的强度、光线的开启时间长度、光线的关闭时间长度或其组合。
[0068]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测方法中，还包括在光线入射到眼球中之前，检测来自第一分光器的光线的光信息，以对光线的光学特性进行反馈控制。
[0069]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测方法中，光信息包括能量信息及位置信息中的至少一者。
[0070]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测方法中，检测光信息的装置包括光功率计及光感测器中的至少一者。
[0071]依照本发明的一实施例所述，在上述的非侵入式血糖监测方法中，对光学特性进行反馈控制的装置包括处理单元、警示器或光