用于非侵入性地确定d-葡萄糖浓度的测量设备和测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于测量原始数据W确定血液参数、尤其W非侵入性地确定D-葡 萄糖浓度的测量方法和测量设备。
【背景技术】
[0002] 由现有技术已知用于血糖浓度的非侵入性在体测量的手段。在此，例如光学地激 励组织层，W便由所测量的射束吸收来测量血糖含量，所述射束吸收取决于葡萄糖浓度。
[0003] 已知方法的缺点在于，迄今不能够在葡萄糖浓度的非侵入性确定中实现足够的精 度，因为在已知的葡萄糖吸收带中的吸收通过其他材料和组织物质的显著的吸收与散射效 应叠加，运示例性地在图5中示出。
[0004] 一种运样的非侵入性测量手段例如由US 7,729,734 B2已知。提出一种测量设备， 其中，将不同波长的两个经180°移相的、经调制的激光射束用于激励葡萄糖。经移相的激光 射束产生红外（IR)范围中的两个经移相的光热信号，其借助红外探测器检测。激光感生的、 经波长调制的移相信号的分析处理能够实现显著的、主要通过水引起的背景信号的抑制。 然后由所检测的差分红外信号的幅度和相位推断出葡萄糖浓度。
[0005] 然而，所提出的测量设备的缺点是，由所测量的IR信号确定葡萄糖浓度要求0.1° 的相位分辨率，运在实际应用条件下无法遵循。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明所基于的任务是，避免已知的非侵入性测量设备的缺点。所述测量设 备尤其应能够产生原始数据，所述原始数据能够实现血液参数、尤其D-葡萄糖浓度的更精 确的非侵入性确定。另一个任务是，提供一种用于测量原始数据W确定血液参数、尤其W非 侵入性地确定D-葡萄糖浓度的测量方法，借助所述测量方法可W避免常规方法的缺点。
[0007] 所述任务分别通过具有独立权利要求的特征的测量设备和测量方法解决。本发明 的有利的实施方式和应用由从属权利要求得出。
[000引本发明基于W下认识：已知的测量设备中的干扰性错误测量可能通过W下方式引 起，即运些测量可能受所照射的身体表面的或位于其下的皮肤层的局部有限的不规则 性一一例如受丘疹、脂肪脉、骨头、角质层、汗和/或毛细血管的密度起伏影响。
[0009] 因此，本发明包括W下一般性技术教导：不是在待检查的测试对象的身体表面上 的仅仅一个唯一的测量部位处而是在多个测量部位处实施测量。运些测量部位可W构造为 间隔开的或重叠的测量区域或者构造为彼此间隔开的测量点。
[0010] 与现有技术一致地，根据本发明的测量设备具有用于产生电磁射束的至少一个激 励源W及具有禪合输入装置，W便将由激励源发射的射束禪合输入到测量对象的身体表面 中。
[0011] 此外，所述测量设备包括传感器装置，W便检测通过激励源在身体表面中禪合输 入的射束激励的红外（IR)射束。
[0012] 为了不仅仅在一个测量点处实施测量，禪合输入装置设置用于将由所述激励源发 射的射束平面地（fBchig)在多个测量部位处禪合输入到所述身体表面中，并且传感器装 置设置用于检测在多个测量部位处在所述身体表面中产生的IR射束。
[0013] 根据本发明的多个测量部位使用具有W下优点：可W识别W及通过测量部位的合 适选择来补偿上述局部有限的不规则性的意义上的有错误的测量点。在仅仅一个测量部位 处测量所激励的IR射束时无法区分IR射束的所测量的强度值由确定的葡萄糖浓度X产生还 是由葡萄糖浓度Y产生，其中，所产生的IR强度附加地受局部干扰效应一一例如具有超平均 厚度的角质层影响。在多个测量部位的情况下，例如可W通过在所有测量部位上取平均值 将W下测量部位辨识为"有错误的"测量部位:所述测量部位与平均值的偏差大于预先确定 的阔值，因为该测量值可能受局部不规则性和/或不期望的干扰效应影响。因此，剔除"有错 误的"测量部位改善了测量精度。此外，可W通过取平均值基于剩下的"无错误的"测量部位 来实现血液参数值、尤其D-葡萄糖浓度的确定的精度的改善，因为可W通过所述方式来平 均背景信号的波动。
[0014] 禪合输入装置优选如此设置，使得测量部位W规则的间距、例如格栅状地布置在 皮肤表面上。但运些测量部位也可W是不规则地布置的。
[0015] 优选地，禪合输入电磁射束所在的测量部位与检测所激励的IR射束所在的测量部 位一致。然而存在W下可能性：用于禪合输入电磁射束的测量部位与用于检测IR射束的测 量部位相互略微错开或在其数量方面略微偏差，只要平面地禪合输入所产生的电磁射束并 且可W平面地读取所产生的IR信号。
[0016] 根据本发明的一种特别优选的实施方式，激励源是用于产生可视(VIS)范围和/或 IR范围中的电磁射束的可调谐的激励源。根据所述变型方案，测量设备设置用于在测量过 程期间在预先确定的谱范围中调谐所述激励源。
[0017] 运具有W下优点：测量数据不是仅仅基于葡萄糖-吸收谱的一个或两个点而是可 W使用在预先确定的频率范围上的谱变化过程来确定血糖浓度。
[0018] 运基于发明人的W下发现:例如可W通过所调谐的IR谱的记录来可靠地辨识通过 高的水吸收或通过其他成份引起的干扰效应。因此，例如可W借助相关性分析来确定所记 录的测量曲线与参考谱的一致性。所测量的、在所调谐的频率范围中具有与参考曲线一一 例如D-葡萄糖-吸收曲线的高一致性的IR强度曲线表明：在测量部位处禪合输入的射束由 葡萄糖分子吸收，而与参考曲线的低一致性表明：禪合输入的射束由水或由其他物质吸收 或在它们处散射。
[0019] 因此，本发明的一个特别优点在于，仅仅可W将W下测量曲线考虑用于D-葡萄糖 浓度的确定:所述测量曲线实际上也已经测量其吸收曲线在图4中示例性示出的葡萄糖吸 收并且没有通过其他成份的在图5中示例性示出的吸收曲线失真。与此相反，由现有技术已 知的、测量仅仅一个或两个固定波长的手段不能可靠地区分所测量的测量值表明例如增高 的葡萄糖浓度还是取而代之地仅仅通过其他物质的相邻吸收曲线失真。
[0020] 根据另一种构型方式，禪合输入装置可W具有扫描单元，所述扫描单元设置用于 按时间顺序地照射禪合输入面上的多个测量部位(所谓的飞点照射）。禪合输入装置例如可 W构造为微扫描器或MEMS扫描器或可W包括数字光处理(DLP)单元。
[0021] 运具有W下优点：提高在禪合输入激励射束时在相应照射的测量部位处的能量密 度并且因此提高侵入深度，而不增大整个禪合输入面上的能量密度的平均值。
[0022] 为了平面地检测在多个测量部位处射出的IR射束，传感器装置优选是红外面式传 感器，例如IR-CCD传感器。
[0023] 有利地，在不同测量部位处产生的IR射束分别成像到所述IR面式传感器的不同区 域上。例如，可W将格栅状布置的测量部位一一在所述测量部位处检测在皮肤层中产生的 IR射束一一成像到W面式传感器的列和行的形式的相应格栅结构上，从而测量点的位置信 息保留。
[0024] 然后，通过所有测量部位的测量值的比较可W辨识并且在所测量的原始数据的进 一步处理时相应地忽视位置误差，即不适于血液参数确定的测量部位。
[0025] 根据本发明的测量设备产生WlR射束的所测量的强度的形式的、优选根据测量部 位的位置和可调谐的激励源的波长分辨的原始数据。根据运些测量数据，然后可W通过随 后的数据处理来确定D-葡萄糖浓度或一般性地确定血液参数的值。
[0026] 为此，测量设备可W包括分析处理单元，所述分析处理单元根据所检测的IR射束 并且根据所存储的参考谱来求取血液参数值、例如血糖浓度。
[0027] 根据本发明的测量设备的一个特别有利的应用是原始数据的测量，W便基于原始 数据确定在体D-葡萄糖浓度。下面，重复地参考根据本发明的测量设备的示例性突出的应 用。着重指出，本发明也可W归纳如下：可W将测量设备用于其他血液参数的确定，例如通 过存储用于所述血液参数的相应参考谱W及通过选择合适的频