[發明專利]一種正交雙偏振光無創連續血糖測量裝置及方法

無效

• 申請號: 200710092791.5
• 申請日: 2007-09-29
• 公開（公告）號: CN101133960A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 王洪;吳寶明;卓豫;馮正權;何慶華;閆慶廣
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第三軍醫大學野戰外科研究所
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;G06F19/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及生物醫學測量技術領域，尤其涉及一種測量人體血糖濃度的裝置和方法。

背景技術

目前，還沒有根治糖尿病的有效治療手段，主要是通過頻繁的檢測和胰島素注射來對血糖濃度進行嚴格控制，以減少或減輕由糖尿病導致的長期并發癥。目前的血糖檢測方法主要有生化血糖檢測方法、微創血糖檢測方法和無創血糖檢測方法。生化血糖檢測方法和微創血糖檢測方法需取血液或組織液進行測量，會造成疼痛且有感染的危險，這就限制了測定血糖的頻率，使大多數糖尿病患者不能實現所希望的血糖檢測。

無創血糖檢測技術就是在這一背景下發展起來的，由于其巨大的市場前景，近年來，這項技術正成為國際上熱門的研究課題，無創血糖檢測方法中主要是采用近紅外光譜預測血糖值。

因為血液的光譜是多種成分的加和，葡萄糖僅占很小的一部分，光譜常受噪聲、體內組織的其它成分的光譜疊加和基線變化的影響，這就需要復雜的光譜學計算程序。Heise采用偏最小二乘法PSL，以單人數據為基礎的計算模型，所得血糖值均方預測誤差的平均值為2.5mmol/dL(45mg/dL)，以多人數據為基礎的計算模型，所得血糖值均方預測誤差的平均值為3.1mmol/dL(55mg/dL)；Arnold采用PSL模型與Fourier濾波數據預處理的方法相結合，所得血糖值均方預測標準誤差的平均值為2.6mmol/dL(46mg/dL)，從以上結果可以看出，近紅外光譜預測血糖值的誤差大，不適合用于正常或低血糖的人群(正常人的血糖值為110mg/dL±25mg/dL)。

Ruchti等在美國專利(專利號6990364)、Pezzaniti等在美國專利(專利號5788632)、Mills等在美國專利(申請號20040162493)提出利用近紅外光譜估算人體血糖濃度的方法。近紅外光譜(NIR)用于血糖的無創檢測，存在以下問題：(1)血糖的濃度很低，其吸收光譜信號更易受其他生物組織成分(水、脂肪、蛋白質等)的廣吸收干擾和光譜疊加的影響；(2)光散射的影響很大；(3)光譜學計算程序復雜。由于以上的原因，至今近紅外光譜(NIR)測量方法和計算模型還不能在臨床上應用。

旋光無創血糖檢測是一種利用光學旋光原理檢測血糖的方法，具有原理清晰、光路簡單、光學元器件易于小型化、計算簡單、操作簡便等優點。光學旋光檢測血糖濃度的基本原理是：當一束線偏振光通過某些物質時，其透射光也是線偏振光，而且偏振方向與原入射光的偏振方向有一個夾角，這是物質的旋光特性。葡萄糖具有穩定的旋光特性，而在特定波長下，人體組織中其它成份的旋光性與血糖相比不在一個數量級，因此通過測量透射光的偏轉角，可以得出人體血糖濃度。

國外的旋光法的研究大多采用外差法，而外差法對相位變化極其敏感，漂移大，需頻繁校準，其準確度、重復性還未達到血糖濃度的水平。

中國專利(申請號200510020410.3)“無創激光血糖檢測儀”提出了一種從指尖部位進行血糖測量的裝置，采用單偏振光直接檢測血糖濃度，該種測量方式屬直接檢測方式，檢測系統簡單，但它只響應入射光輻射的功率，僅適宜于強光信號的檢測，而在采用偏振光測量血糖濃度系統中，檢測光通過起偏器、透過人體組織，再通過偏振方向與起偏器偏振方向垂直的檢偏器后，其強度是極其微弱的。直接檢測方式的靈敏度與外差檢測方式相比差7-8個數量級(見文獻趙遠張宇光電信號檢測原理與技術136頁、142頁，機械工業出版社2005)，因此其測量靈敏度有待進一步提高。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，利用偏振光的特性，綜合“直接探測法”和“外差法”的優點，本發明提出了一種正交雙偏振光無創連續血糖測量方法與裝置，這樣既可大大減小相位變化的影響，減少漂移，提高測量的靈敏度，又可使操作簡便，不需頻繁校準。