[發(fā)明專利]介質(zhì)溫度的非侵入式光學(xué)確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980103071.1
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號: CN101981422A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: V·赫爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 尼爾魯斯工程股份公司
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60;G01N21/25
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 趙科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種介質(zhì)，尤其是含水介質(zhì)的溫度的非侵入式光學(xué)確定方法，其中，利用紅外線和/或可見光在位置取決于介質(zhì)溫度的吸收線范圍內(nèi)對所要檢驗的介質(zhì)進行照射，其中測量吸收線范圍內(nèi)光的吸收并根據(jù)該測量通過與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較來測定溫度。介質(zhì)在本發(fā)明的框架內(nèi)尤其是指含水的介質(zhì)，例如活體組織，并且尤其是人體內(nèi)(流動)的血液。吸收在本發(fā)明的框架內(nèi)一方面是指例如在透射(Transmission)中測量的吸收特性，但另一方面也指取決于吸收的反向散射特性。

背景技術(shù)

對例如人體的溫度的確定在醫(yī)學(xué)各個領(lǐng)域具有重要作用，例如加護病房中病人的體溫監(jiān)測。在此方面，在實踐中經(jīng)常使用借助耳溫計的非侵入式體溫測量，其中，這種類型的測量限于“離散的”使用，也就是以規(guī)則的時間間隔進行測量。對于連續(xù)的溫度測量來說，迄今在實踐中使用侵入式測量方法，其中將集成有傳感器的探針或者導(dǎo)管插入或者導(dǎo)入體內(nèi)。

此外，與非侵入式測量血液成分濃度相關(guān)地，尤其是與測量流動或脈動的血液中葡萄糖濃度相關(guān)地，存在“在原處”確定溫度的需求，因為這種測量在使用校準(zhǔn)曲線的情況下一般取決于溫度(參見DE?10?2006?036?920和DE?103?11408?B3)。相應(yīng)地已知多種近紅外光譜技術(shù)(NIRS)的光學(xué)方法，這些方法以非侵入的方式借助近紅外波長范圍內(nèi)光的吸收變化能夠測量血液成分的濃度和例如測量葡萄糖濃度。在這里重要的是這一事實，即活體組織對紅色和紅外范圍內(nèi)的電磁輻射基本上是透明的，從而可能在這種“生物學(xué)窗口”內(nèi)向該組織中“看進去”達(dá)幾毫米直至幾厘米的深度。利用例如超聲波輻射可以對目標(biāo)組織定位，從而可以執(zhí)行在身體較大深度處被定位組織內(nèi)有針對性的光學(xué)吸收測量(參見DE?103?11?408?B3和DE?10?2006?036?920)。

在此需要注意的是，在這種所謂的生物學(xué)窗口的范圍內(nèi)存在“離散的”水吸收帶，這些“離散的”水吸收帶在上述血液成分濃度的測量中一般情況下予以回避。但已知該最大吸收的位置(并因此還有波長)，以及還有吸收線的高度(并因此還有吸收的量或程度)取決于介質(zhì)、例如水的溫度。出于這一原因，已經(jīng)有人提出充分利用這種水吸收帶范圍內(nèi)吸收的溫度依賴性來確定含水介質(zhì)的溫度。對此提出光譜學(xué)地記錄吸收線的移動(參見K.H.Norris，Beltsville，MD20705，USA“Possible?medical?applications?of?NIR”)。但就此而言所公開的方法相當(dāng)復(fù)雜，因為必須始終記錄完整的譜并因此必須進行“波長掃描”。此外，線移動比較小，從而必須利用非常高的光譜儀分辨率工作。

US?2005/0083992A1公開了一種類似的方法。在那里在約1450nm波長時將水吸收線的溫度依賴性用于確定溫度。在就此而言所公開的方法中，也在比較大的波長范圍上記錄總地看來完整的譜，也就是說，完整地測量吸收線并與相應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較。

發(fā)明內(nèi)容

從已知的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種介質(zhì)、尤其是含水介質(zhì)的溫度的非侵入式光學(xué)確定方法，該方法使得能夠以簡單和非侵入的方式準(zhǔn)確確定介質(zhì)的溫度。該方法特別適于測量體內(nèi)的溫度，例如測量人體內(nèi)的組織或者流動的血液的溫度。此外，該方法可以以具有優(yōu)點的方式與已知方法組合來非侵入式地確定血液成分的濃度，例如測量脈動的血液中的葡萄糖濃度。

為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明對于一種開頭所述類型的介質(zhì)、尤其是含水介質(zhì)的溫度的非侵入式光學(xué)確定方法教導(dǎo)了，利用(至少)兩個離散的處于吸收最大值不同側(cè)上吸收線范圍內(nèi)的光波波長對介質(zhì)進行照射，根據(jù)所測定的兩個吸收值的比率確定至少一個取決于溫度的測量值并根據(jù)該測量值通過與此前所記錄的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較來確定溫度。所測定的兩個吸收值的“比率”是指應(yīng)該應(yīng)用于這兩個測量值的預(yù)給定的“關(guān)系”。因此特別優(yōu)選地是指兩個處于最大值兩側(cè)的吸收值的差。