[發明專利]一種非侵入式人體新陳代謝狀態測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201110041893.0
• 申請日: 2011-02-21
• 公開（公告）號: CN102641117A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 洪正瑞;二岡祥子;王啟州;康智杰;邱俊賢;朱慶隆;陳世中;梁治國;楊弘吉;蔡亮宙;簡聰富
• 申請（專利權）人: 南臺科技大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 朱凌

技術領域

本發明涉及一種非侵入式人體新陳代謝狀態測量裝置及方法，特別指使用微型組件及電路組合的裝置偵測人體黏膜組織的粒線體的代謝物含量，而判斷新陳代謝狀況的非侵入式裝置與方法。

背景技術

食物中的三大養分：醣類、脂肪及蛋白質在生物體中水解為單糖、脂肪酸及胺基酸而進入細胞之后，會在粒線體中引發一連串化學反應而形成腺核苷三磷酸，簡稱ATP，并伴隨能量的輸出，而成為生物體能量來源。

進一步說明如下：粒線體內化學反應主要由推動三羧酸循環，簡稱TCA?cycle的酵素群完成，該酵素群能把醣類、脂質及蛋白質代謝后所形成的共同分子─乙酰輔酶A（acetyl?CoA）進一步代謝生成二氧化碳及煙草酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）及二氫黃素腺嘌呤二核苷酸（FADH2）等還原態分子。而位在粒線體內膜上的呼吸酵素復體（respiratory?enzyme?complexes）再以氧分子經電子傳遞鏈把NADH及FADH2等還原態分子氧化為NAD+及FAD，同時產生水及ATP，ATP由腺嘌呤（adenine）、戊糖（α-D-ribose）及三個磷酸分子（α、β、γ--phosphates）所構成，ATP所含的能量則是儲存在三個磷酸分子中的β及γ--phosphates兩個磷酸鍵上，當ATP水解成ADP（腺核苷二磷酸，Adenosine?5'-diphosphate）或AMP（腺核苷單磷酸，Adenosine?5'-monophosphate）時，能量就會被釋放出來（參考資料：科學月刊1995年12月312期，粒線體老化理論─兼談粒線體疾病與老化，作者：馮清榮、魏耀揮）。

其中NADH及FAD為養分代謝的產物，并且NADH及FAD受短波長的紫外光或藍光激發后會產生螢光，而人體組織在癌化的過程中，會產生結構上的變化，較為顯著者為癌細胞代謝較正常細胞快，使得NADH增多，造成NADH及FAD比例異常，產生與正常組織不同的螢光光譜。

目前在臨床醫學的使用上則有通過NADH及FAD的螢光光譜作為早期癌癥的檢測、糖尿病患身體養分代謝狀況的檢測觀察、新生兒新陳代謝狀況的觀察等應用領域，例如科學發展期刊2010年7月，451期「生醫電子」篇「螢光技術的檢測原理」所介紹，但是NADH及FAD所產生的螢光強度很低，所以一般螢光技術的檢測過程皆為侵入式檢測，需從人體上切除組織細胞，或以抽血方式取得，而在體外進行檢測，此種侵入式檢測方式常造成患者恐懼，且侵入式檢測對于抵抗力較差的患者甚至有感染的風險，另外有實驗室用作為實驗研究目的大型非侵入檢測設備，但大型非侵入式檢測設備除了具有體積大攜帶不易的缺點外，同時成本太高，并不適合患者居家檢測。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種非侵入式人體新陳代謝狀態測量裝置，以解決現有技術中監測不便和成本高的問題。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種非侵入式人體新陳代謝狀態測量裝置，其中，包括：

至少一微型發光源，發射一波長為329納米至473納米的入射光，用以使一代謝物激發出包括一波長為405納米至572納米的螢光光訊號；

至少一光學濾波片，對應前述微型發光源而用以濾除該螢光光訊號以外的光訊號；

至少一微型接收器，對應前述微型發光源而接收通過該光學濾波片的螢光光訊號；

一放大電路，電性連接該微型接收器，用以放大該螢光光訊號；

一微處理單元，電性連接該放大電路，該微處理單元并包含有一濾波電路及一類比數位轉換電路，通過將該放大后的螢光光訊號濾波并進行類比/數位訊號轉換，再經運算處理，而計算出一與該代謝物相關的運算值。?

進一步，該微型發光源和該微型接收器均設置為一個，并該微型發光源發射波長為329納米至403納米的紫外光，該代謝物為FAD，FAD吸收紫外光后激發出波長為405納米至495納米的螢光光訊號，該運算值則為FAD含量。

進一步，該微型發光源和該微型接收器均設置為一個，并該微型發光源發射波長為387納米至473納米的藍光，該代謝物則為NADH，NADH吸收藍光后激發出波長為468納米至572納米的螢光光訊號，該運算值則為NADH含量。