[發明專利]用于通過拉曼光譜進行無創傷性活體測量的設備

有效

• 申請號: 201180005627.0
• 申請日: 2011-01-04
• 公開（公告）號: CN105377134B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 莫滕·亨內貝里;斯特凡·奧弗森·班克;安德斯·韋伯
• 申請（專利權）人: RSP系統公司
• 主分類號: A61B5/145
• 分類號: A61B5/145;A61B5/00;G01N21/65;A61B5/103;A61B5/1495
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;楊繼平

使用拉曼光譜以下述方式進行活體血糖濃度測量，即在檢測器(229)處接收從皮膚表面以下200?300μm深度(218)處的測量位置(217)的皮膚間隙液中的葡萄糖散射的光，以提供個體對象之間準確校準的改進保持力以及校準的改進可移植性。

技術領域

本發明涉及一種用于通過存在于皮膚間隙液中的葡萄糖的拉曼光譜進行無創傷性活體測量的設備。

背景技術

光譜學是一種通過使用光在分子水平獲取信息的方法。該信息可涉及探測到的分子的旋轉、振動和/或電子狀態，以及離解能及其他。對于給定分子，該分子的旋轉和/或振動光譜是特定的。因此，分子光譜，特別是其旋轉和/或振動光譜，經常被稱為與特定分子相關的“指紋”。因此關于分子的旋轉、振動和/或電子狀態的信息可用于分析包括多種未知分子成分的樣本，由此獲得關于該樣本中分子成分的認知。

光譜設置的基礎是光源，例如激光，其用于照射樣本。來自該光源的光(入射光)將與樣本互相作用，并經常導致穿過該樣本、由該樣本發出、反射和/或散射的光的變化。通過收集變化的光并分析其光譜分布，可獲取關于入射光與分子樣本之間的互相作用的信息；因而可獲取有關分子成分的信息。

光譜分布通常通過使用光譜儀來測量。光譜儀是一種光學設備，其通過將引導到所述光學設備的光束分離成不同頻率成分，并隨后通過使用諸如CCD檢測器、CCD陣列、光電二極管等測量這些成分的強度來進行工作。

反映入射光和分子樣本之間的相互作用的變化光可概略地表現為發射或散射。發射信號具有比散射光信號相對寬的光譜輪廓，散射光信號通常顯示為很窄的光譜線。一種過程通常主導另一種過程，但兩個過程可以并且大多會同時出現。發射光強度與散射光強度的比值取決于入射光的頻率以及能量、入射光在樣本中的測量點處的強度、以及樣本中的分子成分等。

散射光可分類為彈性的或非彈性的，并且表現為光譜上非常窄的信號。彈性散射被稱為瑞利散射，其中沒有頻移。因此瑞利散射具有與入射光相同的頻率。

最常見的已知非彈性散射的范例是拉曼散射，其中在分子和入射光的光子之間存在能量的內部交換。頻率，即拉曼散射光的光譜分布，會與入射光的頻率不同并且唯一地反映分子的特定振動水平；因而它是指紋光譜。這可用于識別所探測的物質中的分子成分和/或物質中特定分子的濃度。

相比例如瑞利散射及熒光，拉曼散射是相對弱的過程。因而當收集拉曼散射光時，需要減少這些其他過程的影響。另外，拉曼散射光的強度很大程度上取決于入射光的頻率及強度。如果這些是可變的，并且如果取決于所需的準確度想要基于對所收集的拉曼散射光的分析，來接收關于不同樣本和/或樣本點中分子成分分布的可靠信息，則必須監控入射光中的能量波動。如果樣本和/或不同樣本點中分子成分的分析是基于發射光譜的，則同樣如此。

皮膚包括具有不同特征并包含不同種類的細胞和結構的多個層。已經做出了使用拉曼光譜測量皮膚或身體其他部位中葡萄糖的各種方案，但是目前這些方案中沒有一個提供一種能夠在大多數候選對象上使用的系統而無需調節以適合特定個體且無需針對該個體進行校準。因此能夠通過諸如化學分析的其他手段相對于在一個個體或一群個體上所進行的血糖濃度的測量來校準儀器，并當該儀器用于其他個體而不是包含在該校準中的某個或某些個體時應用該相同的校準。我們現在已經意識到實現這樣結果的關鍵在于保證收集用于測量的拉曼散射光起源于皮膚內特定深度處或接近皮膚的特定深度。

Caspers等在《生物物理學雜志》2003年7月第85卷中描述了活體共焦拉曼光譜方法以及據稱用于測量葡萄糖的設備。然而它沒有包含關于在葡萄糖測量中應該收集的拉曼散射的深度的任何指導，并且從教導中可推論出一種明確的結論，就是該設備實際上沒有嘗試該目的。