[發(fā)明專利]無損傷性紅外分光術(shù)中多光譜分析用的方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 97193401.0
• 申請日: 1997-01-31
• 公開（公告）號: CN1214768A
• 公開（公告）日: 1999-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·F·馬林;G·哈利勒
• 申請（專利權(quán)）人: 量度測試設(shè)備股份有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/31;A61B5/00
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所
• 代理人: 李湘

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用多光譜分析確定試樣中目標分析物濃度的方法和裝置。本發(fā)明在化學分析中有廣泛的應(yīng)用，特別是在血液分析物的無損傷光譜光度分析中。背景技術(shù)

血液中各種成份濃度的測定被廣泛應(yīng)用于人體疾病的診斷與治療過程中。一種重要的應(yīng)用就是血糖的測定。特別是，糖尿病患者應(yīng)該定期監(jiān)控其血糖濃度，對于胰島素依賴型，即Ⅰ型糖尿病患者更需要一天幾次測定血糖濃度。另外，在防治冠狀動脈疾病中測定的血液膽固醇濃度提供了重要的信息，并且在各種診斷過程中其它血液有機分析物(例如膽紅素和酒精)的測定也是很重要的。

獲取血液分析物濃度的最準確和常用方法是從病人身上提取血樣，這些血樣或者在實驗室內(nèi)采用高精度和高靈敏度的測定技術(shù)進行分析，或者采用精度較低的自檢方法。特別是傳統(tǒng)的血糖監(jiān)控方法在每次測試時都需要從糖尿病人身上提取血樣(例如利用指尖刺血針)并且采用血糖計(一種讀取血糖濃度的分光光度計)或者比色計標度方法讀取血糖水平。這種損傷性血液提取方式造成了糖尿病人的痛苦和負擔并且由于所需測試次數(shù)較多增加了其感染的可能性。這些因素可能會導致糖尿病人在心理上對監(jiān)控過程有抵觸。

因此需要一種簡單而準確的方法和裝置以無損傷方式測定血液分析物濃度，特別是在糖尿病人血糖監(jiān)控應(yīng)用中。解決問題的一種途徑是采用近紅外分析的傳統(tǒng)方法，其中利用某一或多個波長上測定的吸光度從給定試樣中提取特定的分析信息。

液體試樣的近紅外吸收光譜包含了試樣各種有機成份的大量信息。特別是與有機分子結(jié)構(gòu)(例如碳-碳、碳-氫、碳-氮和氮-氫化學鍵)相關(guān)的振動、旋轉(zhuǎn)和伸縮能量在近紅外區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生可測的微擾量，它們與試樣中的各種有機成份濃度有關(guān)。但是在復雜試樣基質(zhì)中，近紅外光譜還包含了相當大的干擾，這些干擾的大小取決于分析物之間結(jié)構(gòu)上的相似性、分析物的相對濃度水平、分析物之間的互擾關(guān)系以及特定系統(tǒng)固有的電學和化學“噪聲”。這種干擾降低了利用近紅外光譜測定法確定液體樣本分析物濃度的測量效率和精度。盡管如此，人們?nèi)匀惶岢隽艘恍┮詿o損傷方式測定血液分析物的近紅外裝置和方法。

授予Purdy等人的美國專利No.5,306,004揭示了一種用于測定血液分析物濃度的方法和裝置，其中采用具有不同的連續(xù)波長段的輻射照射人體。Purdy等人強調(diào)采用濾波技術(shù)來專門阻止波長位于水在近紅外吸收光譜中兩個波峰處的輻射透過，這兩個波峰大約在1440和1935nm處。這種選擇性阻擋的目的是避免人體中水份對光的吸收所引起的加熱效應(yīng)。

與此相反，授予Yang等人的美國專利No.5,267,152揭示了一種無損傷裝置和技術(shù)，它僅僅利用包含近紅外水吸收峰的紅外光譜部分(例如“水透射窗口”，它包括1300-1900nm之間的波段)來測定血糖濃度。光學方式控制的輻射射向組織源并且隨后由集光球聚集。聚集的輻射經(jīng)過分析并利用存儲的基準標度曲線計算血糖濃度。

人們還提出了用于測定復雜試樣中分析物濃度的裝置。

例如授予Richardson等人的美國專利No.5,242,602揭示了通過分析含水系統(tǒng)來檢測多種活性或非活性水處理成份的方法。這些方法包括成份物在200-2500nm范圍內(nèi)吸收譜或發(fā)射譜的測定以及采用化學計量術(shù)算法來提取所獲光譜數(shù)據(jù)段從而對多功能指示劑進行定量分析。

授予Nygaard等人的No.5,252,829揭示了一種采用紅外衰減測量技術(shù)測定牛奶試樣中尿素濃度的方法和裝置。應(yīng)用多變量技術(shù)是為了利用最小平方差算法、主分量回歸、多重線性回歸或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習算法確定已知成份物的光譜分布。通過解析阻擋所需分析物信號分量的貢獻進行標度工作。Nygaard等人由此揭示出一種測量多分析物紅外衰減和補償背景分析物影響從而獲取更精確測定結(jié)果的技術(shù)。

授予Ross等人的美國專利No.4,306,152揭示了一種光學流體分析儀，它從設(shè)計上將難以分析的渾濁試樣或液體試樣中背景吸收(即流體試樣的總體或基本光吸收水平)對測量精度的影響降低到最小限度。該裝置測量感興趣試樣成份物的特征光吸收處的光學信號和背景吸收波長附近的另一信號，并且將它們相減以抑制分析物信號中的背景分量。