发明名称 可将近红外光非侵入式血液分析测量过程中因组织状态变化所致之光谱效应减至最低的方法与设备
摘要 一种方法与设备,可将近红外光(NIR)非侵入式血液分析测量过程中因组织状态变化所致之光谱效应减至最低。藉由光谱方法监测选定之组织参数并将该参数维持于因该参数变动导致之光谱效应为最小时之目标范围内。本发明包含被动与主动控制。本发明之较佳的具体实施例为提供一种方法与设备可将近红外光(NIR)非侵入式血液分析测量过程中因组织量测区域温度变化所致之光谱效应能减至最低。藉由光谱方法监测量测区域之皮肤温度,可提供近即时之温度而不会有热时间常数的问题。一种电热调节器置于量测区域上以提供主动控制。分光光度计与温度控制装置被装配于单一仪器中供非侵入式血液中葡萄糖浓度测量之用。
申请公布号 TW567053 申请公布日期 2003.12.21
申请号 TW090123824 申请日期 2001.09.26
申请人 塞西斯医药股份有限公司 发明人 马西R 马卡利威滋;幕土哇马度;汤玛士B 伯蓝克;史帝芬L 孟佛雷;提姆西L 罗西第
分类号 A61B5/00 主分类号 A61B5/00
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种用于近红外光非侵入式血液分析测量过程中可控制因组织状态变化所致之光谱效应的方法,该方法至少包含以下步骤:确定选定组织状态参数的目标数値范围;提供修改前述组织状态参数之装置;提供一种校正模式,其系可计算前述组织状态参数变化与光谱效应之关联性;利用近红外光光谱监测前述组织状态参数并藉由前述校正模式计算供光谱参数使用之数値;与若计算所得数値超出目标范围,即需修正前述组织状态参数直到量测所得数値在目标范围之内。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中之组织状态参数至少包含活体受测者躯体上组织量测区域附近之皮肤温度。3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中之光谱效应至少包含于近红外光光谱中水谱带吸收谱带峰的偏移,其中当皮肤温度上升时,水谱带吸收峰会往短波长偏移,而当皮肤温度下降时,水谱带吸收峰会往长波长偏移;上述偏移会造成净分析讯号衰减。4.如申请专利范围第3项所述之方法,其中之水谱带吸收峰位于波长范围约为1450nm处。5.如申请专利范围第3项所述之方法,其中之目标范围至少包含水谱带偏移为最小时之皮肤温度变动范围,此时净分析讯号衰减可减到最低。6.如申请专利范围第5项所述之方法,其中述及之目标范围大约为华氏89至91度。7.如申请专利范围第3项所述之方法,其中决定目标范围的步骤至少包含:根据观察校正资料组所得之光谱,以经验値决定目标范围,该范围为水谱带偏移能维持在最小时之温度范围。8.如申请专利范围第2项所述之方法,其中述及之供修正组织状态参数之方法至少包含以下之一或两者:主动控制皮肤温度之方法;被动控制皮肤温度之方法。9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中主动控制皮肤温度之方法与被动控制皮肤温度之方法,可为互补方法以维持皮肤温度于目标范围内。10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该主动控制皮肤温度之方法系用来造成皮肤温度快速改变。11.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该被动控制皮肤温度之方法系用于有相对较多时间以使皮肤温度改变之情况下。12.如申请专利范围第8项所述之方法,其中被动控制皮肤温度之方法至少包含包裹于身体需控温部分之加热包裹物,该包裹物可使皮肤温度在包覆之初即昇高。13.如申请专利范围第12项所述之方法,其中将皮肤温度保持在目标范围内的方法有松开、包紧或移除前述加热包裹物。14.如申请专利范围第8项所述之方法,其中主动控制皮肤温度之方法至少包含一种可控制温度之加热槽。15.如申请专利范围第14项所述之方法,其中之加热槽具有可维持温度在目标范围内之加热设定点,可以调整以加热或冷却皮肤来维持皮肤温度于目标范围内。16.如申请专利范围第14项所述之方法,其中之主动控制是置于与加热槽接触之皮肤上。17.如申请专利范围第3项所述之方法,其中提供校正模式之步骤至少包含藉由对一群示范受测者进行光谱量测与相关皮肤温度参考测量所得到之校正资料组所发展之校正模式。18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中之参考测量范围大约等于或大于目标范围。19.如申请专利范围第17项所述之方法,其中之参考测量系利用置于组织量测区域附近之非侵入式温度探针。20.如申请专利范围第17项所述之方法,其中之校正技术系利用多变异分析技术,其中该模式中的多变异回归系数内含有前述水谱带偏移资讯。21.如申请专利范围第20项所述之方法,其中组织状态参数监测步骤至少包含:计算供近红外光光谱使用之吸收光谱;具选择性的对前述吸收光谱进行预处理;利用前述多变异校正模式计算皮肤温度。22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中修正组织状态参数步骤至少包含应用前述可将皮肤温度保持于目标范围内之控制方法。23.一种可控制近红外光非侵入式血液分析测量过程中因组织状态变化所致之光谱效应的设备,该设备至少包含:修正选定组织状态参数之装置;于组织量测区域供近红外光光谱进行量测之装置;一种可计算前述光谱效应与前述组织状态参数变动间关联性的校正模式;可利用前述光谱藉由校正模式计算供前述参数使用之数値与利用近红外光光谱监测组织状态参数之装置;其中之组织状态参数可藉由前述修正装置修正,若计算所得数値超出目标范围可藉该装置修正至目标范围内。24.如申请专利范围第23项所述之设备,其中之组织状态参数至少包含活体受测者躯体上组织量测区域附近之皮肤温度。25.如申请专利范围第24项所述之设备,其中之光谱效应至少包含于近红外光光谱中水谱带吸收谱带峰的偏移,其中当皮肤温度上升时,水谱带吸收峰会往短波长偏移,而当皮肤温度下降时,水谱带吸收峰会往长波长偏移;上述偏移会造成净分析讯号衰减。26.如申请专利范围第25项所述之设备,其中述及之水谱带吸收峰位于波长范围约为1450nm处。27.如申请专利范围第25项所述之设备,其中之目标范围至少包含水谱带偏移为最小时之皮肤温度变动范围,此时净分析讯号衰减可减到最低。28.如申请专利范围第27项所述之设备,其中目标范围大约为华氏89至91度。29.如申请专利范围第25项所述之设备,其中目标范围为根据观察校正资料组所得之光谱,该以经验値所决定之目标范围,为水谱带偏移能维持在最小时之温度范围。30.如申请专利范围第24项所述之设备,其中供修正组织状态参数之装置至少包含以下之一或二项:主动控制皮肤温度之装置;被动控制皮肤温度之装置。31.如申请专利范围第30项所述之设备,其中主动控制皮肤温度之装置与被动控制皮肤温度之装置,可为互补方法以维持皮肤温度于目标范围内。32.如申请专利范围第31项所述之设备,其中主动控制皮肤温度之装置系用来造成皮肤温度快速改变。33.如申请专利范围第30项所述之设备,其中被动控制皮肤温度之装置系应用于有相对较多时间使皮肤温度改变时。34.如申请专利范围第30项所述之设备,其中被动控制皮肤温度之装置至少包含包裹于身体需控温部分之加热包裹物,该包裹物可使皮肤温度在包覆之初即昇高。35.如申请专利范围第34项所述之设备,其中将皮肤温度保持在目标范围内的方法有松开、包紧或移除前述加热包裹物。36.如申请专利范围第30项所述之设备,其中供近红外光光谱量测之装置至少包含:近红外光光谱设备、其中述及之光谱设备至少包含一种受测者介面模组。37.如申请专利范围第36项所述之设备,其中该主动控制皮肤温度之装置至少包含一种可控制温度之加热槽。38.如申请专利范围第36项所述之设备,其中之加热槽为前述受测者介面模组之一部份,故在量测中,前述之加热槽会与组织量测区域接触。39.如申请专利范围第37项所述之设备,其中该加热槽具有维持温度在目标范围内之加热设定点,可以调整以加热或冷却皮肤来维持皮肤温度于目标范围内。40.如申请专利范围第37项所述之设备,其中该主动控制是置于与前述加热槽接触之皮肤上。41.如申请专利范围第25项所述之设备,其中校正模式至少包含藉由对一群示范受测者进行光谱量测与相关皮肤温度参考测量所得到之校正资料组所发展之校正模式。42.如申请专利范围第41项所述之设备,其中之参考测量范围大约等于或大于目标范围。43.如申请专利范围第41项所述之设备,其中之参考测量系利用置于组织量测区域附近之非侵入式温度探针。44.如申请专利范围第41项所述之设备,其中之校正系利用多变异分析技术,该模式中的多变异回归系数内含水谱带偏移资讯。45.如申请专利范围第44项所述之设备,其中之组织状态参数是藉由以下方式监测:计算供近红外光光谱使用之吸收光谱;具选择性,对前述吸收光谱进行预处理;利用前述多变异校正模式计算皮肤温度。46.如申请专利范围第44项所述之设备,其中该修正组织状态参数步骤至少包含前述一种或全部两种可将皮肤温度保持于目标范围之装置。图式简单说明:第1图为在两不同温度下测得之水谱带吸收光谱;第2图与第3图为根据本发明利用至少包含制作之光纤受测者介面的光谱设备量测两不同受测者所得之水谱带吸收光谱;第4图与第5图为根据本发明利用至少包含利用透镜所制作之受测者介面的光谱设备,对第2图与第3图中受测者进行量测所得之吸收光谱;第6图为根据本发明第2图与第3图中吸收光谱相减所得之差异光谱;第7图为根据本发明第4图与第5图中吸收光谱相减所得之差异光谱;第8图为根据本发明利用于糖尿病患者所测得之光谱变异对波长作图;第9A图-第11A图为根据本发明利用于三健康受测者所测得之光谱变异对波长作图;第9B-11B图为根据本发明利用第9A-11A图中三健康受测者体温为最小或大幅度变化时所得到之图形;第12图与第13图为根据本发明将第9-11图中三健康受测者之样本变异与两不同发光二极体侦测器间之关系,利用长条图所绘制之图形;第14图为根据本发明一种量测与控制组织测量区域之皮肤温度方法的工作流程图;第15图为根据本发明一种量测与控制组织测量区域之皮肤温度设备的工作流程图。
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