红外线衰减的全反射葡萄糖量测系统

摘要

本发明涉及一种非侵入性的葡萄糖量测装置，以及一种用该装置来测定人体内血液葡萄糖位准的过程。在典型操作中，该葡萄糖量测装置为自行正规，因其在操作中并不使用到独立的参考样本。该装置系用衰减约全反射红外线光谱学。该装置宜用于指尖，并且比较一个被量测的红外线光谱的两个特定区域，以测定使用者的血液葡萄糖位准。显然，此装置特别适合监察人体内的葡萄糖位准，且特别有益于患糖尿病的使用者。展现本文独一的中间IR表徵型态(signatures)且获自适当外皮区域的其他分析材质(analyte material)，也可使用该装置及程序。

主权项

1.一种分析材质位准之量测装置,其包含:a.)一红外线光源,用以发射一红外线红外线(IR)光束至一衰减的全反射(ATR)板内,该红外线光束含有实质上于一参考波长及一量测波长区域内的组份;b.)该衰减的全反射板,其有一量测表面,用以接触人类皮肤表面,并引导该红外线光束对着该人类皮肤表面;以及c.)主要之两个红外线感测器,用以同时量测该至少应有的参考波长及量测波长的吸收率。2.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中该衰减的全反射板之配置以量测该吸收率前有多个对着该量测表面的内反射。3.如申请专利范围第2项之分析材质位准之量测装置,其中该衰减的全反射板之配置系为有3-15道对着该量测表面的内反射。4.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中包含一压力维持组件,用以维持该人类皮肤表面对着该衰减的全反射板表面的足够压力。5.如申请专利范围第4项之分析材质位准之量测装置,其中该压力维持组件系配置以维持该人类皮肤表面对着该衰减的全反射板表面的压力为恒定的且在一选定的最小压力以上。6.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中包含一配置的压力维持组件,用以量测该人类皮肤表面对着该衰减的全反射板表面的压力。7.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中该分析材质为葡萄糖,而该参考波长在8.25微米与8.75微米之间。8.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中该分析材质为葡萄糖,而该量测波长在9.50微米与10.00微米之间。9.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中包含一光束分裂器,配置于该衰减的全反射板与该两个的红外线感测器之间,以形成两道光束,该两道光束中之每一道皆被引导至该主要之两个的红外线感测器之一。10.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中a.)该两个的红外线感测器中之第一个,其量测该量测波长,并提供关于该量测波长之吸收率的一个量测讯号;以及b.)该两个的红外线感测器中之第二个,其量测该参考波长,并提供关于该参考波长之吸收率的一参考讯号。11.如申请专利范围第9项之分析材质位准之量测装置,其中a.)该两个的红外线感测器中之第一个,其量测该量测波长,并提供关于该量测波长之吸收率的一个量测讯号;以及b.)该两个的红外线感测器中之第二个,其量测该参考波长,并提供关于该参考波长之吸收率的一参考讯号。12.如申请专利范围第10项之分析材质位准之量测装置,其中该分析材质为葡萄糖;其进一步包含一比较器,用以比较该量测讯号与该参考讯号,并提供一标示血液葡萄糖浓度之讯号。13.如申请专利范围第10项之分析材质位准之量测装置,其中该分析材质为葡萄糖且其进一步包含一电脑组件,用以比较该量测讯号与该参考讯号,并提供一标示血液葡萄糖浓度之数位讯号。14.如申请专利范围第12项之分析材质位准之量测装置,其中包含一显示器,用以显示该血液葡萄糖浓度。15.如申请专利范围第13项之分析材质位准之量测装置,其中包含一显示器,用以显示该血液葡萄糖浓度。16.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中该红外线光源为一宽带光源。17.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中该红外线光源为一非雷射光源。18.如申请专利范围第1项之分析材质位准之量测装置,其中该红外线光源包含两个选定波长之雷射。19.一种使用一葡萄糖量测装置以测定人类血液葡萄糖位准之方法,其包含步骤:a.)使该人类皮肤表面接触该葡萄糖量测装置中的衰减的全反射板,该衰减的全反射板有一表面,用以接触该人类皮肤表面;b.)以一红外线光束照射该人类皮肤表面,该红外线光束系含有实质上一参考波长及一量测波长区域内的组份,通过该衰减的全反射板而产生一反射的红外线光束,标示该人类的血液葡萄糖位准;以及c.)侦测并量化该反射的红外线光束中之该参考波长及该量测波长组份。20.如申请专利范围第19项之方法,其中包含以一足够压力,维持该皮肤表面于该衰减的全反射板上之步骤。21.如申请专利范围第19项之方法,其中包含维持该皮肤表面于该衰减的全反射板上,以一恒定的压力且在一选定的最小压力以上之步骤。22.如申请专利范围第19项之方法,其中包含步骤:量测该皮肤表面在该衰减的全反射板上的压力,并维持该压力相对恒定而在一选定之最小压力以上。23.如申请专利范围第19项之方法,其中包含步骤:在该人类皮肤表面接触该衰减的全反射板之前,同时侦测并量化该反射的红外线光束中之该参考波长及该量测波长组份,以此而归一化步骤葡萄糖量测装置。24.如申请专利范围第19项之方法,其中该参考波长在8.25微米与8.75微米之间。25.如申请专利范围第19项之方法,其中该量测波长在9.50微米与10.00微米之间。26.如申请专利范围第19项之方法,其中包含:分裂该反射的光束,以形成两道光束,并引导该两道光束中之每一道至该主要之两个的红外线感测器之一。27.如申请专利范围第19项之方法,其中包含步骤:a.)以该两个的红外线感测器中之第一个,量测该量测波长之吸收率,并提供关于该量测波长之吸收率的一个量测讯号;以及b.)以该两个的红外线感测器中之第二个,量测该参考波长之吸收率,并提供关于该参考波长之吸收率的一个参考讯号。28.如申请专利范围第27项之方法,其中包含步骤:比较该量测讯号与该参考讯号,并提供一标示血液葡萄糖浓度之讯号。29.如申请专利范围第27项之方法,其中包含步骤:以一数位电脑,比较该量测讯号与该参考讯号,并提供一标示血液葡萄糖浓度之数位讯号。30.如申请专利范围第28项之方法,其中包含步骤:使用储存的校准常数,计算该血液葡萄糖浓度。31.如申请专利范围第29项之方法,其中包含步骤:使用储存的校准常数,计算该血液葡萄糖浓度。32.如申请专利范围第30项之方法,其中包含步骤:显示该葡萄糖浓度。33.如申请专利范围第31项之方法,其中包含步骤:显示该葡萄糖浓度。34.如申请专利范围第19项之方法,其中该照射步骤包含步骤:动用宽带红外线光源。35.如申请专利范围第19项之方法,其中该照射步骤包含步骤:动用一非雷射红外线光源。36.如申请专利范围第19项之方法,其中该照射步骤包含步骤:动用两个选定波长之雷射。37.一种使用一分析材质量测装置以测定人类的分析材质位准之方法,包含步骤:a.)使该人类皮肤表面接触该分析材质量测装置中的衰减的全反射板,该衰减的全反射板有一表面,用以接触该人类皮肤表面;b.)以一红外线光束照射该人类皮肤表面,该红外线光束系含有实质上一参考波长及一量测波长区域内的组份,通过该衰减的全反射板而产生一反射的红外线光束,标示该人类的分析材质位准;以及c.)侦测并量化该反射的红外线光束中之该参考波长及该量测波长组份。38.如申请专利范围第37项之方法,其中包含:分裂该反射的光束,以形成两道光束,并引导该两道光束中之每一道至该主要之两个的红外线感测器之一。39.如申请专利范围第38项之方法,其中包含步骤:a.)以该两个的红外线感测器中之第一个,量测该量测波长之吸收率,并提供关于该量测波长之吸收率的一个量测讯号;以及b.)以该两个的红外线感测器中之第二个,量测该参考波长之吸收率,并提供关于该参考波长之吸收率的一个参考讯号。40.如申请专利范围第37项之方法,其中包含步骤:比较该量测讯号与该参考讯号,并提供一标示该分析材质位准之讯号。41.如申请专利范围第39项之方法,其中包含以一数位电脑,比较该量测讯号与该参考讯号,并提供一标示该分析材质位准之数位讯号之步骤。42.如申请专利范围第40项之方法,其中包含使用储存的校准常数,计算该分析材质位准之步骤。43.如申请专利范围第41项之方法,其中包含使用储存的校准常数,计算该分析材质位准之步骤。44.如申请专利范围第42项之方法,其中包含显示该分析材质位准之步骤。45.如申请专利范围第43项之方法,其中包含显示该分析材质位准之步骤。46.如申请专利范围第37项之方法,其中该照射步骤包含动用宽带红外线光源之步骤。47.如申请专利范围第37项之方法,其中该照射步骤包含动用一非雷射红外线光源之步骤。48.如申请专利范围第37项之方法,其中该照射步骤包含动用两个选定波长之雷射之步骤。49.一种清洁工具套件,其包含:a.)一葡萄糖溶剂;b.)一用以移除葡萄糖溶剂之溶剂;以及c.)一皮肤软化剂或皮肤柔软性加强剂,其在8.25微米与8.75微米间,或在9.50微米与10.00微米间不具明显的红外线波长尖峰。50.如申请专利范围第49项之清洁工具套件,其中该用以移除葡萄糖溶剂之溶剂与该皮肤软化剂或柔软性加强剂相混合。51.如申请专利范围第50项之清洁工具套件,其中该葡萄糖溶剂,以及该混合的用以移除葡萄糖溶剂之溶剂与该皮肤软化剂或柔软性加强剂,皆存在于封包内。52.如申请专利范围第49项之清洁工具套件,其中该葡萄糖溶剂,该用以移除葡萄糖溶剂之溶剂,以及该皮肤软化剂或柔软性加强剂,皆存在于封包内。53.如申请专利范围第49项之清洁工具套件,其中该用以移除葡萄糖溶剂之溶剂在8.25微米与8.75微米间,或在9.50微米与10.00微米间不具明显的红外线波长尖峰。54.如申请专利范围第49项之清洁工具套件,其中该葡萄糖溶剂,该用以移除葡萄糖溶剂之溶剂,以及该皮肤软化剂或柔软性加强剂,皆存在于封包内之一吸收剂垫中。55.如申请专利范围第50项之清洁工具套件,其中该葡萄糖溶剂,以及该混合的用以移除葡萄糖溶剂之溶剂与该皮肤软化剂或柔软性加强剂,皆存在于封包内之一吸收剂垫中。56.如申请专利范围第49项之清洁工具套件,其中该葡萄糖溶剂包含水或其他高极性溶剂。57.如申请专利范围第56项之清洁工具套件,其中该葡萄糖溶剂进一步包含一有效份量之弱酸,其在8.25微米与8.75微米间,或在9.50微米与10.00微米间不具明显的红外线波长尖峰。58.如申请专利范围第57项之清洁工具套件,其中该弱酸包括硼酸。59.如申请专利范围第49项之清洁工具套件,其中该用以移除葡萄糖溶剂之溶剂包括异丙醇。60.如申请专利范围第49项之清洁工具套件,其中该皮肤软化剂或柔软性加强剂包括一矿油。61.一种使用一葡萄糖量测装置以测定人类血液葡萄糖位准之方法,其包含步骤:a.)以含实质上一中间红外线组份之光照射人类皮肤表面,从而产生一反射的中间红外线光束,标示该人类的血液葡萄糖位准;以及b.)侦测并分析该反射的中间红外线光束,以测定该血液葡萄糖位准。62.如申请专利范围第61项之方法,其中该人类皮肤有一表皮角质层,而该中间红外线组份并不穿透至该表皮角质层之下。63.如申请专利范围第61项之方法,其中该人类皮肤有一基底层,而该中间红外线组份仅穿透至该表皮角质层之上。64.如申请专利范围第61项之方法,其中该含一中间红外线组份之光有一强度,以此强度其并不穿透至形成血管之构造的足够深度。65.如申请专利范围第61项之方法,其中该反射的中间红外线光束未曾穿透至形成血管之构造的足够深度。66.如申请专利范围第61项之方法,其中该反射的中间红外线光束含波长在8.25微米与8.75微米间之一成份。67.如申请专利范围第61项之方法,其中该反射的中间红外线光束含波长在9.50微米与10.00微米间之一成份。68.一种使用一葡萄糖量测装置以测定人类血液葡萄糖位准之方法,其包含步骤:a.)以含一中间红外线组份之光照射一人体区域,该区域大致无胆甾醇、水、伽玛球朊、白朊及血液,从而产生一反射的中间红外线光束,标示该人类的血液葡萄糖位准;以及b.)侦测并分析该反射的中间红外线光束,以测定该血液葡萄糖位准。69.如申请专利范围第68项之方法,其中该反射的中间红外线光束含波长在8.25微米与8.75微米间之一成份。70.如申请专利范围第68项之方法,其中该反射的中间红外线光束含波长在9.50微米与10.00微米间之一成份。71.一种用以分析含一选定的量测波长之中间红外线光束,该光束具有一位准,标示人类的分析材质位准之方法,其包含步骤:a.)量化该中间红外线光束中的参考波长,以产生一量化的量测波长;b.)比较该量化的量测波长与一参考波长;以及c.)以该量化的量测波长对该参考波长之比値,计算该分析材质位准。72.如申请专利范围第71项之方法,其中该含一选定的量测波长之中间红外线光束包括一反射的中间红外线光束。73.如申请专利范围第71项之方法,其中该选定的量测波长标示血液葡萄糖位准。74.如申请专利范围第71项之方法,其中该选定的量测波长标示血液葡萄糖位准。图式简单说明:图1A、1B、1C及1D显示各种ATR板及其一般性操作的侧视图。图2显示d葡萄糖之一IR光谱。图3显示本发明装置之光学图解布局。图4显示本发明之葡萄量测装置的一个套装变体。图5显示ATR晶体上的压力对IR値之图。图6显示:使用本装置一特定变体所量测的葡萄糖位准与使用一商用装置所测定的血液葡萄糖位准的关联图。图7显示一图,其中使用一透射比低谷做为参考波长。图8显示一患糖尿病的个人的一对葡萄糖IR曲线(取于进食前及进食后),其系使用本发明之葡萄糖量测装置。