[发明专利]非侵入性葡萄糖传感器

说明书

本发明涉及用于测定血液中分析物水平的仪器和方法，并且更具体地 涉及用于非侵入性测定血液葡萄糖水平的仪器和方法。

糖尿病是涉及调节糖血(即血液中葡萄糖浓度)的生物学机制失效的疾 病。为了在日间辅助调节血糖，并且为了减少可能对糖尿病患者发生的众 多生理问题-其中包括尤其在眼中作为视网膜病、眼色素层代谢性病变或白 内障的并发性变性病变，必须尽可能经常监测血液葡萄糖水平。这种监测 对于辅助确定何时需要并且以什么量注射胰岛素是必不可少的。因而迫切 需要非侵入性葡萄糖传感器以增加正确监测患者的频率，患者将不需要一 日数次使用手指刺针，因为这种操作造成痛苦并且是潜在的感染源。

已经提出非侵入性监测血液葡萄糖的不同系统。所述系统通常依赖于 光谱技术，通常基于葡萄糖在红外/中红外区域中的吸收，使用一个或多个 波长来照射采样组织(通常是存在大量血管并且没有太多皮肤层的身体部 分如指尖或耳垂)。收集并分析反射光强度和/或透射光强度，并且基于吸光 度数据和所收集的光谱计算葡萄糖水平。这种基于近红外光谱学的传感器 在美国专利号4,655,225中描述，其中血液葡萄糖测定通过分析透射经过手 指的红外光而进行。光源的范围是1000-2500nm，并且血液葡萄糖水平使 用两种优选的波长测定。

然而，众多的其它物质在用于感知葡萄糖的波长上具有强烈的光谱学 特性。这些分子如水、盐或脂肪因而可能干扰葡萄糖水平的测量，因全部 物质的重叠光谱带而造成选择性差。高度重叠的光谱需要使用多变量校正 数学和数据众多的校正光谱，以相关的葡萄糖值来开发能够提取淹没于其 它信息中的相关性葡萄糖信息的模型。

此外，当前非侵入性葡萄糖传感器的精确度一般在1.6mmol/L左右， 而优选的精确度是1mmol/L级别。因此，需要改善的选择性和敏感度用于 非侵入性葡萄糖测量。

本发明的目的因而是提供用于以可靠和精确的方式非侵入性地测定血 液葡萄糖水平的仪器和方法。

本发明公开了用于测定血红素加氧酶活性和/或血液葡萄糖水平的仪 器，该仪器包含：用于测定血液产生的CO水平的血液产生的CO测定装 置和用于根据所述的血液产生的CO水平而推断所述HO活性和/或所述血 液葡萄糖水平的第一推断装置。

本发明提出通过血液CO测定而测定HO活性和/或血液葡萄糖水平。 正确的推断可以产生HO活性的值和血液葡萄糖水平的值。

碳氧血红蛋白是因一氧化碳(CO)与血红蛋白相互作用而产生的稳定化 合物。血红蛋白对一氧化碳的亲和力比其对氧的亲和力高约240倍，这意 味CO竞争性地与携带氧的血红蛋白结合，使氧解离并剥夺组织的氧供应。 因此，CO是有毒气体，其大量吸入引起昏迷、头痛、随后衰弱(严重虚弱) 并最终窒息致死。

Hb-CO可以在肺中解离，释放CO分子至呼气中。

另外，CO也在人体中内源性产生。CO的主要来源是酶促血红素崩解 成胆绿素，这由血红素加氧酶-1(HO-1)引起。该反应有三种产物：胆红素、 CO及铁蛋白，并且在血红素崩解中产生的CO与血红蛋白结合，形成碳氧 血红蛋白。给定时间范围内在身体中内源性产生的CO的量将称作血液产 生的CO。

因此，呼气中的CO可以包括在血红素崩解中产生的CO，以及来自肺 内Hb-CO解离的CO。

因而，在呼吸中测量到的CO量与血液Hb-CO水平直接关联，其中血 液Hb-CO水平则是对吸收至血流内的CO量的度量。因为血液CO包含血 液产生的CO，并且由于血红素崩解因血红素加氧酶引起，故血液CO的量 可以与血液Hb-CO并且与HO活性关联。