[发明专利]用于通过拉曼光谱进行透皮体内测量的方法和装置

说明书

如果拉曼信号源自错误的皮肤深度，则利用透皮拉曼光谱来测量葡萄糖或其他物质浓度可能给出不准确的结果。为了预测在共聚焦检测装置中透皮接收到的、并且具有被期望具有体现位于皮肤表面以下的所述拉曼信号的源点处的葡萄糖或其他皮肤成分的浓度的强度的至少一种成分的拉曼信号光谱，是否准确地体现所述浓度，测量光谱中位于883/4cm^‑1和894cm^‑1的峰，以确定拉曼信号主要源于角质层内，使得该光谱不太能够准确体现所述浓度，或者拉曼光谱主要源于角质层以下，使得该光谱将更能够准确体现所述浓度。

技术领域

本发明涉及用于通过拉曼光谱进行皮肤内存在的葡萄糖或其他拉曼可探测物种的透皮体内测量的方法。所检测的成分可以存在于间质液中。

背景技术

光谱法是一种利用光获得关于分子尺度信息的方法。该信息可能涉及被测分子的转动、振动和/或电子态以及解离能等。给定分子的转动和/或振动光谱对于该分子来说是特定的。因此，特定转动和/或振动光谱中的分子光谱经常被称为与特定分子有关的“指纹”。因此，涉及被测分子的转动、振动和/或电子态的信息能够被用于分析包括多种未知分子成分的样品，由此获知样品中的分子成分。

光谱装置的基础是用于照亮样品的光源，例如激光。从光源发出的光(入射光)将与样品相互作用，经常会引起通过样品透射、出射、反射和/或散射的光的变化。通过收集改变的光并且分析其光谱分布，能够获得关于入射光与分子样品之间的相互作用的信息；因而能够获得关于分子成分的信息。

光谱分布通常通过利用分光光度计来测量。分光光度计是通过如下方式进行工作的光学装置：将导入到光学装置中的光束分为不同的频率分量，随后利用例如CCD探测器、CCD阵列、光二极管等来测量这些分量的强度。

如果从光进入样品的位置以相反的路径对于光进行收集，那么反映入射光与分子样品之间相互作用的改变光能够被粗略地表征为出射或散射。与通常显示非常窄的谱线的散射光信号相比，出射信号通常具有相对宽的光谱轮廓。一个过程经常对于另一个过程占主导地位，然而两个过程能够并且多数情况下经常同时发生。出射光的强度相比散射光的强度取决于入射光的频率和功率、样品测量点处的入射光强、以及样品中的分子成分等。

光的散射可分为弹性或非弹性，并且这些可以通过光谱学上非常窄的信号进行表征。弹性散射被称为瑞利散射，其中不存在频移。因此，瑞利散射具有与入射光相同的频率。

非弹性散射最为人所熟知的示例是拉曼散射，其中存在着分子与入射光的光子之间的能量交换。频率，即拉曼散射光的光谱分布不同于入射光，并且唯一反映分子的特定振动能级；因此，它是指纹光谱。这能够用于被测物质的分子成分的识别和/或物质中的特定分子的浓度测定。

与例如瑞利散射和荧光相比，拉曼散射是相对弱的过程。因此，当收集拉曼散射光时，期望的是减少来自这些其他过程的贡献。另外，拉曼散射光的强度强烈取决于入射光的频率和强度。如果这些是可变的，如果想要基于取决于所需精度的收集到的拉曼散射光的分析，接收不同样品和/或样品点中关于分子成分分布的可靠信息，那么有必要监视入射光的功率浮动。如果一个样品和/或不同样品点中的分子成分分析是基于发射光谱，同样如此。

皮肤包括具有不同特征并且包含不同种类细胞和结构的多个层。已经提出针对利用拉曼光谱来测量皮肤中的葡萄糖或其他成分的各种提议，然而这些提议迄今都未提供如下的系统，该系统保证来自角质层边缘以下的任何给定的单独收集的光信号提供好的测量结果。

皮肤表面是由角质层形成的，角质层主要包括角质化、死亡的、平整的皮肤细胞并且厚度在个体之间以及身体的区域之间变化。在角质层内部诸如葡萄糖的成分的含量与角质层以下的间质液不平衡。

通常，期望的是在指尖上进行透皮测量，因为这样能够容易将指尖放入合适装置的光路中。然而，在该区域中，角质层厚度的个体变化相对要大。因此，在身体的大部分区域，角质层的厚度为10-15μm，然而在手掌和脚底可能不只10倍厚。指纹图案也在指尖的表面上提供了角质层厚度的变化。