[发明专利]用于组织测量的传感器

说明书

本发明涉及用于皮肤和/或其它组织的生物力学和/或形态特征的非侵入式光声测量的传感器。

技术领域

本发明涉及一种用于皮肤和/或其他组织的特征，特别是皮肤和/或其他组织的生化、(病理)生理、细胞、亚细胞或形态特征和成分的非侵入式光声测量的传感器。

背景技术

许多研究已经识别皮肤特征(包括微脉管系统)的变化是心血管疾病和糖尿病的早期指示。皮肤通常被认为是许多疾病的“窗口”，并且它可以允许监测从皮肤组分到在血流中循环的部分(moiety)的许多参数。更一般地，组织(比如皮肤和位于皮肤下的组织，包括肌肉或脂肪沉积物)的感测通过提供包括生理、病理生理和疾病的各种状况的预警或检测，或者监测疾病进展和治疗功效，可以在降低医疗保健的成本和提高医疗保健的质量方面发挥重要作用。在这种情况下，警告指的是检测和告知生理状况和变化、疾病发作、疾病进展、治疗功效等的过程。这些能力适用于高危人群(例如，肥胖、代谢综合征、高血压)的即时现场护理(短期)和家庭监测(长期)应用。更一般地，这些能力适用于希望监测身体功能的若干参数、监测或了解食物摄入和新陈代谢或者诸如心血管疾病或糖尿病之类疾病的各个方面的有健康意识的个人和医生。一种适于识别皮肤和其他组织中的这种变化的技术利用光声测量。光声学允许将散射与吸收分离，并且允许分辨深度。从而，可以利用光声学测量独特的组织光学特征，这是诸如漫射光谱学之类的现有技术所不能的。光声学还允许比漫射光谱学明显更高的精度。

把光声测量或光感测声测量用于医疗诊断已经是已知的(例如，参见US2015/0038813、US5,840,023、US2007/0179365、US6,466,806和US6,049,728)。然而，以前的用于诊断的光声测量或光感测声测量基于光声成像技术或光感测声成像技术。然而，对被设想监测例如皮肤或其他组织的变化，例如作为心血管疾病和/或糖尿病的早期指示的简单监测器来说，这种成像技术过于复杂并且过于昂贵。

发明内容

从而，本发明的目的是提供一种用于皮肤和其他组织的非侵入式光声测量的改进传感器，该传感器简单且经济实用。该目的通过按照权利要求1所述的传感器来实现。

因而，本发明涉及一种用于皮肤和组织中的皮肤和组织成分和特征，包括形态、生理和分子特征，或者在脉管系统中循环或分布在所探询的组织内的部分(moieties)的非侵入式光声测量的传感器。所述传感器包括适于并被配置成附着到人的表皮的壳体，适于并被配置成一旦所述壳体被附着到人的表皮，就同时照射人的皮肤组织的照射体积的光源，和适于并被配置成一旦所述壳体被附着到人的表皮，就检测从人的皮肤组织的公共检测体积发出的超声信号的一个或多个超声检测器。照射体积与公共检测体积之间的交集限定一旦所述壳体被附着到人的表皮就保持固定(即，尺寸和体积静止且恒定)的探询体积。应当理解的是，尽管皮肤是优选的应用，不过所述传感器可以适用于任何组织应用，包括内皮组织和例如作为介入治疗(包括内窥镜检查或手术)的一部分的全部暴露的内部组织。

与按照现有技术的成像技术相比，本发明的传感器定义一种新的传感器类别，它提供独特的非侵入式测量，即，不破坏被测组织的界面的测量。根据本文中的优选特征，测量可以是通过使用单点的、优选宽带的光声检测，在深度上检测的组织中的微脉管、(病理)生理、细胞、分子或成分，包括脉管系统中的循环部分。本发明尤其基于从单个探询体积(由照射体积与一个或多个超声检测器的单个公共检测体积之间的交集限定)收集所有信息，并通过分析从所述单个探询体积收集的信息，提取所述探询体积内的组织的特征的思想，其中所述单个探询体积在检测期间，即，在非侵入式光声测量期间保持静止。由于照射体积是同时照射的，并且由于一旦所述壳体被附着到人的表皮，探询体积就保持固定，因此按照本发明的传感器不需要扫描，特别是不需要传感器内的任何运动部件。这允许比现有成像设备简单得多且成本更低的技术实现，因为光源和一个或多个超声检测器优选在检测期间相对于彼此保持静止，因而可被实现成传感器壳体内的不可移动部件。

在本发明的上下文中，照射体积被定义为包括空间中的照射强度对应于最大照射的至少50％的所有点的体积。