[发明专利]用来探测在人体与所发明的装置之间热量交换及其与人体中的葡萄糖浓度的关系的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用来探测人体与所发明的装置之间的相互作用的电子装置，所发明的装置允许无损伤地检测人体诸部分中的葡萄糖浓度，特别是人的血液中的葡萄糖浓度。1.1物理背景1.1.1热量和温度

温度，或者确切地说是热能，是材料组成部分的各个动能之和。这一平均能量对所有的质点来说是相同的，尽管与质量无关：

<W>＝1/2m<v²>温度只是分子平均动能另一种度量。如果考虑到平移位能，则其平均值由下式给出：

<W_trans>＝1/2m<v²>＝3/2kT在这个温度的一般定义中，m代表质量，<v²>代表分子的方均速度。波耳兹曼常数k具有值

k＝1.381×10^-23JK^-11.1.2温度测量

基本上，温度测量方法能基于材料性质与温度之间的每一种已知的可重复的关系。例如，在实际中，利用液体的膨胀、电阻的变化、声速在固体中的变化等来测量温度。1.1.2.1热敏电阻和热电偶

某些热敏电阻和热电偶由于其机械尺寸小，特别适用于本发明范围的温度测量。在大多数半导体中，电阻的温度系数是负的(高温导体，或“NTC-电阻”或简称为“NTC”<负温度系数>)。

热电偶是电气温度计，最经常地用在1K至3000K的温度范围内。尽管测量的不确定性大于电阻，但热电偶更易于制造、所占空间小、响应时间短并且特别适于测量温度差。使用电压补偿器或高欧姆电压表来测量热电压。1.1.3热传递的原理

热能基本上通过辐射、热传导或流动(对流)来传递。1.1.3.1热辐射

热辐射具有象光一样的电磁特性。甚至有可能把热释放到真空中。这种释放仅取决于辐射体的温度。热辐射也称为温度辐射或热辐射。1.1.1.3.2热流动

热流动假定在液体或气体中有宏观运动，该液体或气体的热量以这种方式传递到其他位置。1.1.3.3热传导

热传导仅发生在物质的内部，但与其宏观运动无关，而仅与由分子之间的碰撞所引起的能量传递有关。它假定分子能量存在局部差异，这就是温度降。常常是通过热传递来平衡这种导致温度分布暂时变化的温度降。1.1.3.3.1在绝缘体中的热传导

在金属中，热象电流那样主要通过导电电子来传递，而在绝缘体中则通过声子来传递。声子是它们赖以产生的波场的弹性晶格振动的量子(能量的最小单位)。正如可以把固体的热量认为是其声子气体的能量一样，其中的热传导如同在声子气中的热传递现象那样发生。热能以两种方式在气体中传递：a)作为比其周围热的流动气体的补充能量，如在热交换器中那样。b)在保持温度梯度不变时作为在静止气体中的能量扩散，由于该气体要与其周围的每个地方处于热平衡。

只有第二种方式(b)是热传导，并且导热率是热流动与T一梯度之间的比例常数。1.2生理背景1.2.1血糖的生物节律

正常人和病人的网织(close-mesh)血糖昼夜分布表现出相似点，如在黄昏上升，在夜里下降，在清晨再次升高，尽管外部因素如年纪、营养、疾病等很不相同，这些相似点似乎反映了内原的和营养的周期性。这种周期性的波动称为昼夜节律。这与周期为24小时的生物节律有关。即使两个重要的环境周期因素如光和环境温度保持恒定时，这种生物节律也会持续。

在多细胞生物体中，不仅整个生物体的功能而且各个器官和细胞的功能也受节律的支配，这些节律相互之间以及与环境的周期性之间都有特定的关系，并且这些节律称之为“昼夜体制”(circadian organization)。糖元、糖元合成酶和糖元磷酸化酶以及相应的血糖浓度允许检测独特的平行节律。

在人体中，植物性功能如脉搏、血压、呼吸、体温等也受昼夜周期性的支配。例如，由于8-12和16-19点的各个波动，活动阶段持续着。在此期间，新陈代谢为分解代谢。例如，体温、血压和血糖浓度升高。人能够工作。相反，迷走神经恢复阶段在13-15和22-6点之间。上述的参数较低，人准备休息。这些阶段受作息时间的支配，这种作息时间对上白班者或上夜班者各有不同的分配。1.2.2生理学和体温的调节

主要的化学热量产生过程和物理热量损失在受控循环系统中是相关的。

把热量损失过程(物理热量调节)分为热传导、热辐射、热流动、蒸发、呼吸和分泌。属于热量产生过程的有：1)由于a)基本能量产生和b)强制热量产生引起的最小热量产生，2)营养诱导的热量产生，及3)由于a)增加肌肉活动和b)没有肌肉活动所引起的调节热量产生。