[发明专利]主动波动血液成分监测

说明书

本发明涉及一种用于监测血糖和其它难于测定的血液成分的浓度的无创系统，所述的难于测定的血液成分如治疗药物、误用的药物、碳氧血红蛋白、高铁血红蛋白、胆固醇等。

以前，已经形成了许多用于监测血液特性的系统。例如，已经有了一些能测定血氧饱和度、葡萄糖浓度等血液特性和其它血液特性的仪器。然而，当试图使用如利用光谱法测量的这类无创血液监测系统来精确确定血糖浓度时，则遇到了较大的困难。  

精确测定血糖浓度的困难是由多种因素引起的。一个重要的因素就是在血流中血糖的浓度一般很低(例如，比血红蛋白要低100至1000倍)，所以这样低的浓度是很难无创地测定的，而需要很高的信噪比。另外，用光谱法时，葡萄糖的光学特性与在血液中有很高浓度的水的光学特性十分相似。因而，当使用光学监测系统时，水的光学特性将遮蔽由血流中的葡萄糖所产生的光学信号的特性。此外，由于每个个体都具有组织、骨和独特的血液特性，所以一般每次测量对每个特定的个体都需要进行标定。

在一个精确测量血流中的血糖水平的方案中，使用了很多种方法。例如，一种方法是将血液从病人体内抽出并将葡萄糖与血液的其它成分分离。这种方法尽管相当精确，但它需要从病人体内抽血，这与无创方法相比是不令人满意的，特别是对于如小孩和贫血病人这类病人来讲更为如此。另外，当用血糖监测来控制血糖水平时，每天必须要从病人体内抽3至6次血，这将对病人造成心理上和生理上的创伤。其它方法设想用尿分析或用包括通过血管壁从病人体内抽吸或渗出体液的一些其它方法或用其它体液如泪水或汗水的方法来测定血糖浓度。然而，这样的分析法都不如在血液中直接测量葡萄糖来得精确，因为尿液或其它体液都已经经过了肾脏(在汗水的情况下为皮肤)。这一问题在糖尿病人中特别显著。此外，获得尿液样本或其它体液样本通常是不方便的。

如本领域所公知，在介质中的不同的分子，一般称为成分，具有不同的光学特性，它们或多或少地吸收在不同波长的光。因而通过分析含有血液的肉体介质在不同波长时的光学特性，可以确定在肉体中的血液的成分指标。

光谱分析部分地基于不同元素的光学特性的Beer-lambert定律。简单地讲，Beer-lambert定律指出，通过含有单物质的任何介质的光的光强度与光所通过介质的路径长度和介质中物质的浓度及该物质的衰减系数的乘积的幂成比例。即

I＝I₀e^-(pl.c.ε)    (1)式中pl代表光通过介质的路径长度，c代表介质中物质的浓度，ε代表物质的吸收(衰减)系数，I₀为光源的初始光强度。对于含有多种成分的光学介质，从被照射的介质所接收到的光的光强度与光所通过的介质的路径长度与介质中第一种物质的浓度及该物质的光衰减系数的乘积、加上上述介质的路径长度与介质中第二种物质的浓度及该物质的衰减系数的乘积、等等的幂成比例。即： I = I 0 e - ( pl · c 1 · ϵ 1 + pl · c 2 · ϵ 2 + etc . ) - - - ( 2 ) ]]>式中ε_n表示第n种成分的光学吸收(衰减)系数，而c_n代表介质中第n种成分的浓度。