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CN1366177A - 血糖分光光度测定仪及其测定方法 - Google Patents

血糖分光光度测定仪及其测定方法 Download PDF

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CN1366177A
CN1366177A CN01145300A CN01145300A CN1366177A CN 1366177 A CN1366177 A CN 1366177A CN 01145300 A CN01145300 A CN 01145300A CN 01145300 A CN01145300 A CN 01145300A CN 1366177 A CN1366177 A CN 1366177A
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CN
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light
blood
concentration
blood sugar
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CN01145300A
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三木敬三郎
天野敏男
保科定赖
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Original Assignee
Viox Inc
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Abstract

提供一种通过光学观测侵害性或非侵害性测量血液中葡萄糖浓度的便携式血糖测定仪和测量方法,测量准确度和再现性优异。血糖分光光度测定仪是一种测量血液中葡萄糖浓度用的近红外定量分析仪,配备有以下编号为(1)至(3)的装置:(1)近红外辐照装置,用来以声光可调谐滤波器连续地把波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的波长分成细小部分,并以此来辐照测量对象;(2)光电转换装置,用以接收透过测量对象的光并对其进行光电转换;和(3)葡萄糖浓度计算装置,用以通过分析根据由光电转换装置光电转换产生的检测信号获得的吸收光谱来确定测量对象内血液中葡萄糖的浓度;以及包括利用上述每一个装置的每一个步骤的血糖分光光度测定方法。

Description

血糖分光光度测定仪及其测定方法
发明领域
本发明涉及血糖分光光度测定仪及血糖的测定方法，更具体地说，涉及可测定血液样品中葡萄糖浓度，特别是不必抽血在人体以外非侵害地测定血液中葡萄糖浓度的血糖近红外分光光度测定仪及利用此测定仪的血糖分光光度测定方法。
背景技术
近年来，面对糖尿病人使人惊恐地增加的事实，人们渴望有一种简单、快速但又准确的血糖测量仪，以获得治疗所需的血糖数据。若能购得病人自己能够安全又容易使用的血糖计，则将对病人自己控制血糖计数作出巨大贡献。
尽管通过测量血液中所含的葡萄糖浓度可以测定血糖计数，但人们还是提出了若干种按照先有技术的测量方法，包括一种基于葡萄糖可还原性的方法，另一种利用酸条件下葡萄糖的直接反应，还有一种利用葡萄糖的酶反应。临床医学用的方法包括一种从手指或脚趾抽出或以其他某种方法取样的血液与葡萄糖氧化酶反应，利用取决于血液中葡萄糖浓度的反应测量着色程度或电动势，并把着色程度或电动势转换成血糖计数的方法。
但是，如上所述，传统用的每一种类型的血糖计都要求抽血。这不仅意味着糖尿病人不得不忍受抽血的痛苦，对于糖尿病人来说每月要抽血100次以上，而且须要花相当长的时间、劳力和金钱来消毒，以防止抽血时可能的感染。
另外，在上述作为基本技术的酶反应中用的葡萄糖氧化酶是一种容易变性和活性减弱的酶蛋白，这引起了保存问题，该蛋白质最多只能保存约6个月。
此外，由于这个酶反应系统是一种使葡萄糖氧化酶反应产物与颜料系统结合并测量颜料中的任何改变的方法，该反应复杂并要求有许多控制手段来设置反应条件。因而，它要用昂贵的测量仪器，而且还涉及每个样品从抽血到实际测量需要长达10至15分钟的时间。
鉴于这种状态，提出了一种方法，通过用近红外光辐照人体，按照透射光的强度确定血糖计数。但是，采用这些方法中的任何一种，波长分辨率都影响重大，并且无法通过频谱检测因葡萄糖和蛋白质的耦合程度而发生细小变化的波形(峰和谷)的相对高度，导致血糖测量的准确度和再现性不足。这些方法中没有一种已经适合于实际应用。
发明内容
因此，鉴于上述情况，为了避免血液中葡萄糖浓度测定中酶方法的问题，本发明的一个目的是提供一种血糖分光光度测定仪，它是一种定量分析仪，可以进行所谓非侵害性测定，用于以光学方法观测抽出的血液样品的侵害性测量方法以及从所述侵害性测量方法发展而来的非侵害性测量、亦即从人体以外检测血液中的葡萄糖、乙醇血红蛋白和其他含量，并评定葡萄糖等等的浓度。这被确定为可以解决上述问题的、准确度和再现性优异的仪器和方法。
为了解决上述问题本发明者进行了热心的研究，并注意到完成这些任务中的第一项的可能性，亦即通过实现一种可以从外部用近红外波段的光辐照血液样品或活体中的血液，例如通过手指并测量葡萄糖所特有的波长吸收的定量分析仪，使非侵害测定成为可行。本发明者还发现可以用以下方法完成第二项任务，亦即以高准确度和再现性进行测定：可以通过用分成细小部分的近红外光照射待测量的人体的一部分、接收由人体组织，包括其皮肤、肌肉和毛细血管透射的光，通过切换辐照光的波长分析吸收光谱，并计算血液中葡萄糖的浓度。根据这些测定本发明者可以完成本发明。
因此，本发明涉及血糖分光光度测定仪，它是一种近红外定量分析仪，用来测量血液中葡萄糖的浓度，它配备有以下号码为(1)至(3)的装置：
(1)近红外辐照装置，用来以声光可调谐滤波器连续地把波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的波长分成细小部分，并以此来辐照测量对象；
(2)光电转换装置，用来接收透过被近红外辐照装置辐照的测量对象的光，并对其进行光电转换；和
(3)葡萄糖浓度计算装置，用来通过分析根据由所述光电转换装置光电转换产生的检测信号获得的吸收光谱来计算测量对象内血液中葡萄糖的浓度。
本发明的第二方面涉及一种血糖分光光度测定方法，它允许测定血液中葡萄糖的浓度，所述方法包括以下步骤：
(1)近红外辐照步骤，以声光可调谐滤波器连续地把波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的波长分成细小部分，并以此辐照测量对象；
(2)光电转换步骤，接收经过在近红外辐照步骤用近红外光辐照的测量对象透射或反射的光，并对其进行光电转换；和
(3)葡萄糖浓度计算步骤，通过对根据由所述光电转换步骤光电转换产生的检测信号获得的吸收光谱进行分析和计算，评定测量对象内血液中葡萄糖的浓度。
附图说明
图1是举例说明按照本发明的血糖分光光度测定仪配置的方框图；
图2表示按照本发明的便携式血糖分光光度测定仪的外部透视图；
图3是举例说明按照本发明的血糖分光光度测定仪的测量对象固定工具的放大示意图；
图4是图3所示测量对象用的固定工具沿着X-X’线箭头(a)方向看去的部分剖面图；
图5是图3所示测量对象用的固定工具沿着X-X’线箭头(b)方向看去的部分剖面图；
图6是举例说明按照本发明的血糖分光光度测定仪的测量对象用的另一种固定工具的放大示意图；
图7是图6所示测量对象用的固定工具沿着X-X’线箭头(a)方向看去的部分剖面图；
图8是图6所示测量对象用的固定工具沿着X-X’线箭头(b)方向看去的部分剖面图；
图9表示用第一实施例测量所得的近红外吸收光谱；
图10表示用图6的工具测得的放大近红外吸收光谱b-a＝c；
图11表示用第二实施例测量A和E所得的近红外吸收光谱。
具体实施方式
下面将详细描述本发明。
按照本发明的血糖分光光度测定仪的近红外辐照装置连续地把波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的波长分成细小的部分，并以此辐照测量对象。
近红外光可以通过对来自规定的光源的光进行波长选择而得，并可以用配备有旋转干涉滤波器等允许根据要求设置工作条件的光谱分析仪加以保证。尤其适用的是具有作为其一个组件的声光可变振荡可调谐的滤波器的近红外分光装置。
配备有具有作为其一个组件的声光可变振荡滤波器的近红外分光装置的近红外辐照装置包括(i)光源；(ii)来自光源的光入射其上的声光可变振荡滤波器；(iii)高频振动器，用于把声振动加在声光可变振荡滤波器上；(iv)高频产生装置，用来把高频施加在高频振动器上。更具体地说，如图1所举例说明的，它包括高频电源1、高频振动器2、声光可变振荡滤波器3和光源4。
高频产生装置1可以是任何一种一般采用的装置，不限于特定类型，可以采用任何能够产生可按要求控制的高频的装置。作为高频振动器2，可以是能够向声光可变振荡滤波器3提供声振动的任何装置，可以采用压电元件。可以这样控制施加在压电元件上的高频、以便对波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光进行细分，尽管部分取决于介质类型和声光可变振荡滤波器的性能，但最佳波长范围是30至100MHz，尤其是30至80MHz。作为光源4，可采用卤钨灯等，但其选择不限于此。
上述近红外辐照装置可以用下述近红外辐照步骤操作。因此，这里提供如上所述的血糖分光光度测定方法，其中近红外辐照步骤是以下步骤的组合：
(i)把高频施加在高频振动器上的子步骤；
(ii)在子步骤(i)把高频施加于其上的高频振动器把声振动施加在声光可变振荡滤波器上的子步骤；和
(iii)令光由光源入射在子步骤(ii)中施加了声振动的声光可变振荡滤波器上、导致发射波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的子步骤。
声光可变振荡的滤波器3的介质包括双折射晶体光谱材料。在声光可变振荡滤波器中，当声振动施加在双折射晶体上时，这里产生密度的周期性变化，并且由密度变化造成的折射率变化沿着声振动的方向波动地传播。因此，当光入射此处时，某些光线按照每一个波阵面的折射率被反射。该滤波器设计成在所述反射光线之间产生光程差，从而发射近红外光。
可根据需要使用任何一种合适的双折射晶体光谱材料，而不限于任何特定的类型，并且，为了测量血糖可以选择能够发射波长范围为0.8至2.5μm的细分辐射光的双折射晶体光谱材料。例如，可能的选择包括二氧化碲(TeO2)、铌酸锂(LiNbO3)、铊酸锂(LiTaO3)、磷化镓(GaP)、钼酸铅(PbMoO4)、锗(Ge)、磷化铟(Inp)、硒化铊砷(Tl3AsSe3)、硅玻璃(SiO2)、方解石(CaCO3)和水(H2O)。最好选择这样的材料，以便控制其材料类型和成份、使得能够获得从近红外光波长细分导出的光，二氧化碲尤为适用。
用利用这样一种双折射晶体光谱材料获得的近红外光辐照人体可以形成对计算葡萄糖浓度有效的吸收光谱。适用于按照本发明的血糖分光光度测定仪的声光可变波长滤波器，例如，是美国专利5,120,961和National Publication of Translation No.10-512678所描述的声光可调谐滤波器(AOTF)。另外，为了避免任何这样的声光可变振荡滤波器的温度漂移，可以采用日本公开特许公报No.10-38690所描述的方法。
为了在辐照中使用，宜用波长范围0.8至2.5μm的近红外光，任何较短的波长都会由于葡萄糖吸收测量电平太低而不宜用于分析。另一方面，任何较长的波长会引起吸收太强的问题，并造成缺乏透明度。
通过对波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光进行连续细分而得到的近红外辐照装置辐照测量对象用的光，在波长分辨率上最好不细于0.001μm，又不粗于1nm。这样细分的辐照光的使用使多点测量成为可能，后者又可以识别出血液中作为随着与蛋白质的耦合形式而变的、吸收不同波长的光的若干种变性产品存在的各种类型(Version)的葡萄糖。作为用这种多点测量成功跟踪变性类型吸收现象的结果，广泛的分析变得可能，于是能够准确计算血液中葡萄糖的浓度。可以选择例如，至少200点，或者一般几百个测量点。
接着将描述用近红外辐照装置以近红外光进行辐照的方法。
辐照可以用以下3种方法中的一种完成。
(1)第一种方法：用近红外光辐照测量对象，并把经过测量对象透射的光直接聚焦在光接收元件上。
(2)第二种方法：用近红外光辐照测量对象，并用安装在测量对象背面的反射板反射经过测量对象透射的光，并把再次经过测量对象透射的光聚焦在光接收元件上。
(3)第三种方法：用近红外光辐照测量对象，并用安装在测量对象背面的反射板漫反射经过测量对象透射的光，以便聚焦在光接收元件上。
尽管这些方法中任何一种均可采用，但第一种透射方法在硬件和操作上比其余两种简单。
按照第一透射系统，更具体地说，在按照本发明的血糖分光光度测定仪的配置中，如图1所示，测量对象7用辐照光c辐照，获得作为接收光d的透射光。图3所示的夹子是该透射系统的另一个特定的示例。
在如图6所示的实施第二透射反射方法的特定示例中，测量对象由辐照光点113辐照；经过测量对象透射的光被安装在测量对象背面的反射板反射；以及经过测量对象再次透射的光从光接收光点聚焦在光接收元件上。透射反射方法中的反射板的材料可以是(但不限于)陶瓷(特别可取)、或氧化铝、氧化硅、氮化硅等。
用第三种漫反射方法，经过测量对象透射的光被安装于测量对象背面的反射板漫反射，以便聚焦在光接收元件上。
顺便指出，图3至8举例说明非侵害性测量用的工具。对于侵害性测量，可以用充满从人体抽出的血液样品的石英玻璃试管，或者放上血液样品的反射板。若抽取的血液在反射板上完全或部分烘干，则血液的水含量会蒸发，水分子在近红外波长区域的吸收会减小。结果，血液在葡萄糖的吸收可以比较清楚和准确地测定，而不受水的吸收干扰。
接着，将描述测量对象用的固定装置。
可以用作测量对象的包括从人体抽取的血液样品和人体的一部分，诸如手指、脚趾、耳垂或任何其他有毛细血管的部分。
当准备利用按照本发明的近红外辐照装置以近红外光辐照人体时，最好用某种装置固定准备测量的部分。尤其是在人体以外非侵害性测量时，从准确度和再现性的角度看最好拾取两种类型的测量数据，一种在血液循环正常状态下，而另一种在轻微止血的状态下，并利用两组数据之间的差值。如图3至9所示的固定装置会被证明对测定这种差值是有用的。
这样，“正常状态”和“止血状态”之间的差值代表血液本身的吸收程度，作为充血的结果在那些部分血液数量大于一般情况。会妨碍血液中葡萄糖浓度分析的皮肤和肌肉的吸收计数被清除，并对提高血液测量准确度有用。
固定测量对象用的这些装置中的每一种都配备有能够在人体准备测量的部分建立充血状态的夹紧装置。
作为固定装置的具体示例，可以列举图3至8中举例说明的夹子。如图2所示这些夹子可以在通过光纤连接到血糖测定装置本身的状态下使用。图3至5所示的夹子是透射测量方法的实施例，而图6中的是第二透射反射方法的实施例，两者都用手指作为测量对象。图3所示的夹子在平面上其形状类似于撬杆(PINCH)，并包括块A，B和C，以及设置在这些块上的手指夹紧部分。这些块彼此链接起来，以便能够使手指夹紧部分通过铰链111上旋开和旋闭，使得可以通过同时从外面压块B和C的末端而将手指夹紧部分张开。光纤112埋入块A中用于辐照，而该块配备有辐照光点113。接收透射光用的光接收光点114和把光送到光接收元件用的光纤115埋在块B中。止血环116装在块C的手指夹紧部分。止血环的优选材料是，例如，海绵。
图6至8举例说明透射反射方法用的一对夹子。该对夹子与图3至5所示的夹子的差异在于，埋入块A和块B中的辐照光纤112和光接收光纤115配备有反射板118，对着辐照光点113和块A的光接收光点114’。
不论利用哪一种固定装置，在测量程序中，首先打开块B和C手指夹紧部分，把手指插入它们之间，在血液循环正常状态下关闭块B以夹紧手指的表皮和肌肉部分至厚度4至6mm，让近红外光穿过手指，以便进行第一测量阶段。然后关闭块C，比所述被夹紧部分离中心更近的接合面用皮带型或环形的止血环116扼住，等待几秒直至测量部分充血，进行第二阶段的测量。这样获得的测量数据自动读入算术电路。
光电转换装置包括一种装置，用来接收由近红外辐照装置发射并经过测量对象透射的光，并将其光电转换成提供吸收光谱的检测信号。图1举例说明一种配置，它包括测量对象7、用于引导经过测量对象7透射的光d的光纤8、透镜9和用来进行光电转换成检测信号的光接收元件10。
光电转换装置可以通过以下的光电转换步骤操作。就是说，光电转换步骤是以下步骤的组合而成：(i)向光接收元件输送经过测量对象透射或反射的光的子步骤；和(ii)光接收元件输送给出吸收光谱的检测信号的子步骤。
光接收元件10可以具有(尽管不限于)例如在陶瓷基片上形成多晶薄膜这样的配置。它最好由诸如PbS或In-Ga-As等能够有效地聚焦透射光的光接收材料制成。
拟用以分析计算吸收光谱并利用葡萄糖的分子消光系数将其转换成葡萄糖浓度的葡萄糖浓度计算装置，由电子计算电路和电子分析电路配置而成。如图1所示，由光接收元件10进行光电转换而得到的检测信号e进入光谱波形分析计算装置11，而电子计算电路和电子分析电路则进行下面将要描述的分析和计算。
电子计算电路如图9所示在正常的血液循环状态下夹住人体表皮和肌肉的一部分，通过传送近红外光来进行第一阶段的测量，扼住所述部分，等待被测量部分充血后，完成第二阶段的测量。以图像处理方式对拾取的“正常状态光谱”和“充血状态光谱”进行“减法”，亦即“b.充血状态光谱”-“a.正常状态光谱”以获得b-a＝c的“血液光谱”。
在电子分析电路中，存储配置成临床医学数据的“血液光谱数据库”。由于所述“血液光谱数据库”包含许多组光谱数据、后者包括血液中葡萄糖浓度不同的数据以及血液中蛋白质-葡萄糖耦合状态不同的数据，所以，通过对利用这些数据进行测量而获得的血液光谱进行整理和比较可以获得血液中葡萄糖浓度的测量数据。
电子分析电路除定量分析结果外，还可以获得蛋白质-葡萄糖耦合造成的变异位置和信息项中的识别电平。
这些测量和识别结果作为信号f和g传输到数字显示装置12和数字电传装置13。因而，这使连同光谱一起在血糖测定仪的监视器上显示，例如，数字值和相关的信息成为可能，或者根据要求把它们传输到规定的电子文件中，并在其中管理它们。
在按照本发明的上述血糖分光光度测定仪和测定方法中，加入声光可变振荡滤波器是它独特的结构特征之一；该滤波器使快速测量成为可能，更具体地说，达到每秒几千点的测量速度。以每种波长重复测量几次到几十次并对结果进行平均。另外，对设定的波长范围扫描几次到几十次，并对结果进行平均。这有助于进一步提高测量数据的再现性。
涉及上述血糖分光光度测定仪和测定方法的本发明，包括以下从(1)到(3)的3个最佳实施例。
(1)一种非侵害血糖分光光度测定仪，它包括：
1)近红外分光装置，用来对波长0.8至2.5μm的近红外光进行细分，该装置包括：高频产生装置；在其上施加高频产生装置所产生的高频的压电元件；在其上施加由压电元件产生的声振荡的声光可变振荡滤波器；和提供准备入射在声光可变振荡滤波器上的光的光源。
2)近红外辐照装置，用来以近红外光辐照人体；
3)光电转换装置，用来以光接收元件接收经过被近红外光辐照的人体透射的光，并对其进行光电转换；
4)葡萄糖浓度计算装置，用于通过分析和计算根据由光电转换装置进行光电转换而产生的检测信号获得的吸收光谱来评定葡萄糖浓度。
(2)一种非侵害性血糖分光光度测定仪，它包括：
1)近红外分光装置，用来对波长0.8至2.5μm的近红外光进行细分，该装置包括：高频产生装置；在其上施加高频产生装置所产生的高频的压电元件；在其上施加由压电元件产生的声振荡的声光可变振荡滤波器；和提供准备入射在声光可变振荡滤波器上的光的光源；
2)近红外辐照装置，用来以细分的近红外光辐照人体；
3)光电转换装置，用来以安装在人体背面的反射板反射透过人体的光，使所述光再次透过人体，以光接收元件接收该光线，并对其进行光电转换；
4)葡萄糖浓度计算装置，用于通过分析和计算根据由光电转换装置进行光电转换而产生的检测信号获得的吸收光谱来评定葡萄糖浓度。
(3)一种血糖分光光度测定仪，它包括：
1)近红外分光装置，用来对波长0.8至2.5μm的近红外光进行细分，该装置包括：高频产生装置；在其上施加高频产生装置所产生的高频的压电元件；在其上施加由压电元件产生的声振荡的声光可变振荡滤波器；和提供准备入射在声光可变振荡滤波器上的光的光源；
2)近红外辐照装置，用来以细分的近红外光辐照从人体抽取的血液样品；
3)光电转换装置，用来以安装在血液样品背面的反射板反射透过血液样品的光，使所述光再次透过血液样品，以光接收元件接收该光线，并对其进行光电转换；和
4)葡萄糖浓度计算装置，用于通过分析和计算根据由光电转换装置进行光电转换而产生的检测信号获得的吸收光谱来评定葡萄糖浓度。
(4)一种非侵害性血糖分光光度测定方法，它包括：
1)近红外分光步骤，把高频产生装置所产生的高频施加在压电元件上，把压电元件所产生的声振荡施加在声光可变振荡滤波器上，让光入射在声光可变振荡滤波器上，从而对波长0.8至2.5μm的近红外光进行细分；
2)近红外辐照步骤，以近红外光辐照人体；
3)光电转换步骤，以近红外光进行辐照，以光接收元件接收透过人体的光，并对其进行光电转换；和
4)葡萄糖浓度计算步骤，通过分析和计算根据在光电转换步骤进行光电转换而产生的检测信号获得的吸收光谱来评定葡萄糖浓度。
(5)一种非侵害性血糖分光光度测定方法，它包括：
1)近红外分光步骤，把高频产生装置所产生的高频施加在压电元件上，把压电元件所产生的声振荡施加在声光可变振荡滤波器上，让光入射在声光可变振荡滤波器上，从而将波长0.8至2.5μm的近红外光细分；
2)近红外辐照步骤，以近红外光辐照人体；
3)光电转换步骤，以安装在人体背面的反射板反射辐照并透过人体的光，让所述光再次透过人体，用光接收元件接收光并对其进行光电转换；和
4)葡萄糖浓度计算步骤，通过分析和计算根据在光电转换步骤进行光电转换而产生的检测信号获得的吸收光谱来评定葡萄糖的浓度。
(6)一种血糖分光光度测定方法，它包括：
1)近红外分光步骤，把高频产生装置所产生的高频施加在压电元件上，把压电元件所产生的声振荡施加在声光可变振荡滤波器上，让光入射在声光可变振荡滤波器上，从而将波长0.8至2.5μm的近红外光细分；
2)近红外辐照步骤，以细分的近红外光辐照从人体抽取的血液样品；
3)光电转换步骤，以安装在血液样品背面的反射板反射透过血液样品的光，让所述光再次透过血液样品，用光接收元件接收该光线并对其进行光电转换；和
4)葡萄糖浓度计算步骤，通过分析和计算根据在光电转换步骤进行光电转换而产生的检测信号获得的吸收光谱来评定葡萄糖的浓度。
实施例
现将参照本发明的最佳实施例更具体地描述本发明，尽管本发明不限于这些实施例。
第一实施例
血糖测定仪[Opto Giken Ltd.(公司)制造的Pluscan SHTM(近红外分光光度计)改进型]通过光纤(见图2)连接到一对夹子，所述血糖测定仪是按照图1的硬件配置利用以下部件制造的：高频电源(提供50MHz高频)；压电元件(PbS)和声光可变振荡滤波器(AOTF)(IFS产品，Maryland，U.S.A.)；光接收元件(pbS)；吸收光谱波形分析电路和算术电路。
夹子的块B和C在它们各自的手指夹紧部分都是敞开的；从下侧(块C一侧)把食指插入手指夹紧部分；分别把第二和第三接合面固定在块B和C的位置上；关闭块B；把手指的一部分表皮和肌肉夹在块A和B之间的缝隙(4至6mm)中；以及从辐照光点发射波长0.7至2.5μm的近红外光，辐照被夹紧部分，从而进行第一阶段测量。然后，关闭块C，阻塞血流，等待几秒后直到测量部分充血，进行第二阶段测量。图9举例说明正常血液循环状态下的近红外吸收光谱a，充血状态下近红外吸收光谱b和血液光谱(b-a＝c)，亦即a减b的余数，是由第一和第二阶段测量获得的。放大这个“血液光谱”c的测量数据(放大数字信号)，得出较纯净的“血液光谱”，如图10所示，可以以比较显著的相对高度比较详细地区分其中的变化。
从这个“血液光谱”选出1,452μm，1,948μm和5个其他波长(1,614μm，1,686μm，1,737μm，2,067μm和2,193μm)的吸收，把这些吸收转换成葡萄糖浓度。测量进行了3次，并如图8所示，根据测量结果，对于A(98.8±0.2mg/dl)和E(181.0±0.2mg/dl)的每一个单独地确定吸收光谱。参照波长1,432μm的A和E之间的差值求出平均值为110.3±0.5mg/dl)。
另一个从同一人抽出的血液样品的葡萄糖浓度用DaikinIndustries，Ltd(公司)制造的“Antosense II”(小电极型血糖计)以酶促法测得为110mg/dl。用按照本发明的基于声光可变振荡滤波器的分光光度测定仪以吸收测量测得的葡萄糖浓度给出了与用酶促法测得的葡萄糖浓度接近的结果。
第二实施例
在与第一实施例相同的测量条件下，采用同样的操作程序，用本发明第一实施例的血糖测量仪，对包括糖尿病人的5人A至E测量了葡萄糖浓度(1)，每人测量5次，得到下列结果。还从同样5人抽取血液样品，用Daikin Industries，Ltd(公司)制造的“Antosense II”以酶促法各测量了5次，获得这些血液样品的葡萄糖浓度(2)。用按照本发明的测定仪以吸收测量测得的葡萄糖浓度给出了与用酶促法测得的葡萄糖浓度接近的结果。用按照本发明的测量仪测得的结果还具有优异的再现性。
                            葡萄糖浓度(1)A                                    98.8±0.2mg/dl
B                        102.3±0.2mg/dl
C                        130.2±0.4mg/dl
D                        142.7+0.1mg/dl
E                        181.0±0.2mg/dl
                         葡萄糖浓度(2)
A                        99mg/dl
B                        105mg/dl
C                        130mg/dl
D                        143mg/dl
E                        183mg/dl
第三实施例
用与图1举例说明的相同的硬件配置，像第一实施例一样利用声光可变振荡滤波器(AOTF)((美国马里兰州)IFS产品)，从第一实施例同样的人员手指头抽取血液，直接放置在反射板上(用二氧化硅制)上进行测量。获得了110.3mg/dl的血糖计数。这个结果表明，按照本发明的分光光度测定仪不仅可以在人体一部分进行非侵害血糖测量，而且可以用于直接从人体抽出的血液的葡萄糖浓度定量测量。
把同样的血液样品放置在石英玻璃管内进行吸收测量，而且测量只用透射光，获得了110.3mg/dl的血糖计数。
正如至此为止所描述的，因为本发明采用声光可变振荡滤波器作为它的一个构成组件，它可以把近红外光细分成细小的波长部分用于辐照。因此，多点测量成为可能，也就使葡萄糖原样吸收成为可能，结果得出高水平的准确度和再现性。另外，因为它不采用酶促法，不必使用设置复杂反应条件所需的任何设备，因而有可能提供一种只需简单操作即可完成测量的便携式测量仪。另外，它允许进行非侵害测量，所以没有包括任何医疗处置的感染危险，而且葡萄糖浓度是在洁净的状态下测量的。
此外，因为可以达到每秒几千点的测量速度，所以每个样品仅需2至3分钟，结果效率是酶促法的5倍以上。

Claims (18)

1.一种可测量血液中葡萄糖浓度的血糖分光光度测定仪，它包括：
(1)近红外辐照装置，用来连续地把波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的波长分成细小部分，并以此来辐照测量对象；
(2)光电转换装置，用来接收透过被所述近红外辐照装置辐照的测量对象的光或被它反射的光，并对其进行光电转换；和
(3)葡萄糖浓度计算装置，用来通过分析根据由所述光电转换装置光电转换产生的检测信号获得的吸收光谱来确定所述测量对象内血液中葡萄糖的浓度。
2.权利要求1所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于所述近红外辐照装置是一种近红外分光光度装置，它包括：
(i)光源；
(ii)所述光源的光入射其上的声光可变振荡可调谐滤波器，用以发射波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光；
(iii)高频振动器，用以把声振动施加在所述声光可调谐滤波器上；和
(iv)高频产生装置，用以把高频施加在所述高频振动器上。
3.权利要求2所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于，所述声光可调谐滤波器的介质是双折射晶体材料。
4.权利要求1所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于，所述光电转换装置是一种光电转换单元，包括用于接收透过所述测量对象的光并提供给出吸收光谱的检测信号的光接收元件。
5.权利要求1所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于所述葡萄糖浓度计算装置包括：吸收光谱波形分析装置，所述光接收元件向后者提供检测信号；和葡萄糖浓度计算装置，用以把所述吸收光谱转换成葡萄糖浓度。
6.权利要求5所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于，所述吸收光谱是算术电路以图象处理方式从充血状态光谱减去正常状态光谱而得出的血液光谱。
7.权利要求5所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于，在所述吸收光谱中选出的波长是基于1.44μm，1.94μm和0.8至2.5μm频带的5个或更多个波长的转换的值。
8.权利要求1所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于，所述测量对象是可以测量葡萄糖浓度的人体的一部分。
9.权利要求1所提出的血糖分光光度测定仪，其特征在于，用于所述测量对象的固定装置能够通过加压夹住人体要测量的部分令其充血。
10.一种可测定血液中葡萄糖浓度的血糖分光光度测定方法，它包括以下步骤：
(1)近红外辐照步骤，连续地把波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的波长分成细小部分，并以此辐照测量对象；
(2)光电转换步骤，接收透过在所述近红外辐照步骤用所述近红外光辐照的测量对象的光或被它反射的光，并对其进行光电转换；和
(3)葡萄糖浓度计算步骤，通过对根据由所述光电转换步骤光电转换产生的检测信号获得的吸收光谱进行分析和计算，评定所述测量对象内血液中所述葡萄糖浓度。
11.权利要求10所提出的血糖分光光度测定方法，其特征在于所述近红外辐照步骤是以下子步骤的组合：
(i)向高频振动器施加高频的子步骤；
(ii)在子步骤(i)向其施加了高频的高频振动器把声振动施加在声光可调谐滤波器上的子步骤；和
(iii)令来自光源的光入射在其上在子步骤(ii)施加了声振动的声光可调谐滤波器上、使之发射波长在0.8至2.5μm范围内的近红外光的子步骤。
12.权利要求10所提出的血糖分光光度测定方法，其特征在于，所述声光可调谐滤波器的介质是双折射晶体材料。
13.权利要求10所提出的血糖分光光度测定方法，其特征在于，所述光电转换步骤是以下两子步骤的组合：向光接收元件提供透过所述测量对象的光或被它反射的光的子步骤；和所述光接收元件提供给出吸收光谱的检测信号的子步骤。
14.权利要求10所提出的血糖分光光度测定方法，其特征在于所述葡萄糖浓度计算步骤是以下步骤的组合：由所述光接收元件向其提供检测信号的吸收光谱波形分析步骤；和把所述吸收光谱转换成葡萄糖浓度的葡萄糖浓度计算步骤。
15.权利要求10所提出的的血糖分光光度测定方法，其特征在于，所述吸收光谱是算术电路以图象处理方式从充血状态光谱减去正常状态光谱而得出的血液光谱。
16.权利要求10所提出的的血糖分光光度测定方法，其特征在于，在所述吸收光谱选出的波长是基于1.44μm，1.94μm和0.8至2.5μm频带的5个或更多波长的转换的值。
17.权利要求10所提出的血糖分光光度测定方法，其特征在于，所述测量对象是其葡萄糖浓度可以测量的人体的一部分。
18.权利要求10所提出的血糖分光光度测定方法，其特征在于，其中所述测量对象是人体测量区域被加压夹住而充血的部分。
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