用光譜數據分析進行無創的光學血糖檢測的方法和系統的製作方法

2023-05-17 03:03:36 2

專利名稱：用光譜數據分析進行無創的光學血糖檢測的方法和系統的製作方法
用光譜數據分析進行無創的光學血糖檢測的方法和系統相關申請的交叉引用本專利申請要求2008年5月22日提交的申請號為61/055，303的美國臨時專利 申請的優先權，該美國臨時專利申請的公開內容通過引用被合併在此，本專利申請還要求 2008年8月15日提交的申請號為61/089，152的美國臨時專利申請的優先權，該美國臨時 專利申請的公開內容通過引用也被合併在此。
背景技術：
糖尿病是一種慢性疾病，當不對其進行控制的時候，隨著時間的流逝會對許多身 體系統(包括神經、血管、眼睛、腎臟和心臟)造成嚴重的損害。美國國家糖尿病、消化系統 病、腎疾病研究所(NIDDK)估計2007年在美國有2360萬人或者美國總人口的7.8%患有糖 尿病。在全世界，世界衛生組織(WHO)估計超過1. 8億人患有糖尿病，到2030年他們預計 這個數字將增加到3. 66億，美國佔3030萬。根據WHO，在2005年估計有110萬人死於糖尿 病。他們預測2006年到2015年，糖尿病致死率將總的增加超過50%且在中上收入國家增 加超過80%。糖尿病對個人和整個社會造成的經濟負擔是重大的。根據美國糖尿病協會，2007 年美國糖尿病總年度經濟成本估計達到1740億美元。自2002年以來這個數字增加了 420 億美元。這32%的增長意味著美元數量每年提升超過了 80億美元。糖尿病管理一個很重要的要素就是糖尿病患者在家庭環境下自我監測血糖 (SMBG)濃度。通過經常測試血糖水平，糖尿病患者能更好地管理用藥、飲食和運動以持續控 制和預防長期不良健康結果。實際上，糖尿病控制與併發症實驗(DCCT)若干年來密切關注 了 1441名糖尿病患者，結果表明，與標準治療組比較，那些每天按照強化控制方案進行多 種血糖測試的患者中只有1/4的人發展為糖尿病性眼疾病，1/2的人發展為腎臟疾病，1/3 的人發展為神經性疾病，且已經有這三種併發症早期形態的患者中極少數人惡化。然而，由於在分析之前通過皮膚抽取血液不方便並且帶來痛苦，這使得許多糖尿 病患者做不到為了很好地控制血糖而應當做的那樣勤奮，因此目前的監測技術阻礙了正常 的使用。結果，無創測量葡萄糖濃度是糖尿病管理的一種可取和有利的發展。無創監測將 使每天的多次測試沒有痛苦且更加受到兒童糖尿病患者的歡迎。根據2005年刊登的一篇 石if究(J，Wagner，C. Malchoff，and G. Abbott，DiabetesTechnology&Therapeutics (糖尿病 技術和療法)，7 (4) 2005，612-619)，患有糖尿病的人利用無創血糖監測裝置更頻繁地執行 SMBG，並且已經改善生活質量。存在許多用於血糖確定的無創方法。一種無創的血液化學檢測技術涉及收集和分 析光譜數據。由於在正被感測的區域中除了血液之外還存在其它成分(比如，皮膚、脂肪、肌 肉、骨頭、胞間液)，所以從根據光譜學獲得的光譜數據或其它數據提取關於血液特性的信 息(例如葡萄糖濃度)是一個複雜的問題。這樣的其它成分能夠以改變讀數(reading)這 樣的方式影響這些信號。具體地講，作為結果而獲得的信號的幅度可以比信號中與血液對應的部分的幅度大很多，因此，限制了精確提取血液特性信息的能力。本發明旨在克服上述的一個或多個問題。

發明內容
在本發明的一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統。該系統 包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個光 檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被檢 測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流(time dependentcurrent)； 和處理器，該處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號，以至 少20 1的信噪比計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率，並基於計算 的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統。該系 統包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個 光檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被 檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所 述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號，以歸一化因數計算由於存在 於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率，並基於計算的衰減率確定與存在於目標區域 中的樣品相關的血糖水平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統。該系 統包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個 光檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被 檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所 述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號，以比例因數計算由於存在於 目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率，並基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中 的樣品相關的血糖水平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統。該系 統包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個 光檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被 檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所 述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號計算由於存在於目標區域中的 樣品中的血液引起的衰減率並消除由所述至少一個光檢測器的與溫度相關的檢測器響應 所引起的不確定性的影響，並且，基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關 的血糖水平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統。該系 統包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個 光檢測器，所述至少一個光檢測器包括具有反饋電阻器的前置放大器，被定位為接收來自 所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間 相關的電流；和處理器，該處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸 出信號計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率並消除由所述至少一個光檢測器的與溫度相關的檢測器響應所引起的不確定性的影響，並且，基於計算的衰減率 確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統。該系 統包括具有前置放大器和反饋電阻器的至少一個光檢測器。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法。該方 法包括利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自 所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號的至少一個光檢測器，該 輸出信號具有與時間相關的電流；用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，並基 於接收到的輸出信號，以至少20 1的信噪比計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液 引起的衰減率；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血 糖水平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法。該方 法包括利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自 所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號的至少一個光檢測器，該 輸出信號具有與時間相關的電流；用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，並基 於接收到的輸出信號，用處理器以歸一化因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液 引起的衰減率；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血 糖水平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法。該方 法包括利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自 所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號的至少一個光檢測器，該 輸出信號具有與時間相關的電流；用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號；用處 理器基於接收到的輸出信號，以比例因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起 的衰減率；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水 平。在本發明的另一方面中，公開了一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法。該方 法包括利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自 所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號的至少一個光檢測器，該 輸出信號具有與時間相關的電流；用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，並用 處理器基於接收到的輸出信號，以比例因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引 起的衰減率；用處理器消除由所述至少一個光檢測器的與溫度相關的檢測器響應所引起的 不確定性的影響；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的 血糖水平。這些只是本發明的眾多方面中的一些，且不應被看作是關於本發明的眾多方面的
全部清單。


為了更好地理解本發明，可以參考附圖，其中圖1示出根據示例性實施例的對應於動脈血的光吸收的脈衝波圖2示出用於獲得光譜數據的示例性系統；圖3示出用圖1中的數據根據公式(9)計算的A(t)的圖；以及圖4是在數位化之前將光電流轉換為電壓的前置放大器電路的基本示意圖。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，為了提供對本發明的全面的理解，闡述了大量的示例性的 具體細節。然而，本領域技術人員將會理解，本發明可以在沒有這些具體細節或者對所述細 節的各種修改的情況下實施。在其他示例中，沒有詳細描述眾所周知的方法、工藝和部件， 以避免使本發明模糊。可用光譜學確定被生物樣品(例如人的手指)所吸收和散射(即衰減)的光量。 通過測量被樣品吸收的光量，可無創地確定被檢者的葡萄糖、膽固醇和血紅素水平。由於指 尖中的毛細血管的密集度大並且在指尖發生從動脈血到靜脈血的轉換，所以通常優選指尖 測量。然而，本發明的方法並不限於用指尖。例如，生物樣品可以是人的耳垂。當光透射穿過生物樣品(例如人的手指)時，光被手指的各種成分(包括皮膚、肌 肉、骨頭、脂肪、胞間液和血液)所衰減。然而，觀察到，通過人的手指的光衰減表現出與心 跳對應的小範圍的循環模式。人們相信，這種循環模式將存在於許多其他的身體部位(耳 垂是眾多例子中的一個)的測量中。圖1描繪了檢測器光電流ID(t)的圖102，該光電流對應於在光穿過被檢者的手指 後被檢測器接收的光功率。可以看出，檢測器光電流表現出循環模式。該循環模式是由於 被檢者的心跳而引起的，且這種心跳循環地增加並減少被檢者的毛細血管(或其他結構) 中的血量。儘管該循環模式的大小相比於檢測器產生的總光電流而言小，但是可以從圖102 的循環模式中提取出大量的信息。例如，假定人的心率是60次每分鐘，S卩，任何脈搏的開始 和結束之間的時間是一秒鐘。在這一秒鐘的期間內，光電流將具有最大值或峰值讀數104 和最小值或谷值讀數106。圖的峰值讀數104對應於當毛細血管中有最小量的血時，谷值讀 數106對應於當毛細血管中有最大量的血時。通過使用所述循環圖中的峰值和谷值提供的 信息，排除不在毛細血管中的主要的手指成分(例如皮膚、脂肪、骨頭、肌肉、胞間液)所造 成的光吸收和散射。排除這些不在毛細血管中的主要成分是由於其在一個心跳的時間間隔 期間內不可能變化。換句話說，可基於圖102的峰值和谷值檢測被血液吸收和散射(即，衰 減)的光。假定光感測裝置產生的循環光電流的峰值是IP，循環光電流的相鄰的谷值是Iv， 在沒有人手指的情況下光感測裝置產生的光電流是Itl,對應於峰值和谷值光電流的透射率 可定義為
權利要求
1.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個光檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光 並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號，以 至少20 1的信噪比計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率，並基於計 算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
2.根據權利要求1所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，與時間相關的 輸出電流是基線電流、噪聲電流和對應於心跳的與時間相關的循環電流的函數。
3.根據權利要求2所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，計算的衰減率 至少部分地基於與時間相關的輸出電流的對數的標準差。
4.根據權利要求2所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，計算的衰減率 至少部分地基於與時間相關的輸出電流的對數的標準差的近似值。
5.根據權利要求1所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，進一步包括與時間 有關的由於樣品中的血液引起的光吸收的變化的峰值到谷值的高度，所述的峰值到谷值 的高度作為與時間相關的輸出電流的對數的標準差除以比例常數的函數由處理器計算 其中，A(t)是作為時間的函數的由於樣品中的血液引起的光吸收的變化，ΔΑ是在一個心跳的時間間隔期間的A(t)圖的峰值到谷值的高度，Id(t) 是與時間相關的檢測器電流，logID(t)是與時間相關的檢測器電流的對數，k是比例常數， σ [A(t)]是A(t)的標準差，σ [logID(t)]表示logID(t)的標準差。
6.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個光檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光 並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號，以 歸一化因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率，並基於計算的衰減 率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
7.根據權利要求6所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被配置 為基於與時間相關的檢測器輸出信號IdU 」 t)計算多個波長處的歸一化因數
8.根據權利要求7所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被配置
9.根據權利要求8所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，與溫度相關的 回歸係數 (T)的值能夠通過處理器用偏最小二乘回歸提取。
10.根據權利要求7所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被 配置為基於與溫度無關的回歸係數根據公式
11.根據權利要求10所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，與樣品溫度 無關的回歸係數、和關於樣品溫度的回歸係數η的值能夠通過處理器用偏最小二乘回歸 提取。
12.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上； 至少一個光檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光 並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號，以 比例因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率，並基於計算的衰減率 確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
13.根據權利要求12所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被配置為根據公式
14.根據權利要求13所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被配 置為基於光學測量Yij(C，τ)和fi(T)根據公式
15.根據權利要求14所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，對應于波長 Xi的與溫度相關的回歸係數fi (T)的值能夠通過處理器用偏最小二乘回歸提取。
16.根據權利要求13所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被配 置為基於與溫度無關的回歸係數h」關於生物樣品的溫度T的回歸係數β、對應于波長數N 的比例因數Yi, (C，τ)，根據公式
17.根據權利要求16所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，與溫度無關 的回歸係數比和關於生物樣品的溫度T的回歸係數β的值能夠通過處理器用偏最小二乘 回歸提取。
18.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個光檢測器，所述至少一個光檢測器被定位為接收來自所述至少一個光源的光 並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號計 算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率並消除由所述至少一個光檢測器 的與溫度相關的檢測器響應所引起的不確定性的影響，並且，基於計算的衰減率確定與存 在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
19.根據權利要求18所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，由所述至少 一個光檢測器的溫度所引起的不確定性的影響的消除通過用處理器計算與時間相關的電 流的對數的標準差實現。
20.根據權利要求19所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，由所述至少 一個光檢測器的溫度所引起的不確定性的影響的消除通過用處理器基於與時間相關的檢 測器輸出電流信號I11Ui, t)和與時間相關的檢測器功率信號Ρ(λρ t)計算下式實現 σ [log In(Aijt)] = σ [logP ( λ t)]，其中，第 i 個波長被表示為 λ ^ IogI11 ( λ ^ t)是與 時間相關的檢測器輸出電流信號的對數，IogP(Ai, t)是由相應的檢測器接收的與時間相 關的光功率的對數。
21.根據權利要求18所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，所述至少一 個光檢測器包括具有反饋電阻器的前置放大器。
22.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，包括至少一個光源，所述至少一個光源被配置為入射在樣品的目標區域上；至少一個光檢測器，所述至少一個光檢測器包括具有反饋電阻器的前置放大器，被定 位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出信號，該輸出信 號具有與時間相關的電流；和處理器，該處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號計 算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率並消除由所述至少一個光檢測器 的與溫度相關的檢測器響應所引起的不確定性的影響，並且，基於計算的衰減率確定與存 在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
23.根據權利要求22所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，由包括具有 反饋電阻器的前置放大器的所述至少一個光檢測器的溫度所引起的不確定性的影響的消 除通過用處理器計算與時間相關的電壓信號的對數的標準差實現。
24.根據權利要求22所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器 被配置為基於作為時間的函數的前置放大器輸出電壓和標準差σ根據公式
25.根據權利要求22所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器 被配置為基於作為時間的函數的前置放大器輸出電壓和標準差σ根據公式
26.根據權利要求22所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，進一步包括具有數 字化的電壓輸出的模數轉換器。
27.根據權利要求沈所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被配置為基於模數轉換器電壓輸出Δ (ADC) i根據公=計算歸一化因數仏(。，10，其中σ是標準差。
28.根據權利要求沈所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的系統，其中，處理器被配 置為基於模數轉換器電壓輸出Δ (ADC)Jg據公式
29.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，包括 利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出 信號的至少一個光檢測器，該輸出信號具有與時間相關的電流；用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，並基於接收到的輸出信號； 以至少20 1的信噪比計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
30.根據權利要求四所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，其中，計算由於存 在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率的步驟至少部分地基於與時間相關的輸出 電流的對數的標準差。
31.根據權利要求四所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包 括用處理器計算作為與時間相關的輸出電流的對數的標準差除以比例常數的函數 的、與時間有關的由於樣品中的血液引起的光吸收的變化的峰值到谷值的高度
32. 一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，包括 利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出 信號的至少一個光檢測器，該輸出信號具有與時間相關的電流；用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，並基於接收到的輸出信號； 用處理器以歸一化因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
33.根據權利要求32所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處理 器基於與時間相關的檢測器輸出信號IdU 」 t)計算多個波長處的歸一化因數Qi (C，T)
34.根據權利要求33所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處理器根據公
35.根據權利要求34所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括通過處 理器用偏最小二乘回歸提取與溫度相關的回歸係數^(T)的值。
36.根據權利要求33所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處理器基於與溫度無關的回歸係數根據公式
37.根據權利要求36所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括通過處 理器用偏最小二乘回歸提取與樣品溫度無關的回歸係數h和關於樣品溫度的回歸係數η 的值。
38.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，包括 利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出 信號的至少一個光檢測器，該輸出信號具有與時間相關的電流； 用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號；用處理器基於接收到的輸出信號，以比例因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的 血液引起的衰減率；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
39.根據權利要求38所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處理器根據公式
40.根據權利要求39所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處理器基於光學測量YijK τ)和fi(T)根據公式
41.根據權利要求40所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括通過處 理器用偏最小二乘回歸提取對應于波長Xi的與溫度相關的回歸係數& (T)的值。
42.根據權利要求39所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處理 器基於與溫度無關的回歸係數比、關於生物樣品的溫度T的回歸係數β、對應于波長數N的
43.根據權利要求42所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括通過處 理器用偏最小二乘回歸提取與溫度無關的回歸係數Iii和關於生物樣品的溫度T的回歸系 數β的值。
44.一種用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，包括 利用被配置為入射在樣品的目標區域上的至少一個光源；利用被定位為接收來自所述至少一個光源的光並產生指示被檢測的光的功率的輸出 信號的至少一個光檢測器，該輸出信號具有與時間相關的電流；用處理器從所述至少一個光檢測器接收輸出信號，基於接收到的輸出信號； 用處理器以比例因數計算由於存在於目標區域中的樣品中的血液引起的衰減率； 用處理器消除由所述至少一個光檢測器的與溫度相關的檢測器響應所引起的不確定 性的影響；以及用處理器基於計算的衰減率確定與存在於目標區域中的樣品相關的血糖水平。
45.根據權利要求44所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，其中，用處理器消 除由所述至少一個光檢測器的與溫度相關的檢測器響應所引起的不確定性的影響進一步 包括用處理器計算與時間相關的電流的對數的標準差。
46.根據權利要求44所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，其中，所述至少一 個光檢測器包括具有反饋電阻器的前置放大器。
47.根據權利要求46所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處 理器計算歸一化因數A(C，Τ)和比例因數YU(C，Τ)中的至少一個基於作為時間的函數 的前置放大器輸出電壓Vi(t)和標準差σ根據公式
48.根據權利要求46所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括使用具 有數位化的電壓輸出的模數轉換器。
49.根據權利要求48所述的用於檢測生物樣品中的葡萄糖的方法，進一步包括用處理 器計算歸一化因數Qi (C，T)和比例因數Yij(GT)中的至少一個基於模數轉換器電壓輸出 7Λ ir - gjtog A(Jiit)l J 咖額據公式_:^^^]計算歸-化因_，T)，腫°賺差，或者基於模數轉換器電壓輸出Δ (ADC)i根據公=計算比例因數σtog A(JDC)j IYu(C，Τ)，其中O是標準差。
全文摘要
公開了一種基於光譜數據無創測量生物樣品中的血糖水平的系統和方法。公開了在光譜數據的採集中提高信噪比和計算由於樣品中的血液引起的光的衰減率的各種技術。公開的技術包括(1)與對數函數結合使用標準差運算，(2)使用歸一化因數，(3)使用比例因數，(4)解決溫度對例如電阻器的各種系統部件的影響，(5)通過執行校準來解決光檢測器中的暗電流。
文檔編號A61B5/00GK102083360SQ200980126116
公開日2011年6月1日 申請日期2009年4月17日 優先權日2008年5月22日
發明者徐智 申請人:密蘇裡大學董事會