專利名稱：用于體內(nèi)物質(zhì)非介入測量的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對體內(nèi)(例如人體內(nèi))的某種物質(zhì)(例如葡萄糖)進行測量的設備和方法。
背景技術：
已有若干專利教導了用于非介入地測量血流中物質(zhì)(例如葡萄糖)的濃度的方 法。這些實例包括美國專利 No. 5，313，941、No. 5，370，114、No. 5，515，847、No. 5，601，079、 No. 5，615，672、No. 5，666，956、No. 6，949，070、No. 6，998，247 以及 No. 7，183，102。但是，在 這些專利公開的方法中均未充分考慮到測量點處的身體表面溫度和環(huán)境溫度。而這兩個參 數(shù)都會影響到在中至遠紅外光譜中的物質(zhì)濃度測量的精度。
發(fā)明內(nèi)容
在此公開的幾個優(yōu)選實施例中具備一些特征，但沒有哪一個特征能獨自實現(xiàn)這些 特征共期的品性?，F(xiàn)將以不限制隨后權利要求所表述實施例范圍的方式來簡要討論這些實 施例的更顯著的特點。本發(fā)明的一個實施例是一種用于測量體內(nèi)的一種物質(zhì)濃度的方法。該方法包括以 下步驟測量身體在第一波長帶中吸收或發(fā)射的紅外(IR)輻射的第一量；以及測量身體在 第二波長帶中吸收或發(fā)射的IR輻射的第二量。本方法還包括以下步驟測量身體的表面 處的溫度；以及測量環(huán)境溫度。本方法還包括以下步驟根據(jù)該第一量、該第二量、該身體 表面溫度以及該環(huán)境溫度來計算一個歸一化比例參數(shù)；以及通過使用一個實驗導出的查尋 表格把該歸一化比例參數(shù)與該身體表面溫度及該環(huán)境溫度相關聯(lián)，來計算該體內(nèi)物質(zhì)的濃 度。本發(fā)明的另一實施例是一種用于測量體內(nèi)的一種物質(zhì)濃度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 紅外(IR)檢測器；及至少包括第一濾波器和第二濾波器的濾波器組件，用于對發(fā)送至該IR 檢測器的IR輻射進行濾波。該第一濾波器僅用于發(fā)送身體在第一波長帶中吸收或發(fā)射的 第一量的IR輻射。該第二濾波器僅用于發(fā)送身體在第二波長帶中吸收或發(fā)射的第二量的 IR輻射。本發(fā)明的另一實施例是一種用于通過對一群體的一系列測量來創(chuàng)建一個實驗導 出的查尋表格的方法。該方法包括以下步驟a)直接測量該群體的每一成員身體內(nèi)的一 種物質(zhì)的濃度；b)針對該群體的每一成員，測量其身體在第一波長帶中吸收或發(fā)射的紅外 (IR)輻射的第一量；以及c)針對該群體的每一成員，測量其身體在第二波長帶中吸收或發(fā) 射的IR輻射的第二量。在步驟d)和e)中，分別與步驟b)和c)同時地測量被測身體的表 面溫度和環(huán)境溫度。該方法還包括以下步驟f)根據(jù)該第一量、該第二量、該身體表面溫度 和該環(huán)境溫度來計算一個歸一化比例參數(shù)。在步驟g)中，在多個環(huán)境溫度下針對多個物質(zhì) 濃度來重復步驟a)至f)。在步驟h)中，通過在每一環(huán)境溫度下針對每一物質(zhì)濃度來繪制 針對該群體的每一成員的其身體表面溫度、該環(huán)境溫度、以及該歸一化比例參數(shù)來創(chuàng)建該實驗導出的查尋表格。
現(xiàn)將以重在突出有益特征的方式來詳細討論本發(fā)明公開的優(yōu)選實施例。這些實施 例描述了附圖所示公開內(nèi)容的新穎性和非顯而易見性，這些附圖只用于示例性目的。這些 附圖包括如下內(nèi)容，其中相同的數(shù)字表示相同的部件圖1是由一個假想身體在一個給定頻譜上發(fā)射和吸收的紅外(IR)輻射的曲線 圖；圖2是由一個假想身體和一個黑體在一個給定頻譜上發(fā)射和吸收的遠紅外(FIR) 輻射曲線圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的一個實驗導出的查尋表格的概念性透視圖，該表格具 有身體表面溫度軸、環(huán)境溫度軸和歸一化比例參數(shù)軸；圖4是用于測量體內(nèi)一種物質(zhì)濃度的本發(fā)明系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；圖5是用于測量體內(nèi)一種物質(zhì)濃度的本發(fā)明系統(tǒng)的另一實施例的示意圖；圖6是用于圖4和圖5的系統(tǒng)的控制電子裝置的示意圖；圖7是用于測量體內(nèi)一種物質(zhì)濃度的本發(fā)明方法的一個實施例的流程圖；以及圖8是用于構造一個實驗導出的查尋表格的本發(fā)明方法的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明系統(tǒng)和方法的實施例被配置用于確定體內(nèi)的一種物質(zhì)的濃度。在某些實施 例中，被測物質(zhì)可以是血流中的葡萄糖。然而本領域普通技術人員將理解到，本發(fā)明的系統(tǒng) 和方法可被用于測量其它物質(zhì)(例如膽固醇)的濃度。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法優(yōu)勢在于其非 介入性，因此避免了刺穿皮膚的不適。為了確定物質(zhì)的濃度，本發(fā)明的實施例測量身體以不同波長發(fā)射和/或吸收的紅 外(IR)輻射，并且對照一個黑體發(fā)射和/或吸收的IR輻射來歸一化這些測量值。本發(fā)明 的實施例還在進行IR輻射測量的同時，測量環(huán)境溫度和身體表面溫度。由于環(huán)境溫度和身 體表面溫度影響著在周圍環(huán)境和被測表面之間的熱傳輸?shù)钠胶?，并且也影響了由該表面?收或發(fā)射該IR輻射的幾率，因而該環(huán)境溫度和身體表面溫度影響IR輻射測量的精度。在某些實施例中，除身體表面溫度之外，還可以測量內(nèi)部體溫，或以該內(nèi)部體溫代 替該身體表面溫度。在本發(fā)明的公開內(nèi)容和權利要求中，術語"身體表面溫度"用來廣義 地包括身體表面溫度和內(nèi)部體溫的之一或二者。在本發(fā)明的實施例中，歸一化IR輻射測量的一個比值產(chǎn)生一個歸一化比例參數(shù)。 利用該歸一化比例參數(shù)以及該身體表面溫度的和該環(huán)境溫度的測量值，本發(fā)明的系統(tǒng)和方 法通過參考一個實驗導出的查尋表格而得出在該身體內(nèi)的物質(zhì)濃度。下面將進一步詳細討 論該實驗導出的查尋表格、以及用于創(chuàng)建這種表格的示例方法。所有的身體及所有的物質(zhì)都吸收和發(fā)射IR輻射。在一個給定波長處被吸收和發(fā) 射的IR輻射的幅度將根據(jù)身體的溫度和環(huán)境溫度的不同而改變。圖1示出針對一個假想 身體的IR發(fā)射頻譜的示例曲線，其中的環(huán)境溫度Ta等于χ而體溫Tb等于y。如圖所示，在 由曲線22中的峰值20表示的某些波長處，身體更容易吸收和發(fā)射IR輻射。
某些物質(zhì)在遠紅外(FIR)的環(huán)境中的IR吸收/發(fā)射尤其有特點。葡萄糖就是這 種物質(zhì)的一個示例。因此，為了測量體內(nèi)例如葡萄糖之類的物質(zhì)的濃度，測量由身體發(fā)射的 這種FIR輻射是有利的。使用在此處的術語"遠紅外"以及縮寫FIR表示波長大于或等于 約7微米的IR輻射。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法的實施例測量由身體以不同波長帶吸收或發(fā)射的FIR輻射。 將第一波長帶(或幾個第一波長帶)選擇為位于已知該物質(zhì)在其中具有顯著的FIR吸收/ 發(fā)射特性的一個(或幾個)頻帶中。將第二波長帶選擇為身體的整個FIR吸收/發(fā)射頻 譜。在一個可選實施例中，將第二波長帶(或幾個第二波長帶)選擇為位于已知該物質(zhì)在 其中沒有FIR吸收/發(fā)射特性或僅有可以忽略的FIR吸收/發(fā)射特性的一個(或幾個)頻 帶中。在歸一化每一個測量值之后，如下面詳細討論的那樣，其比值可用于確定體內(nèi)該物質(zhì) 的濃度。在本發(fā)明的實施例中，對照一個黑體來歸一化該FIR測量值。如本領域普通技術 人員將理解的那樣，黑體是以理論放射率1來吸收和發(fā)射輻射的物體。圖2示出了針對假想 身體(實曲線24)和針對黑體(虛曲線26)的FIR吸收/發(fā)射頻譜的示例曲線圖。該身體 和該黑體的環(huán)境溫度Ta相同。類似地，對于該身體和該黑體，身體/黑體溫度！^相同。虛 線畫出的垂直線表示第一波長帶27，已知將被測量其濃度的這種物質(zhì)在該第一波長帶27 中具有FIR吸收/發(fā)射峰值29。例如，對葡萄糖來說，所選擇的頻帶27可以在9. 3微米和 9. 9微米之間。在本發(fā)明方法的一個實施例中，測量由該身體在第一波長帶中吸收/發(fā)射的FIR 輻射，然后對照該黑體在該第一波長帶中的FIR輻射而歸一化該測量值。隨后測量由該身 體在整個FIR頻譜上吸收/發(fā)射的FIR輻射，并對照該黑體在該整個FIR頻譜上的FIR輻射 而歸一化該測量值。與第一和第二 FIR的測量同時進行身體表面溫度和環(huán)境溫度的測量。 第一和第二歸一化的測量值的比值產(chǎn)生一個歸一化比例參數(shù)。將體內(nèi)的該物質(zhì)的濃度與該 歸一化比例參數(shù)、該身體表面溫度和該環(huán)境溫度相關聯(lián)。在某些實施例中，可在進行相關的 步驟中對歸一化比例參數(shù)進行例如自然對數(shù)(In)之類的對數(shù)運算。在本發(fā)明的實施例中， 相關步驟包括參考一個實驗導出的查尋表格。根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)和方法的實施例，可以通過對具有統(tǒng)計代表性的群體(以下稱" 群組")進行一系列測量來構成一個實驗導出的查尋表格。針對該群組每一成員所取的測 量值包括按照傳統(tǒng)介入方法測量的相關物質(zhì)(例如葡萄糖)的濃度、身體在第一波長帶中 吸收或發(fā)射的FIR輻射的第一量、身體在第二波長帶中吸收或發(fā)射的FIR輻射的第二量、身 體的表面溫度、及環(huán)境溫度。將第一波長帶(可以包括多個頻帶)選擇為位于已知該物質(zhì) 在其中具有顯著的FIR吸收/發(fā)射特性的頻帶中。在一個實施例中，第二波長帶被選擇為 該身體的整個FIR吸收/發(fā)射頻譜。在一個可選實施例中，將第二波長帶(或幾個第二波 長帶)選擇為位于已知該物質(zhì)在其中沒有FIR吸收/發(fā)射特性或僅有可以忽略的FIR吸收 /發(fā)射特性的一個(或幾個)頻帶中。以各種環(huán)境溫度及針對各種物質(zhì)濃度來重復上述測 量處理過程。對照相同溫度下的黑體來歸一化該第一和第二 FIR輻射測量值。然后通過對該群 組的全部成員相互對照地繪制三個被測參數(shù)來創(chuàng)建該查尋表格。這三個參數(shù)是身體表面 溫度、環(huán)境溫度、以及第一歸一化FIR測量值與第二歸一化FIR測量值的比值(在此稱之為歸一化比例參數(shù))。在某些實施例中，可對照身體表面溫度及環(huán)境溫度繪制該歸一化比例參 數(shù)的對數(shù)(例如自然對數(shù)(In))的曲線。如果該群體規(guī)模足夠大，則能夠創(chuàng)建一個精確的 參考表，該參考表使得能夠僅用FIR吸收/發(fā)射、環(huán)境溫度和身體表面溫度的非介入測量就 容易地確定體內(nèi)的物質(zhì)濃度。圖3示出了實驗導出的查尋表格28的構思實施例。在圖示的實施例中，表格28 包括三個軸身體表面溫度30、環(huán)境溫度32及歸一化比例參數(shù)34。為了確定體內(nèi)給定物質(zhì) 的濃度，從身體提取對應于這三個軸的三個測量值。如圖3所示，表格28中的三個測量值 的交叉點36給出了該物質(zhì)濃度。在其它的可選實施例中，查尋表格可以包括包含多個數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)庫。圖3示出 的笛卡爾坐標曲線用于幫助讀者直觀看到身體表面溫度30、環(huán)境溫度32以及歸一化比例 參數(shù)34這三個參數(shù)之間的關系。然而本領域普通技術人員將理解到，并非本發(fā)明的全部實 施例都需要包含一個以三維空間繪制的查尋表格。本申請人并未完成對一個群體進行一系列測量來構成該實驗導出的查尋表格28。 期望從這些測量得出一個群體分布，該群體分布將表示出在完全相同(血流中相同的物質(zhì) 濃度、相同的身體表面溫度、相同的環(huán)境溫度)的條件下，該FIR輻射讀數(shù)(readings)從一 個目標到下一目標將發(fā)生何等程度的變化。如果該結果指示沒有變化或變化可以忽略，則 本發(fā)明系統(tǒng)38及其方法的實施例就可用于確定在血流中的一種物質(zhì)的濃度而無需針對每 一個目標進行介入測量。但是，如果該結果表示存在有實質(zhì)的變化，則可能需要采用通過傳 統(tǒng)介入方法而針對每一個目標的初始測量，以便針對具體目標來校準系統(tǒng)38及其方法。然 而有利的是，針對這種校準僅需要一兩次介入測量。圖4示出了用于測量體內(nèi)一種物質(zhì)濃度的本發(fā)明系統(tǒng)38的實施例的示意圖。示 出的本發(fā)明系統(tǒng)38的實施例大致包括IR輻射檢測器40、IR濾波器組件42、加熱和/或冷 卻設備44、以及用于測量環(huán)境溫度的設備46。在本實施例中，IR檢測器40測量身體表面 的溫度。但是，本領域普通技術人員應該理解，可以使用其它替代裝置來測量該身體表面的 溫度。在一個實施例中，IR檢測器40是一種具有準直鏡片的熱電偶。但是本領域普通 技術人員應該理解，該IR檢測器可以包括不同類型的檢測器，比如測輻射熱儀。示出的系 統(tǒng)38還包括顯示器48，其用于展現(xiàn)例如物質(zhì)濃度的信息、測量到的參數(shù)以及其它信息。在 某些實施例中，該顯示器48可以是液晶顯示器(LCD)。繼續(xù)參考圖4，該IR濾波器組件42被定位在該檢測器40的前面。雖然本領域普 通技術人員將理解到該IR濾波器組件42可以包括任何數(shù)目的濾波器，但在本示出的實施 例中，該IR濾波器組件42包括三個濾波器50。第一個濾波器50僅發(fā)送該物質(zhì)在其中展現(xiàn) 顯著的IR輻射的吸收/發(fā)射特性的光譜帶。第二個濾波器50發(fā)送該物質(zhì)在其中不吸收/ 發(fā)射IR輻射或該物質(zhì)在其中吸收/發(fā)射的IR輻射可以忽略的光譜帶的一部分。第三個濾 波器50發(fā)送與身體溫度相關的全部IR輻射。例如，該第三濾波器50可以發(fā)送在大約7微 米和大約15微米之間的全部IR輻射。在該示出的實施例中，IR濾波器組件42包括一個濾波輪(filter wheel)或驅動 器52以及一個電機54。在某些實施例中，電機54可以包括一個螺線管。電機54或螺線管 被配置來提供動力，用于改變該濾波器組件42相對于IR檢測器40的位置。該電機54或螺線管的啟動使得能在實施每一個IR輻射測量之時順序地將各濾波器50定位在該檢測器 40的前面。在圖5示出的本發(fā)明系統(tǒng)39的一個可選實施例中，電機54和濾波器組件42被替 換為多個固定位置的IR檢測器56。在示出的實施例中，示出了三個IR檢測器56。但是， 本領域普通技術人員將會理解，可以提供任何數(shù)目的IR檢測器。在圖5的實施例中，每一 個IR檢測器56都包括其自己的IR濾波器58。例如，濾波器58可實質(zhì)上類似于圖4實施 例中提供的相對于它們分別發(fā)送的IR輻射波長的三個濾波器50。在圖5的實施例中，優(yōu)勢 在于該檢測器/濾波器組件中沒有移動部件，并且可以同時地進行全部的測量。參考圖4和圖5，系統(tǒng)38、系統(tǒng)39示出的實施例包括用于測量環(huán)境溫度的設備46。 在某些實施例中，環(huán)境溫度測量設備46可以是一個熱敏電阻，例如一個負溫度系數(shù)(NTC) 的熱敏電阻。為了簡化起見，在此將環(huán)境溫度測量設備稱為熱敏電阻。但是，本領域普通技 術人員將會理解，該環(huán)境溫度測量設備46可以是適于測量環(huán)境溫度的任何設備，例如一個 熱電偶。雖然在該示出的實施例中是將熱敏電阻46連接到IR檢測器40、56，但本領域普通 技術人員將會理解，這種連接并非必要。在某些實施例中，熱敏電阻46測量IR檢測器40、 56的外殼(未示出)的溫度，該溫度通常等于環(huán)境溫度。繼續(xù)參考圖4和圖5，IR檢測器40、56的輸出端60、熱敏電阻46的輸出端62、電 機54的控制輸入端64、加熱/冷卻設備44的控制輸入端66連接到電子控制裝置68。圖6 進一步示出了電子控制裝置68的細節(jié)，該電子控制裝置包括處理單元70和存儲器72。存 儲器72可以包括查尋表格28和/或其它查尋表格，用于計算由本發(fā)明系統(tǒng)38、39取得的測 量結果。處理單元70可以包括運行軟件和/或固件的中央處理單位(CPU)。處理單元70 可選地包括一個或多個專用的集成電路(ASIC)。處理單元70處理來自IR檢測器40、56以 及熱敏電阻46的信號。處理單元70還驅動顯示器48顯示結果信息，顯示內(nèi)容可以包括 物質(zhì)濃度、由IR檢測器40及56和/或熱敏電阻46取得的測量信息、以及其它信息。在圖 6的實施例中，處理單元70還控制電機驅動器74，該電機驅動器進而控制電機54來改變?yōu)V 波器組件42相對于IR檢測器40的位置。參考圖6，示出的電子控制裝置68包括用于在測量通道之間進行切換的一個或多 個開關75。例如，該開關75可以在傳送來自IR檢測器40及56的信號的第一通道和傳送 來自熱敏電阻46的信號的第二通道之間進行切換。處理單元70控制該開關75。繼續(xù)參考圖6，示出的電子控制裝置68還包括一個積分放大器77。積分放大器77 將由IR檢測器40、56產(chǎn)生的電壓放大到一個可測量的值。由IR檢測器40、56產(chǎn)生的電壓 是正比于該被檢測身體的輻射，并且該電壓可能很小。示出的電子控制裝置68還包括一個 比較器79。該比較器79與該積分放大器77—起，將來自IR檢測器40、56的電壓轉換成一 個時間間隔，該時間間隔與輸入電壓成反比且由處理單元70測量得到。參考圖4和圖5，在某些實施例中，加熱/冷卻設備44包括用于提供期望的加熱 或冷卻量的珀耳帖(Peltier)元件82、驅動被加熱或被冷卻空氣的風扇84、以及直接將被 加熱或被冷卻空氣導向身體表面的漏斗形通風管86。將熱或冷空氣施加到皮膚表面的操 作將激勵其濃度為被測目標的物質(zhì)對于IR輻射的吸收或發(fā)射。例如，在被測物質(zhì)是葡萄糖 的情況下，對皮膚進行的冷卻將激勵IR輻射的吸收，而對皮膚進行的加熱將激勵IR輻射的 發(fā)射。在另一個實施例中，環(huán)境溫度的空氣流將激勵IR輻射的吸收或發(fā)射。在這種實施例中，加熱/冷卻設備44可被替換為用于驅動環(huán)境空氣的一個氣流設備。圖7的處理流程圖示出了本發(fā)明的用于測量體內(nèi)一種物質(zhì)的濃度的方法的一個 實施例。在步驟S700，IR輻射檢測器和加熱/冷卻/氣流設備被相對于該身體定位。在步 驟S702，啟動該加熱/冷卻/氣流設備以激勵物質(zhì)的IR輻射的吸收/發(fā)射。在步驟S704， 同時測量該IR輻射的吸收/發(fā)射、環(huán)境溫度以及身體表面溫度。如上述討論的那樣，重復 步驟S704，以獲得第一和第二波長帶中的IR輻射測量數(shù)據(jù)。在步驟S706，根據(jù)IR輻射測 量結果計算出歸一化比例參數(shù)。在步驟S708，利用查尋表格28將該歸一化比例參數(shù)與該環(huán) 境溫度及該身體表面溫度相關聯(lián)。在步驟S710，顯示該物質(zhì)濃度。利用圖4和圖5示出的系統(tǒng)38、39的實施例之一，在測量IR輻射的吸收/發(fā)射的 一個可選方法中，在該身體表面上的不同點進行多個測量的同時，掃描該身體表面而得到 該環(huán)境溫度和該身體表面溫度。例如可用軟件來標識該多個測量中的最期望的結果。用于 選擇該最期望結果的參數(shù)可以是例如可重復性、最大信號等。圖8的處理流程示出了本發(fā)明的用于構建實驗導出的查尋表格28的方法的一個 實施例。在步驟S800，針對該群組的每一個成員直接測量有關物質(zhì)(例如葡萄糖)的物質(zhì) 濃度。此步驟可以包括例如根據(jù)任何已知方法從每一個成員汲取血樣并測試該血樣的步 驟。在步驟S802，IR輻射檢測器和加熱/冷卻/氣流設備被相對于該群組每一個成員的身 體定位。在步驟S804，針對該群組的每一個成員，啟動該加熱/冷卻/氣流設備以激勵物質(zhì) 的IR輻射的吸收/發(fā)射。在步驟S806，針對該群組的每一個成員，同時測量該IR輻射的吸 收/發(fā)射、環(huán)境溫度以及身體表面溫度。如上述討論的那樣，針對該群組的每一成員而重復 步驟S806，以獲得第一和第二波長帶中的IR輻射測量數(shù)據(jù)。在步驟S808，針對該群組的每 一成員，根據(jù)IR輻射測量結果計算歸一化比例參數(shù)。在步驟S810，在不同環(huán)境溫度下針對 不同物質(zhì)濃度來重復步驟S802、S804、S806和S808。在步驟S812，對該群組的全部成員，對 照該被測血液物質(zhì)濃度，以及將身體表面溫度、環(huán)境溫度、和歸一化比例參數(shù)進行相互對照 地繪制身體表面溫度、環(huán)境溫度、和歸一化比例參數(shù)曲線。上面的描述以完整、清晰簡明和確切的方式展現(xiàn)了用于非介入測量體內(nèi)物質(zhì)濃度 的本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，以及實踐本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的方式和過程，以便使得任何本領 域技術人員能夠實踐該系統(tǒng)及這些方法。但是，根據(jù)上述討論，該系統(tǒng)及這些方法易于得到 完全等效的改型及可替換結構。因此，該系統(tǒng)及這些方法不局限于公開的具體實施例。相 反，該系統(tǒng)及這些方法將覆蓋落入通常由所附權利要求表示的系統(tǒng)及方法的范圍和精神之 內(nèi)的全部改進及變化結構。
權利要求
1.一種用于測量身體內(nèi)物質(zhì)濃度的方法，所述方法包括步驟測量所述身體在第一波長帶中吸收或發(fā)射的紅外(IR)輻射的第一量；測量所述身體在第二波長帶中吸收或發(fā)射的頂輻射的第二量；測量所述身體表面處的溫度；測量環(huán)境溫度；根據(jù)所述第一量、所述第二量、所述身體表面溫度和所述環(huán)境溫度來計算歸一化比例 參數(shù)；和通過使用一個實驗導出的查尋表格將所述歸一化比例參數(shù)與所述身體表面溫度及所 述環(huán)境溫度相關聯(lián)，來計算所述身體內(nèi)的所述物質(zhì)的濃度。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述第一波長帶是其中所述物質(zhì)發(fā)射和吸收頂 輻射的一個波長帶或多個波長帶，并且所述第二波長帶是其中所述身體發(fā)射和吸收頂輻 射、遠紅外輻射(FIR)的整個頻譜。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述第一波長帶是其中所述物質(zhì)發(fā)射和吸收頂 輻射的一個波長帶或多個波長帶，并且所述第二波長帶是其中所述物質(zhì)不發(fā)射和吸收頂 輻射、或發(fā)射和吸收可以忽略的頂輻射的一個波長帶或多個波長帶。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述歸一化比例參數(shù)選自由以下至少之一組成 的組對照黑體歸一化的所述第一量與對照黑體歸一化的所述第二量的比值、對照黑體歸 一化的所述第一量與對照黑體歸一化的所述第二量的比值的對數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述物質(zhì)是葡萄糖。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述身體是人體。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟冷卻所述身體表面以使所述物 質(zhì)吸收IR，或加熱所述身體表面以使所述物質(zhì)發(fā)射IR，或產(chǎn)生經(jīng)過身體表面的環(huán)境空氣流。
8.一種用于測量身體內(nèi)物質(zhì)濃度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個紅外(IR)檢測器；和包括至少一個第一濾波器和一個第二濾波器的濾波器組件，其被配置用于對發(fā)送到所 述檢測器的頂輻射進行濾波；其中，所述第一濾波器被配置用于僅發(fā)送所述身體在第一波長帶中吸收或發(fā)射的H 輻射的第一量，并且所述第二濾波器被配置用于僅發(fā)送該身體在第二波長帶中吸收或發(fā)射 的頂輻射的第二量。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，進一步包括溫度改變設備，其可操作用于增加或減小 所述身體表面的溫度。
10.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，進一步包括氣流設備，其可操作用于產(chǎn)生經(jīng)過所述 身體表面的環(huán)境空氣流。
11.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述第一波長帶是其中所述物質(zhì)發(fā)射和吸收頂 輻射的一個波長帶或多個波長帶，并且所述第二波長帶是其中所述物質(zhì)不發(fā)射和吸收頂 輻射或僅發(fā)射和吸收可以忽略的頂輻射的一個波長帶或多個波長帶。
12.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，進一步包括溫度測量設備，其被配置用于測量所述 身體表面的溫度和環(huán)境溫度。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述溫度測量裝置包括熱敏電阻。
14.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述頂檢測器包括具有準直鏡片的熱電偶。
15.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述濾波器組件是可移動的，以相對于所述頂 檢測器選擇性地定位所述第一濾波器和所述第二濾波器。
16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，進一步包括驅動設備，用于相對于所述頂檢測器 來定位所述濾波器組件。
17.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述頂檢測器包括第一檢測器和第二檢測器， 并且所述第一濾波器相對于所述第一檢測器被固定，所述第二濾波器相對于所述第二檢測 器被固定。
18.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述濾波器組件包括至少一個第三濾波器。
19.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，進一步包括顯示器，其被配置用于顯示所述身體內(nèi) 的所述物質(zhì)的濃度。
20.一種用于通過對一群體的一系列測量來創(chuàng)建一個實驗導出的查尋表格的方法，所 述方法包括以下步驟a)直接測量所述群體的每一成員身體內(nèi)的一種物質(zhì)的濃度；b)針對所述群體的每一成員，測量所述身體在第一波長帶中吸收或發(fā)射的紅外(IR)輻射的第一量；c)針對所述群體的每一成員，測量所述身體在第二波長帶中吸收或發(fā)射的頂輻射的第二量；d)與步驟b)和步驟c)同時，測量所述身體表面處的溫度；e)與步驟b)和步驟c)同時，測量環(huán)境溫度；f)根據(jù)所述第一量、所述第二量、所述身體表面溫度和所述環(huán)境溫度來計算一個歸一 化比例參數(shù)；g)在多個環(huán)境溫度下針對多個物質(zhì)濃度來重復步驟a)至步驟f)；并且h)針對所述群體的每一個成員，通過在每一個環(huán)境溫度下并針對每一個物質(zhì)濃度來繪 制所述身體表面溫度、所述環(huán)境溫度和所述歸一化比例參數(shù)來創(chuàng)建所述實驗導出的查尋表 格。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述第一波長帶是其中所述物質(zhì)發(fā)射和吸收 頂輻射的一個波長帶或多個波長帶，并且所述第二波長帶是其中所述身體發(fā)射和吸收頂 輻射、遠紅外輻射(FIR)的整個頻譜。
22.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述第一波長帶是其中所述物質(zhì)發(fā)射和吸收 IR輻射的一個波長帶或多個波長帶，并且所述第二波長帶是其中所述物質(zhì)不發(fā)射和吸收 頂輻射或僅發(fā)射和吸收可以忽略的頂輻射的一個波長帶或多個波長帶。
23.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述歸一化比例參數(shù)選自由以下至少之一組 成的組對照黑體歸一化的所述第一量與對照黑體歸一化的所述第二量的比值、對照黑體 歸一化的所述第一量與對照黑體歸一化的所述第二量的比值的對數(shù)。
24.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述物質(zhì)是葡萄糖。
25.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述身體是人體。
26.根據(jù)權利要求20的方法，進一步包括以下步驟冷卻所述身體表面以使所述物質(zhì)吸收IR，或加熱所述身體表面以使所述物質(zhì)發(fā)射IR，或產(chǎn)生經(jīng)過所述身體表面的環(huán)境空氣流。
全文摘要
本發(fā)明的實施例公開了用于體內(nèi)物質(zhì)非介入測量的系統(tǒng)和方法。這些實施例測量體內(nèi)一種物質(zhì)(例如葡萄糖)的濃度。所述實施例測量身體在第一波長帶中吸收或發(fā)射的紅外(IR)輻射的第一量，并測量身體在第二波長帶中吸收或發(fā)射的IR輻射的第二量。還測量身體表面處的溫度以及環(huán)境溫度。根據(jù)這四個測量值計算出一個歸一化比例參數(shù)，并通過使用一個實驗導出的查尋表格將該歸一化比例參數(shù)與該身體表面溫度及該環(huán)境溫度進行相關聯(lián)，來計算出身體內(nèi)的物質(zhì)濃度。還公開了用于創(chuàng)建該實驗導出的查尋表格的方法。
文檔編號A61B5/1477GK102065765SQ200980112612
公開日2011年5月18日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權日2008年4月11日
發(fā)明者喬納森·格利茨 申請人:格魯科威斯塔有限公司