專利名稱：利用光聲頻譜學(xué)非侵入地測量生物流體濃度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非侵入地測量生物流體濃度的裝置和方法，更具體地說，涉及一種利用光聲頻譜學(xué)非侵入地測量生物流體濃度的裝置和方法。
背景技術(shù)：
雖然在世界范圍內(nèi)一直對利用光而不用采集血液測量葡萄糖值的方法進行了研究，但是從來沒有成功地提供過任何有特色的結(jié)果。各種測量技術(shù)，例如近紅外線吸收、遠紅外線吸收、拉曼(Ramann)頻譜學(xué)、偏振(polarization)旋轉(zhuǎn)、激勵拉曼(Stimulate Ramann)，色散測量，溫度測量，統(tǒng)計分析以及預(yù)處理研究，一直用于體內(nèi)測量生物流體濃度。然而，因為這些常規(guī)的測量技術(shù)中的每一種都有其自己的缺點，它們永遠不會容易地用于體內(nèi)生物流體濃度測量。
例如，近紅外線吸收具有以下的缺點。首先，可能在預(yù)定的頻率下不存在任何吸收峰值。第二，成分的吸收帶可能相互重疊。第三，由于生物組織容易發(fā)生散射，難于預(yù)料具有低濃度的物質(zhì)的濃度。在遠紅外線吸收的情況下，遠紅外線可能幾乎不能穿過人體，盡管它們通常引起較少的散射，并具有一個明顯的吸收峰值。在拉曼頻譜或者偏振旋轉(zhuǎn)的情況下，由于在人體內(nèi)存在許多散射因素，所以經(jīng)常發(fā)生散射，因而難于精確地測量生物流體濃度。
近來，對于利用光聲頻譜學(xué)進行生物流體測量的裝置和方法進行了廣泛的研究。當(dāng)光進入測試試樣時，分子被激勵，并且相互碰撞，因而產(chǎn)生熱量。熱的改變引起氣密容器中的壓力的改變，這產(chǎn)生聲音信號，例如聲波。聲波通?？梢岳名溈孙L(fēng)檢測。
使用光聲頻譜學(xué)的常規(guī)技術(shù)在歐洲專利EP0282234，PCT No.WO983904，EP0919180以及EP1048265中公開了。具體地說，歐洲專利EP0919180提供了一種利用光聲頻譜學(xué)非侵入測量血糖的裝置和方法，其使用一個測量單元和參考單元作為測量裝置。
圖1和圖2表示在EP0919180中公開的非侵入光聲測量裝置。參看圖1，非侵入光聲測量裝置10包括激勵源12，控制器/調(diào)制器14，探針16，鎖定放大器18，以及處理器20。
激勵源12當(dāng)照射到生物組織例如皮膚上時便產(chǎn)生聲波并通過傳送器22例如光纖束傳送到人體。
探針16，如圖2所示，包括測量單元26，參考單元28，窗口30和差動式麥克風(fēng)32。當(dāng)激勵源12照射組織24時便產(chǎn)生聲波，其通過測量單元26的窗口30，并以和與測量單元26中的組織24接觸的空氣38的調(diào)制頻率相同的調(diào)制頻率按規(guī)則的原理加熱所述空氣38。所述聲波被吸收到組織24的預(yù)定的成分中，由于溫度的周期性改變，在測量單元26中的空氣反復(fù)地收縮和膨脹。結(jié)果，產(chǎn)生具有和空氣38的調(diào)制頻率相同的調(diào)制頻率的周期性聲波。
在測量單元26內(nèi)的周期性聲波由差動式麥克風(fēng)32檢測，麥克風(fēng)的一端位于測量單元26中，而另一端位于參考單元28內(nèi)。測量單元26位于組織24的預(yù)定的表面46上，在組織24上照射有激光束，并且參考單元28位于組織35的預(yù)定表面48上，在所述組織35上照射有激光束。
由探針16檢測的信號是差動式麥克風(fēng)32的輸出，并被傳送給鎖定放大器18。在各輸出當(dāng)中，鎖定放大器18只提取與在控制器/調(diào)制器14的控制下產(chǎn)生的并由激勵源12照射的和光束的調(diào)制頻率相同頻率的信號。處理器20分析由鎖定放大器18提取的信號的頻率，并派生偏振的聲譜。常規(guī)的聲學(xué)測量裝置根據(jù)這種偏振的聲譜求取預(yù)定物質(zhì)的濃度。
雖然參考單元28旨在用于補償由人體例如肌肉運動產(chǎn)生的噪聲，但是在EP0919180中公開的光聲測量裝置不能精確地表示人體的狀態(tài)，這是因為其只檢測調(diào)制的信號，并且信號本身具有預(yù)定的頻帶。
上述的利用光聲頻譜學(xué)的生物流體測量裝置利用光聲檢測器檢測由半導(dǎo)體激光器在預(yù)定的材料上照射的所有激光束當(dāng)中的紅外激光束。接著，生物流體測量裝置根據(jù)由光聲檢測器檢測的聲信號分析生物流體濃度。然而，由于聲波的傳送特性可以根據(jù)個人和所述個人的身體部分而改變，所以常規(guī)的流體測量裝置不能精確地測量生物流體濃度，這也是其它利用光聲頻譜學(xué)的常規(guī)測量裝置的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種非侵入地測量生物流體濃度的裝置和方法，其測量結(jié)果幾乎不受要被檢測的個人當(dāng)中或者要被檢測的人體的部分當(dāng)中的差異的影響。
按照本發(fā)明的一個方面，提供一種用于非侵入地測量生物流體濃度的裝置。所述裝置包括光源，其在生物體的預(yù)定成分上照射可被吸收到生物體的預(yù)定成分中的具有預(yù)定的波長帶的光信號；聲信號發(fā)生器，其在生物體的預(yù)定部分附近產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號具有和當(dāng)光信號被吸收到生物體的預(yù)定的成分中時產(chǎn)生的光聲信號PA的頻帶相似的頻帶；信號檢測器，其檢測光聲信號PA和聲信號A2，所述聲信號A2是由于生物體的聲學(xué)特性的聲信號A1的調(diào)制信號；控制器，其產(chǎn)生在預(yù)定的頻帶內(nèi)的聲信號A1；光檢測器，其檢測光信號的強度E；以及計算器，其根據(jù)來自光源的光信號的強度(E)以及從信號檢測器輸入的光聲信號(PA)和聲信號A2來計算信號補償值(N)，并計算預(yù)定成分的濃度(C)。
最好，所述裝置還包括指示器，用于指示預(yù)定成分的濃度(C)。
最好，所述信號補償值(N)滿足以下公式N=PAEsνA2----(1)]]>最好，預(yù)定成分的濃度(C)和信號補償值(N)成比例。
最好，光檢測器、控制器和計算器被集成一個單元，或者光檢測器、控制器和指示器被集成一個單元。
最好，聲信號發(fā)生器和信號檢測器被集成一個單元，或者光源、聲信號發(fā)生器和信號檢測器被集成一個單元。
最好，聲信號發(fā)生器可以通過空氣泵吸(pumping)方法被固定到人體上。
最好，光源是激光二極管(LD)、發(fā)光二極管(LED)、激光器，黑體輻射器和燈中的任何一個。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于非侵入地測量生物流體濃度的裝置。所述裝置包括光源，其在生物體的預(yù)定部分上照射可被吸收到生物體的預(yù)定成分中的具有預(yù)定的波長帶的光信號；光檢測器，其檢測光信號的強度(E)和當(dāng)所述光信號被吸收到生物體的預(yù)定成分時而產(chǎn)生的光聲信號(PA)；聲信號發(fā)生/測量裝置，其在生物體的預(yù)定部分附近產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號具有和光聲信號PA的頻帶相似的頻帶，并測量聲信號A2，所述聲信號A2是由于生物體的聲學(xué)特性的聲信號A1的調(diào)制信號；控制器，其控制所述聲信號發(fā)生/測量裝置，使得可以產(chǎn)生在預(yù)定的頻帶內(nèi)的聲信號A1；以及計算器，其根據(jù)來自光源的光信號的強度(E)以及從信號檢測器輸入的光聲信號(PA)和聲信號A2來計算信號補償值(N)，并計算預(yù)定成分的濃度(C)。
最好，所述裝置還包括指示器，用于指示預(yù)定成分的濃度(C)。
最好，所述信號補償值(N)滿足上述公式(1)。
最好，預(yù)定成分的濃度(C)和信號補償值(N)成比例。
最好，控制器和計算器被集成一個單元，或者控制器，計算器和指示器被集成一個單元。
最好，聲信號發(fā)生/測量裝置和光檢測器被集成一個單元，或者光源、聲信號發(fā)生/測量裝置和光檢測器被集成一個單元。
最好，聲信號發(fā)生器可以通過空氣泵吸方法被固定到人體上。
最好，光源是激光二極管(LD)、發(fā)光二極管(LED)、激光器、黑體輻射器和燈中的任何一個。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于非侵入地測量生物流體濃度的方法。所述方法包括在生物體的預(yù)定部分上施加可被吸收到生物體的預(yù)定成分中的具有預(yù)定的波長帶的光信號，檢測光信號的強度(E)和當(dāng)所述光信號被吸收到生物體的預(yù)定成分時而產(chǎn)生的光聲信號(PA)，在生物體的預(yù)定部分附近產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號具有和光聲信號PA的頻帶相似的頻帶，檢測聲信號A2，所述聲信號A2是由于生物體的聲學(xué)特性的聲信號A1的調(diào)制信號，并根據(jù)來自光源的光信號的強度(E)以及從信號檢測器輸入的光聲信號(PA)和聲信號A2來計算信號補償值(N)，并計算生物體的預(yù)定成分的濃度(C)。
最好，所述信號補償值(N)滿足上述公式(1)。
最好，所述生物體的預(yù)定成分的濃度(C)和信號補償值(N)成比例。
按照本發(fā)明，通過利用參考光聲信號校正光聲信號，能夠補償受被測人體的部分當(dāng)中和被測個人當(dāng)中的差異的影響的光聲信號信號的速度的偏差，并且通過校正光聲信號的傳輸特性中的偏差，例如由生物體的結(jié)構(gòu)引起的反射或散射，可以精確地測量生物流體濃度。


通過結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可以清楚地看出本發(fā)明的上述的以及其它的方面和優(yōu)點，其中圖1是日本專利申請hei 11-235331中公開的利用光聲頻譜學(xué)非侵入地測量血糖的裝置的方塊圖；圖2是日本專利申請11-235331中公開的利用光聲頻譜學(xué)非侵入地測量血糖的裝置的示意圖；圖3是按照本發(fā)明的實施例的用于非侵入地測量生物流體濃度的裝置的方塊圖；圖4是按照本發(fā)明的實施例的用于非侵入地測量生物流體濃度的 型裝置的透視圖；圖5是按照本發(fā)明的實施例的用于非侵入地測量生物流體濃度的反射型裝置的方塊圖；圖6是按照本發(fā)明的實施例的用于非侵入地測量生物流體濃度的方法的流程圖；圖7A是表示在近紅外線的范圍內(nèi)葡萄糖溶液的吸收頻譜曲線；圖7B是以對數(shù)標(biāo)度表示圖7A的葡萄糖溶液的吸收頻譜的曲線；圖7C是圖7A的區(qū)域B的放大圖；圖7D是圖7A的區(qū)域C的放大圖；以及圖8是表示在遠紅外線范圍內(nèi)的葡萄糖溶液的吸收頻譜的曲線。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明非侵入地測量生物流體濃度的裝置和方法。不同的圖中相同的標(biāo)號表示相同的元件。
圖3是按照本發(fā)明的實施例的用于非侵入地測量生物流體濃度的裝置的方塊圖。參見圖3，用于非侵入測量生物流體濃度的裝置50包括光源51；位于被測對象附近的聲信號發(fā)生器53，對所述聲信號發(fā)生器施加光信號；位于被測對象的另一側(cè)的信號檢測器55，用于檢測光信號的強度(E)的光檢測器(未示出)，控制器、計算器、以及指示器57。其中，控制器、計算器以及指示器57和光源51以及信號檢測器55相連。
光源51對人體59的預(yù)定部分施加預(yù)定頻率的光信號，所述光信號可被人體的預(yù)定成分吸收。
當(dāng)光信號透過人體59的預(yù)定部分時，預(yù)定波長帶的預(yù)定波被預(yù)定成分吸收。然后，聲信號發(fā)生器53使用信號檢測器55檢測由所述波長的吸收而產(chǎn)生和調(diào)制的光聲信號PA。接著，聲信號發(fā)生器53在人體59附近產(chǎn)生具有和光聲信號PA的頻率相同的頻率的聲信號A1。
信號檢測器55檢測通過人體59的預(yù)定部分的光聲信號PA。如上所述，信號檢測器55檢測當(dāng)由聲信號發(fā)生器53產(chǎn)生的聲信號A1通過人體59的預(yù)定部分時產(chǎn)生的并因而由于人體59的聲學(xué)特性被調(diào)制的聲信號A2。
其中，人體59的預(yù)定成分可以代表生物流體，例如葡萄糖，血紅蛋白，白蛋白和膽固醇，它們根據(jù)各自的特性吸收預(yù)定波長的光束。如果在生物流體內(nèi)的電子吸收光束，它們便以較高的能級運動。隨著時間推移，電子返回到較低的能級，因而產(chǎn)生聲波。
光檢測器測量光束的強度(E)，即由光源51產(chǎn)生的光信號。
控制器控制光源51和聲信號發(fā)生器53，使得可以產(chǎn)生預(yù)定頻帶的聲信號A1。計算器根據(jù)由光源51輸入的光信號的強度(E)以及由信號檢測器55輸入的光聲信號PA和聲信號A2來計算信號補償值(N)。接著，計算器計算預(yù)定成分的濃度(C)。其中信號補償值N和預(yù)定成分的濃度C成比例。
用于測量生物流體濃度的裝置50還可以包括指示器57，其指示預(yù)定成分的濃度C。如圖3所示，光檢測器、控制器計算器以及指示器在用于測量生物流體濃度的裝置50中被集成一個單元。光檢測器、控制器和指示器57可以集成一個單元。或者，光檢測器、控制器，和指示器57中的一些可以集成一個單元。例如，控制器和計算器57可以集成一個單元，聲信號發(fā)生器53和信號檢測器55可以集成一個單元?；蛘吖庠?1、聲信號發(fā)生器53和信號檢測器55可以集成一個單元。
圖4表示用于測量生物流體濃度的裝置50的例子，其中，光源51、聲信號發(fā)生器53、信號檢測器55、光檢測器、控制器、計算器和指示器57被集成一個單元。標(biāo)號53’表示一個出口，從所述出口，釋放由光源51產(chǎn)生的光信號和由聲信號發(fā)生器53產(chǎn)生的聲信號A1，標(biāo)號55’指的是入口，通過所述入口，光聲信號PA2和聲信號A2進入信號檢測器55。標(biāo)號57’指的是由光檢測器、控制器、計算器和指示器集成的一個預(yù)定的單元。
圖5是按照本發(fā)明的另一個實施例的用于測量生物流體濃度的裝置的方塊圖。參見圖5，用于測量生物流體濃度的裝置包括光源61，其提供可被人體69的部分吸收的預(yù)定頻帶的光信號；以及聲信號發(fā)生/測量裝置63，其產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號A1具有在人體69的部分附近的光聲信號PA的頻率相同的頻率。其中，當(dāng)光信號被人體69的部分反射時產(chǎn)生光聲信號PA、并且預(yù)定波長的波被人體69的預(yù)定成分吸收。
此外，用于測量生物流體的裝置還包括光檢測器67，其檢測光信號的強度E和光聲信號PA；控制器73，其控制聲信號發(fā)生/測量裝置63，使得可以產(chǎn)生預(yù)定頻帶的聲信號A1；以及計算器65，其根據(jù)由光檢測器67輸入的光聲信號PA和從聲信號發(fā)生/測量裝置63輸入的聲信號A2來計算一個信號補償值N，并然后根據(jù)信號補償值N計算預(yù)定成分的濃度C。
用于測量生物流體濃度的裝置還可以包括指示器(未示出)，其指示預(yù)定成分的濃度C。光源61、控制器73、計算器65、光檢測器67、聲信號發(fā)生/測量裝置63以及指示器中的全部或一些可以集成一個單元。
由光脈沖引起的脈沖型熱膨脹產(chǎn)生聲壓波。壓力波P可以由以下的波動方程表示[1ν2B2Bt2-y2]p=αβCpBIBt----(2)]]>其中I、α和β分別表示光的強度、熱膨脹系數(shù)和聲波的速度。此外，Cp和t分別表示比熱和時間。雷揚(Lai and Young)脈沖型光聲信號的幅值可以由下式表示P∝αβνCpE----(3)]]>其中E指的是入射到人體69的預(yù)定部分上的光束的強度。
如式(3)所示，按照介質(zhì)的光特性，例如入射光束的強度或光吸收系數(shù)；介質(zhì)的熱特性，例如熱膨脹系數(shù)；以及介質(zhì)的聲特性，例如聲波的速度和聲波的傳播函數(shù)，可以得到光聲信號。人體的熱特性和光學(xué)因素以及聲特性相比變化非常小。因而，通過補償人體的光特性和聲特性，便能夠更精確地測量被測介質(zhì)的吸收系數(shù)。
在按照本發(fā)明的用于測量生物流體濃度的裝置中，由下式(1)得到信號補償值N，以便補償被測介質(zhì)的聲特性。
信號補償值N和預(yù)定成分的濃度C成比例，如下式所示。信號補償值N可以通過測量聲波并導(dǎo)出聲波的速度v和聲波傳播的系數(shù)A2來補償。N=αβνCpA2EsνA2----(4)]]>α＝khN (5)其中，Kh等于Cp/β。因為吸收系數(shù)可以從式(5)導(dǎo)出，所以通過比較檢測到的信號波的吸收系數(shù)和參考波的吸收系數(shù)可以計算目標(biāo)成分的濃度C，以便測量生物流體濃度。
為了計算信號補償值N，可以進行基于富氏變換的頻率分析或者小波分析。或者，可以利用多個檢測器補償人體的空間特性。
因為組織的狀態(tài)可以根據(jù)個人、人體的部分、以及對組織進行測量的時刻而不同，這種差異必須被補償。具體地說，為了除去人體內(nèi)的其它成分的影響，可以預(yù)先研究其它成分的濃度并可進行補償，使得可以更精確地計算目標(biāo)成分例如葡萄糖的濃度。例如，水或血紅蛋白的濃度可以通過使用光學(xué)方法或者通過附加射到在組織上的聲波來確定。
圖6是按照本發(fā)明的實施例的利用光聲頻譜學(xué)非侵入地測量生物流體濃度的方法的流程圖。參見圖6，在步驟101，從光源發(fā)出的預(yù)定的波長帶內(nèi)的光信號PA1被照射到被測人體的預(yù)定部分上。當(dāng)光信號PA1通過所述預(yù)定部分或者被所述預(yù)定部分反射時，預(yù)定的波長被吸收進入人體的預(yù)定成分中，因而產(chǎn)生光聲信號PA。然后，在步驟103，檢測光聲信號PA的強度E。在步驟105，產(chǎn)生具有和檢測的光聲信號PA的頻帶相同頻帶的聲信號A1。
在聲信號A1通過人體的成分或者被人體的成分反射時，預(yù)定的波長被吸收進入人體的成分，因而產(chǎn)生聲信號A2。然后，在步驟107，檢測聲信號A2。接著，在步驟109，根據(jù)光信號的強度E、檢測到的光聲信號PA、以及聲信號A2，計算人體的預(yù)定成分的信號補償值N或濃度C。
預(yù)定成分的濃度C可以按照公式(1)，(4)和(5)根據(jù)信號補償值N求得。如上所述，光聲信號PA需要根據(jù)人體的狀態(tài)進行補償，并且這種補償可以利用從公式(1)導(dǎo)出的信號補償值N進行。
圖7A到7D是表示在近紅外線范圍內(nèi)葡萄糖溶液的吸收頻譜的曲線。
圖7A表示具有不同數(shù)量即100mg，250mg，500mg，1g，2.5g，5g的葡萄糖的葡萄糖溶液，當(dāng)對所述溶液施加波長帶范圍為400nm-2500nm的光聲信號時的所述溶液的吸收頻譜。如圖7A所示，7種葡萄糖溶液呈現(xiàn)幾乎相同的吸收頻譜，這意味著，光聲信號的吸收作用根據(jù)具有微量葡萄糖的葡萄糖溶液中的水的數(shù)量而改變。
圖7B以對數(shù)標(biāo)度表示圖7A的葡萄糖溶液的吸收頻譜。在圖7B中，和圖7A不同，在1000nm附近出現(xiàn)了許多小的峰值。
圖7C是圖7A的區(qū)域B的放大圖。如圖7C所示，具有100mg葡萄糖的葡萄糖溶液呈現(xiàn)和水類似的吸收頻譜。在另一方面，當(dāng)葡萄糖溶液中的葡萄糖的數(shù)量增加超過5g時，葡萄糖溶液的吸收頻譜和水的吸收頻譜之間的距離變得較大。圖7C表示，當(dāng)對葡萄糖溶液施加具有1660nm-1700nm的波長帶的光聲信號時，葡萄糖溶液的吸收頻譜根據(jù)濃度而改變。
圖7D是圖7A的區(qū)域C的放大圖。在圖7D中，葡萄糖溶液中的葡萄糖越多，光聲信號的吸收率越高的現(xiàn)象大約在2190nm-2220nm的波長范圍內(nèi)是明顯的。
按照上述的實驗結(jié)果，可以得出結(jié)論，利用按照本發(fā)明的實施例的生物流體濃度測量裝置，在近紅外線范圍內(nèi)具有波長帶大約為1660nm-1700nm或者波長帶大約為2190nm-2220nm的光聲信號可用來測量葡萄糖濃度。
圖8是表示在遠紅外線范圍內(nèi)的葡萄糖溶液的吸收頻譜的曲線。在圖8中，出現(xiàn)吸收頻譜的的峰值的D1，D2，D3，D4分別表示大約為8.7nm，9.0nm，9.3nm，和9.8nm的重要的波長帶。換句話說，當(dāng)利用按照本發(fā)明的實施例的生物流體濃度測量裝置測量葡萄糖濃度時，最好使用具有遠紅外線范圍內(nèi)由D1-D4表示的波長范圍的光聲信號。
按照本發(fā)明的實施例的利用光聲頻譜學(xué)非侵入地測量生物流體濃度的裝置和方法，可以通過補償根據(jù)生物體的種類或狀態(tài)而改變的光聲信號，對于根據(jù)個人和人體的部分而改變的光聲信號的不同的傳播特性來構(gòu)成。
雖然上面參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和構(gòu)思，可以對本發(fā)明在形式和細節(jié)上作出各種改變。例如，可以利用其它的補償值來補償光聲信號的不同的傳播特性，這對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于非侵入地測量生物流體濃度的裝置，所述裝置包括光源，其在生物體的預(yù)定部分上照射可被吸收到生物體的預(yù)定成分中的具有預(yù)定的波長帶的光信號；聲信號發(fā)生器，其在生物體的預(yù)定部分附近產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號A1具有和當(dāng)光信號被吸收到生物體的預(yù)定的成分中時產(chǎn)生的光聲信號PA的頻帶相似的頻帶；信號檢測器，其檢測光聲信號PA和聲信號A2，所述聲信號A2是由于生物體的聲學(xué)特性的聲信號A1的調(diào)制信號；控制器，其產(chǎn)生在預(yù)定的頻帶內(nèi)的聲信號A1；光檢測器，其檢測光信號的強度E；以及計算器，其根據(jù)來自光源的光信號的強度(E)以及從信號檢測器輸入的光聲信號(PA)和聲信號A2來計算信號補償值(N)，并計算預(yù)定成分的濃度(C)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中還包括指示器，用于指示預(yù)定成分的濃度(C)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述信號補償值(N)滿足以下公式N=PAEsνA2]]>
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中預(yù)定成分的濃度(C)和信號補償值(N)成比例。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中光檢測器、控制器和計算器被集成一個單元。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中光檢測器、控制器和計算器被集成一個單元。
7.如權(quán)利要求1，5和6任何一個所述的裝置，其中聲信號發(fā)生器和信號檢測器被集成一個單元。
8.如權(quán)利要求1，5和6任何一個所述的裝置，其中聲信號發(fā)生器和信號檢測器被集成一個單元。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中聲信號發(fā)生器可以通過空氣泵吸方法被固定到人體上。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中光源是激光二極管(LD)、發(fā)光二極管(LED)、激光器，黑體輻射器和燈中的任何一個。
11.一種用于非侵入地測量生物流體濃度的裝置，所述裝置包括光源，其在生物體的預(yù)定部分上照射可被吸收到生物體的預(yù)定成分中的具有預(yù)定的波長帶的光信號；光檢測器，其檢測光信號的強度(E)和當(dāng)所述光信號被吸收到生物體的預(yù)定成分時而產(chǎn)生的光聲信號(PA)；聲信號發(fā)生/測量裝置，其在生物體的預(yù)定部分附近產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號A1具有和光聲信號PA的頻帶相似的頻帶，并測量聲信號A2，所述聲信號A2是由于生物體的聲學(xué)特性的聲信號A1的調(diào)制信號；控制器，其控制所述聲信號發(fā)生/測量裝置，使得可以產(chǎn)生在預(yù)定的頻帶內(nèi)的聲信號A1；以及計算器，其根據(jù)來自光源的光信號的強度(E)以及從信號檢測器輸入的光聲信號(PA)和聲信號A2來計算信號補償值(N)，并計算預(yù)定成分的濃度(C)。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中還包括指示器，用于指示預(yù)定成分的濃度(C)。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述信號補償值(N)滿足以下公式N=PAEsνA2]]>
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中預(yù)定成分的濃度(C)和信號補償值(N)成比例。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中控制器和計算器被集成一個單元。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中控制器、計算器和指示器被集成一個單元。
17.如權(quán)利要求11，15和16任何一個所述的裝置，其中聲信號發(fā)生/測量裝置和光檢測器被集成一個單元。
18.如權(quán)利要求11，15和16任何一個所述的裝置，其中光源、聲信號發(fā)生/測量裝置和光檢測器被集成一個單元。
19.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中聲信號發(fā)生器可以通過空氣泵吸方法被固定到人體上。
20.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中光源是激光二極管(LD)、發(fā)光二極管(LED)、激光器，黑體輻射器和燈中的任何一個。
21.一種用于非侵入地測量生物流體濃度的方法，所述方法包括在生物體的預(yù)定部分上施加可被吸收到生物體的預(yù)定成分中的具有預(yù)定的波長帶的光信號；檢測所述光信號的強度(E)和當(dāng)所述光信號被吸收到生物體的預(yù)定成分時而產(chǎn)生的光聲信號(PA)；在生物體的預(yù)定部分附近產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號A1具有和光聲信號(PA)的頻帶相似的頻帶；檢測聲信號A2，所述聲信號A2是由于生物體的聲學(xué)特性的聲信號A1的調(diào)制信號；以及根據(jù)來自光源的光信號的強度(E)以及從信號檢測器輸入的光聲信號(PA)和聲信號A2來計算信號補償值(N)，并計算生物體的預(yù)定成分的濃度(C)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述信號補償值(N)滿足上述公式N=PAEsνA2]]>
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述生物體的預(yù)定成分的濃度(C)和信號補償值(N)成比例。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用光聲頻譜學(xué)非侵入地測量生物流體濃度的裝置和方法。所述裝置包括光源，其在生物體的預(yù)定部分上照射可被吸收到生物體的預(yù)定成分中的具有預(yù)定的波長帶的光信號；聲信號發(fā)生器，其在生物體的預(yù)定部分附近產(chǎn)生聲信號A1，所述聲信號A1具有和當(dāng)光信號被吸收到生物體的預(yù)定的成分中時產(chǎn)生的光聲信號PA的頻帶相似的頻帶；信號檢測器，其檢測光聲信號PA和聲信號A2，所述聲信號A2是由于生物體的聲學(xué)特性的聲信號A1的調(diào)制信號；控制器，其產(chǎn)生在預(yù)定的頻帶內(nèi)的聲信號A1；光檢測器，其檢測光信號的強度E；以及計算器，其根據(jù)來自光源的光信號的強度(E)以及從信號檢測器輸入的光聲信號(PA)和聲信號A2來計算信號補償值(N)，并計算預(yù)定成分的濃度(C)。
文檔編號G01N21/00GK1445526SQ03102528
公開日2003年10月1日 申請日期2003年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者全桂珍, 尹吉源, 黃寅德 申請人:三星電子株式會社