非侵入式分析儀取樣探針接口方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種用于非侵入式取樣的方法和裝置。更具體地，所述方法和裝置涉及相對于組織取樣點控制光學取樣探針接口的動作。動態探針接口用來采集目標樣本的光譜，根據ｘ、ｙ和ｚ軸的至少之一控制取樣探針相對于組織樣本的定位，和／或控制樣本組織移位以最小化從取樣過程導致的光譜變化并且增加分析物屬性估計精確性和準確性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及非侵入式取樣，具體來說，本專利技術涉及一種取樣探針接口方法和裝置，用于與基于光學的非侵入式分析儀一起使用。具體地，本專利技術涉及一種動態探針接口，其中至少部分取樣探針以一種控制的方式相對組織樣本移動以控制在取樣過程中由于組織樣本的取樣探針的位移引起的光譜變化。
技術介紹
基于光譜的非侵入式分析儀將外部能量以光的形式輸送到特定的取樣點、區域或人體的體積(volume ofthe human body)中，在那里光子與組織樣本相互作用，從而探測化學和物理特性。大量的入射光子被鏡面反射、漫反射、散射或發送到它們所被檢測的體外。基于入射光子和被檢測光子的信息，可以推斷出取樣點的化學和/或結構基礎。非侵入式分析儀的顯著優點在于對身體的化學和結構成分的分析以有限的消耗在無痛的方式進行且不產生生物危害。此外，非侵入式分析儀允許同時確定多個分析物或結構特征。在此示例集中于非侵入式葡萄糖濃度估計，但是該原理適用于其它血液或組織分析物特性的其它非侵入式測量。糖尿病糖尿病是一種慢性疾病，其導致胰島素的產生和利用異常，胰島素是一種促進葡萄糖吸收進細胞的激素。雖然糖尿病的準確原因還是未知的，但是遺傳因素、環境因素、以及肥胖均對糖尿病的產生起作用。糖尿病患者在三大方面的危險增加心血管心臟疾病、視網膜病，和神經病。糖尿病通常具有以下一種或多種并發癥心臟病和中風、高血壓、腎病、神經病(神經疾病和截肢)、視網膜病、糖尿病患者酮酸中毒、皮膚病、牙齦疾病、陽痿、以及胎兒并發癥。糖尿病是世界范圍導致死亡和殘疾的首要原因。此外，糖尿病僅僅是葡萄糖新陳代謝失調系列之中的一種，其還包括葡萄糖耐量減低和胰島素過多，其也被稱為低血糖癥。取樣方法廣泛的技術可用于分析人體的化學構成。這些技術寬泛地分為兩類，侵入式和非侵入式。在此，如一項技術需要從人體獲得任何生物樣本以用于分析，超過標定，或者如果測量裝置的任何部分穿透皮膚外層進入人體，則該技術被稱為侵入式。多種用于確定生物樣本中葡萄糖濃度的非侵入式方法采用分光光度技術。這些技術包括拉曼法和熒光法，以及采用從紫外線到紅外線的光(紫外線(200至400納米)，可見光(400至700納米)，近紅外線(700至2500納米或14,286至4000厘米-1)，紅外線(2500至14,285納米或4000至700厘米-1))的技術。非侵入式葡萄糖濃度估計現存在多種用于估計或確定組織或血液中的葡萄糖濃度的非侵入式方法。這些方法各不相同，但是至少有兩個共同步驟。第一，利用一種裝置以從人體獲得光度信號。第二，利用一種算法以把該信號轉換為葡萄糖濃度估計值。一類非侵入式葡萄糖濃度分析儀是一種從光譜執行葡萄糖濃度估計的系統。典型的，一種非侵入式裝置利用某種形式的波譜以從人體獲得信號，例如光譜。對漫反射模式的非侵入式葡萄糖濃度估計有效的特定范圍位于近紅外范圍內，大約從1100至2500納米或位于其間的一個或多個范圍，參見K.Hazen題為“Glucose Determination in Biological Matrices Using Near-InfraredSpectroscopy(采用近紅外線光譜以生物矩陣確定葡萄糖)”的博士論文，愛荷華州大學(1995).這些技術與傳統侵入式和其它的侵入式技術截然不同，因為在這些傳統侵入式和其它侵入式的技術中詢問的樣本是人體體原位(bodyin-situ)的一部分而不是從人體中獲得的生物樣本。典型的，利用如下多種模式之一以采集非侵入式光譜，包括透射、穿透反射(transflectance)、和/或漫反射。在基于透射的濃度估計中，所采集的信號，典型的是光或者光譜，可穿透例如指尖的人體區域。在此，穿透反射是指信號的采集不是在入射點或入射區域(漫反射)，也不是在樣本的反面(透射)，而是在位于透射和漫反射采集區域之間的人體上的某一點上。例如，，穿透反射的光從一區域中的手指尖或前臂進入，根據所使用的波長，一般從距離0.2至5毫米或者更遠的另一區域出來。漫反射光譜通常通過捕獲至少一些在皮膚表面逸出從入射光子穿透進入皮膚的位置徑向傳播零至數毫米的光子而產生。典型地，被人體強烈被吸收的光，如水吸光率達最大值的波長為1450或1950納米附近的光，在漫反射模式中的小徑向發散之后被收集。被少量吸收的光，如水的吸光率達最小值的波長為1300、1600或2250納米附近的光，在更大的徑向距離處被收集，并被稱作穿透反射光或漫反射光。在其從皮膚最外層的表面彈射出來后再進行收集的光被稱為鏡面反射光。校準基于光學的葡萄糖濃度分析儀需要校準。這對于例如傳統侵入式，其它侵入式、非侵入式、以及可植入分析儀的所有類型的葡萄糖濃度分析儀來說都是這樣的。非侵入式葡萄糖分析儀的一個基本特征是它們在本質上是次要的，即，它們不直接測量血糖濃度。因此，需要一種用于校準這些裝置以正確測量血糖濃度的基本方法。存在許多校準方法。一種非侵入式技術，近紅外線光譜，需要建立體內近紅外線光譜和實際血糖濃度之間的數學關系。這種關系可通過收集帶有相應血糖濃度的體內近紅外線測量值得到，所述血糖濃度已通過使用如傳統侵入式或其它侵入式參考裝置的測量裝置直接獲得。對于基于分光光度計的分析儀，存在多種單變量和多變量的方法用于建立被測信號和實際血糖濃度之間的數學關系。然而，用于解決的基本等式是比爾朗伯(Beer-Lambert)定律。該定律規定吸光率/反射系數度量的強度與被測量的分析物的濃度成正比，如等式1，A＝εbC(1)其中，A是在給定波長的吸光率/反射系數度量，ε是在相同給定波長下與感興趣的分子相關聯的摩爾吸光系數，b是光傳播的距離，而C是感興趣的分子的濃度。化學計量校準技術通過多種包括一個或多個數學模型的信號處理以及校準的方法從測量的光譜中提取葡萄糖信號或葡萄糖相關的信號。所述模型的建立通過以作為校準組的一組示例性的光譜測量儀和相關聯的一組基于毛細管血液或靜脈血液的分析的血糖濃度參考值為基礎的校準過程來實現。通用的多變量方法，在校準中其每個樣本光譜都需要示例性的葡萄糖濃度參考值，包括部分最小二乘法(PLS)和主成分回歸(PCR)。現有多個非侵入式葡萄糖技術的報告。其中的一些涉及非侵入式葡萄糖濃度估計需要的通用儀器結構，而其它的涉及取樣技術。那些與本專利技術相關的技術在此做簡要的回顧通用儀器R.Barnes，J.Brasch，D.Purdy，W.Lougheed，題為“Non-invasivedetermination ofanalyte concentration in body ofmammals(哺乳動物體內分析物濃度的非侵入式確定)”的美國專利No.5,379,764(1995年1月10號)中描述了一種非侵入式葡萄糖濃度估計分析儀，其采用數據預處理與多元分析相結合的方法來確定血糖濃度。P.Rolfe，題為“Investigating substances in a patients’bloodstream(在病人血流中的物質調查)”的英國專利申請序列號No.2,033,575(1979年8月24日)中描述了一種裝置，該裝置用于將光導入體內，檢測被削弱的反散射光，并采用收集的信號來確定血流中或附近的葡萄糖濃度。C.Dahne，D.Gr本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種組織樣本屬性的非侵入式估計方法，包括如下步驟：　　　　提供分析儀，其中所述分析儀包括：　　　　連接到所述分析儀的取樣探針，所述取樣探針相對于所述分析儀是活動的，并且所述取樣探針具有尖端；　　　　用所述取樣探針移位至少一部分所述組織樣本；　　　　至少在所述移位步驟期間采集所述組織樣本的時間序列光譜數據組；　　　　選擇所述光譜組的子集，其中加強取樣精確性；以及　　　　用所述子集估計所述組織樣本屬性。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：托馬斯B布蘭克，喬治M阿科斯塔，蒂莫西L魯赫蒂，穆托馬圖，亞歷山大D洛倫茨，凱文H黑曾，詹姆斯R亨德森，
申請(專利權)人：塞西斯醫藥股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]