CN102680430A - 光学血糖检测装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光学血糖检测装置及其操作方法。光学式血糖检测装置包含检测模块、辅助强化模块及数据处理模块。检测模块提供入射光学信号穿透皮肤表层的检测部位至皮肤组织间质液，并撷取皮肤组织间质液的血糖浓度光学反射信息后，对血糖浓度光学反射信息与入射光学信号进行干涉，以产生检测数据。辅助强化模块提供物理作用或化学作用于检测部位下方的组织区域，以强化血糖浓度光学反射信息。数据处理模块处理检测数据，以判断出血糖浓度值。
Description
技术领域
本发明是与血糖检测有关，特别是关于一种能够缩短光穿透路径以增强接收到的光信号并减少其噪声的非侵入式的光学血糖检测装置及其操作方法。
背景技术
由于初期的糖尿病患者大多没有明显症状，若能早期发现并给予适当的治疗，不但可减少如心脏病、中风、肾衰竭、失明或截肢等严重的并发症，也能省下大笔的医疗费用。因此，持续检测并控制患者的血糖浓度便显得十分重要。
一般而言，目前市面上常见的血糖检测技术，大致可分为两大领域：一为大型教学中心、区域医疗院所或中小型私人检验所、诊所采用的大型血糖检测仪器；二为个人居家携带型的血糖检测装置。前者多半配合体检抽血流程，利用离心机、酵素添加单元及光谱分析仪等装置对检体进行处理，使得整个血糖检测过程显得相当冗长。至于后者则大多采用侵入式的血糖检测技术，例如微侵入式血糖检测装置，通常是以采血单元穿刺患者的手指指尖或其他部位，以采取少量血液于检验试纸上，然后，再依照指示将检验试纸放入血糖检测装置中，血糖检测装置即可顺利判读出患者的血糖浓度值。
对于患者而言，虽然微侵入式血糖检测装置较适合居家长期监控血糖浓度之用，可省去往返医疗院所耗费的时间及金钱，然而，患者每次进行血糖检测时，均需忍受指尖被穿刺的疼痛感，万一采血单元不干净或重复使用，将会对病患的健康造成危害，并且采得的血液样本亦有可能受到污染，导致最后的血糖检测结果并不准确。
为了改善传统的侵入式血糖检测方式的上述缺点，业界便发展出非侵入式的血糖检测装置。请参照图1，图1是绘示传统的非侵入式血糖检测装置的示意图。如图1所示，非侵入式的血糖检测装置1大多是以发射入射光L，穿透皮肤表层SK、皮肤组织间质液GL以及其下方的皮肤组织SG整体以及接收反射光信号R的方式进行检测的程序。其最大的缺点在于：由于血糖检测装置1所发射的入射光L所需穿透的检测路径太长，导致光信号逐渐衰减且其具有的噪声亦会增多，因此，最后血糖检测装置1所接收到的反射光信号R的强度相当弱，并且其信号/噪声比相当低，故会严重影响到血糖检测装置1所量测到的血糖浓度值的准确性。
因此，本发明提出一种能够缩短光穿透路径以增强接收到的光信号并减少其噪声的非侵入式的光学血糖检测装置及其操作方法，以解决上述问题。
发明内容
根据本发明的一具体实施例为一种光学血糖检测装置。在此实施例中，光学血糖检测装置包含检测模块、数据处理模块及辅助强化模块。检测模块是用以提供入射光学信号穿透皮肤表层的检测部位至皮肤组织间质液，并撷取皮肤组织间质液的血糖浓度光学反射信息后，对血糖浓度光学反射信息与入射光学信号进行干涉，以产生一检测数据。辅助强化模块用以提供物理作用或化学作用于检测部位下方的组织区域，以强化血糖浓度光学反射信息。数据处理模块用以处理该检测数据，以判断出血糖浓度值。
在实际应用中，辅助强化模块所提供的物理作用可以是利用机、电、光、磁或声的机制产生。辅助强化模块所提供的化学作用可以是利用化学反应、涂抹或喷布的机制产生。
当辅助强化模块提供物理作用或化学作用于组织区域，以调整组织区域的物化性后，数据处理模块对比辅助强化处理前后的不同血糖浓度光学反射信息，或达到特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数，以作为判断出血糖浓度值的依据。
此外，数据处理模块可包含血糖浓度数据库。血糖浓度数据库储存有经过辅助强化处理后的复数笔预设血糖浓度值，数据处理模块对比经过辅助强化处理后的血糖浓度值与血糖浓度数据库中的该复数笔预设血糖浓度值，以判断检测部位是否选定适当。
根据本发明的第二具体实施例为一种光学血糖检测装置操作方法。在此实施例中，光学血糖检测装置包含检测模块、辅助强化模块及数据处理模块。该方法包含下列步骤：(a)检测模块提供入射光学信号穿透皮肤表层的检测部位至皮肤组织间质液，并撷取皮肤组织间质液的血糖浓度光学反射信息后，对血糖浓度光学反射信息与入射光学信号进行干涉，以产生一检测数据；(b)辅助强化模块提供物理作用或化学作用于检测部位下方的组织区域，以强化血糖浓度光学反射信息；(c)数据处理模块处理该检测数据，以判断出血糖浓度值。
相较于现有技术，根据本发明的光学血糖检测装置是属于光学反射式，其所撷取的光反射信号与参考信号进行干涉耦合后，再进行后续的数据处理程序。由于其检测的组织区域为皮肤组织间质液，无须穿透其下方的皮肤组织整体，故能大幅缩短光穿透路径的长度，由此改善现有技术中因为光穿透路径过长所造成的信号衰减及噪声增多的缺点。
此外，根据本发明的光学血糖检测装置包含有辅助强化模块，用以提供物理作用或化学作用于欲检测的组织区域，故可调整该组织区域的物化性，以强化血糖浓度光学反射信息。根据本发明的光学血糖检测装置还具有下列几项优点：
(a)由于光学血糖检测装置已对检测的组织区域进行辅助强化处理，故可优化组织区域中的血糖检测结果，以提升其准确性；
(b)光学血糖检测装置可通过对比多次的血糖检测结果，去除噪声对于血糖浓度值的影响程度，以提升其准确性；
(c)光学血糖检测装置亦可预先建立血糖浓度数据库，通过数据的对比，确定该检测区域的选定是否适当；
(d)除了各单笔数据可作为光学血糖检测装置判读血糖浓度的依据外，亦可对比辅助强化处理前后的不同血糖浓度光学反射信息，或达到特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数，以作为光学血糖检测装置判断血糖浓度值的依据。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1是绘示传统的非侵入式血糖检测装置进行检测的示意图。
图2是绘示根据本发明的第一具体实施例中的光学血糖检测装置的功能方块图。
图3是绘示光学血糖检测装置进行检测的示意图。
图4A及图4B是绘示提供物理作用于检测部位下方的组织区域的一实施例。
图4C及图4D是绘示提供化学作用于检测部位下方的组织区域的一实施例。
图5是绘示根据本发明的第二具体实施例的光学血糖检测装置操作方法的流程图。
主要元件符号说明
S10～S20：流程步骤
1：血糖检测装置 2：光学血糖检测装置
L：入射光 20：检测模块
SK：皮肤表层 22：数据处理模块
GL：皮肤组织间质液 24：辅助强化模块
SG：皮肤组织 K：化学物质
R：反射光信号 D：检测部位
LI：入射光学信号 LR：反射光学信号
BR：血糖浓度光学反射信息 OR：组织区域
B：微血管 E：电极
具体实施方式
本发明提出一种光学血糖检测装置及其操作方法。本发明的光学血糖检测装置是属于光学反射式。该光学血糖检测装置所撷取的光反射信号将会先与参考信号进行干涉耦合后，再进行后续的数据处理程序，由此判断出欲检测的组织区域中的血糖浓度值。由于其检测的组织区域为皮肤组织间质液，无须穿透其下方的皮肤组织整体，故能缩短光穿透路径的长度，由此改善现有技术中因为光穿透路径过长所造成的信号衰减及噪声增多的缺点。
根据本发明的第一具体实施例为一种光学血糖检测装置。请参照图2，图2是绘示本实施例的光学血糖检测装置的功能方块图。如图2所示，光学血糖检测装置2包含检测模块20、数据处理模块22及辅助强化模块24。其中，数据处理模块22分别耦接至检测模块20及辅助强化模块24。
接下来，将分别针对光学血糖检测装置2所包含的各模块及其具有的功能进行详细的介绍。
在开始进行血糖浓度检测之前，光学血糖检测装置2的检测模块20将会先选定皮肤表层的检测部位。实际上，位于皮肤表层上的某些特征点可作为检测模块20选定检测部位的依据，举例而言，皮肤纹路即可作为特征点，但不以此为限。此外，光学血糖检测装置2还可通过影像撷取或其他方式将作为定位对比用的该些特征点储存起来，以作为日后光学血糖检测装置2持续定点检测追踪之用。
接着，如图3所示，由于皮肤表层SK的检测部位D已选定完毕，检测模块20即会发射出入射光学信号LI(例如具有适当波长的激光，但不以此为限)穿透皮肤表层SK的检测部位D后，射向位于其下方的皮肤组织间质液GL。所谓皮肤组织间质液GL是一种无色透明的液体，血液中的营养成分(例如葡萄糖等成分)是经由皮肤组织间质液GL到达细胞。当入射光学信号LI射至皮肤组织间质液GL时，皮肤组织间质液GL将会反射入射光学信号LI，以形成反射光学信号LR。当检测模块20接收到反射光学信号LR时，检测模块20即可自反射光学信号LR撷取出关于皮肤组织间质液GL的血糖浓度光学反射信息BR。
需说明的是，如图1所示，在现有技术中，由于入射光需穿透皮肤表层SK、皮肤组织间质液GL及其下方的皮肤组织SG整体，使得其光穿透路径过长，导致最后接收到的反射光信号R的强度弱且其信号/噪声比低。相对地，由于本发明的图3的入射光学信号LI仅会穿透皮肤表层SK的检测部位D并射至其下方的皮肤组织间质液GL，而不会射至其下方的皮肤组织SG整体，故其光穿透路径明显较短，可有效避免现有技术所遭遇到的反射光信号强度较弱且信号/噪声比较低的缺点，由此提高光学血糖检测装置2进行血糖浓度检测的准确度。
当检测模块20自反射光学信号LR撷取出皮肤组织间质液GL的血糖浓度光学反射信息BR后，检测模块20将会对血糖浓度光学反射信息BR与参考信号进行干涉耦合，以产生第一笔检测数据。接着，检测模块20将该第一笔检测数据传送至数据处理模块22，并由数据处理模块22对该第一笔检测数据进行后续的数据处理程序，以判断出第一笔血糖浓度值数据。也就是说，实际上，数据处理模块22所判断出的第一笔血糖浓度值数据并未经过辅助强化模块24对于欲检测的组织区域所进行的辅助强化处理。
接着，为了能够更精准地检测出血糖浓度值，光学血糖检测装置2将会通过辅助强化模块24提供一物理作用或一化学作用于检测部位下方的欲检测的组织区域，以调整该组织区域的物化性，使得血糖浓度光学反射信息能够获得强化。在实际应用中，辅助强化模块24所提供的物理作用可利用机、电、光、磁或声的机制产生，而辅助强化模块24所提供的化学作用可利用化学反应、涂抹或喷布的机制产生，但不以此为限。
举例而言，图4A及图4B是绘示提供物理作用于组织区域OR的一实施例。此实施例是利用反向离子电渗透法(reverse ion electroosmosis)调整皮肤组织间质液GL中的血糖浓度分布情形，使得血糖浓度光学反射信息能够获得强化。反向离子电渗透法是利用电极E所提供的低电流的能量通过皮肤时，皮肤下方的皮肤组织间质液GL的盐分会被吸出，而当盐分中的氯离子与钠离子向电极E移动时，会携出水与葡萄糖，使得皮肤组织间质液GL中的血糖浓度分布由原本图4A的不均匀分布情况变成图4B的均匀分布情况。
图4C及图4D是绘示提供化学作用于组织区域OR的一实施例。此实施例是利用涂抹的机制产生化学作用以调整皮肤组织间质液GL中的血糖浓度分布情形，使得血糖浓度光学反射信息能够获得强化。当涂抹于皮肤上方的化学物质K渗入皮肤下方的组织区域OR时，化学物质K将会在皮肤组织间质液GL内产生化学作用，使得皮肤组织间质液GL中的血糖浓度分布由原本图4C的不均匀分布情况变成图4D的均匀分布情况。
需说明的是，辅助强化模块24可根据实际需求产生各种不同的物理作用或化学作用于组织区域OR中的皮肤组织间质液GL，由此调整皮肤组织间质液GL中的血糖浓度分布情形，使得血糖浓度光学反射信息能够获得强化，以优化血糖浓度检测的效果，并不以上述两个均匀化处理的实施例为限。也就是说，辅助强化模块24亦可根据实际需求将皮肤组织间质液GL中的血糖浓度调整为某一局部区域浓度较高的分布情形，只要能够达到强化血糖浓度光学反射信息的效果即可。
当辅助强化模块24已完成检测部位D下方的该组织区域的辅助强化处理后，检测模块20即会再一次执行如同图3所示的检测程序。检测模块20将其撷取的血糖浓度光学反射信息与参考信号进行干涉耦合，以产生第二笔检测数据。接着，检测模块20将该第二笔检测数据传送至数据处理模块22，并由数据处理模块22对该第二笔检测数据进行后续的数据处理程序，以判断出第二笔血糖浓度值数据。因此，数据处理模块22所判断出的第二笔血糖浓度值数据实际上已经过辅助强化模块24的辅助强化处理，故与上述的第一笔血糖浓度值数据明显不同。通过上述辅助强化处理后，光学血糖检测装置2能够优化其血糖检测效果，并且光学血糖检测装置2可通过多次的检测结果去除噪声所造成的不良影响。
在实际应用中，除了各单笔数据(例如上述第一笔血糖浓度值数据或第二笔血糖浓度值数据)可作为光学血糖检测装置2判读血糖浓度值的依据外，光学血糖检测装置2亦可对比辅助强化处理前后的第一笔血糖浓度值数据或第二笔血糖浓度值数据，或将达到特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数作为判断血糖浓度值的依据。举例而言，假设达到特定血糖浓度值所需的预设辅助强化处理次数为4次，若光学血糖检测装置2已进行超过4次辅助强化处理，仍无法达到特定血糖浓度值，代表光学血糖检测装置2所选定的检测部位并不正确，故光学血糖检测装置2需另行选定其他的检测部位，以作为后续检测之用。
此外，数据处理模块22可包含有血糖浓度数据库(图未示)。由于血糖浓度数据库预先储存有经过辅助强化处理后的复数笔预设血糖浓度值，因此，当数据处理模块22判断出经过辅助强化处理的第二笔血糖浓度值数据之后，数据处理模块22可将第二笔血糖浓度值数据与血糖浓度数据库中的该复数笔预设血糖浓度值进行对比，以判断检测模块20所选定的检测部位D是否适当。若数据处理模块22的判断结果为否，代表检测模块20所选定的检测部位D并不正确，故检测模块20需另行选定其他的检测部位，以作为后续检测之用。
根据本发明的第二具体实施例为一种光学血糖检测装置操作方法。在此实施例中，光学血糖检测装置包含检测模块、辅助强化模块及数据处理模块。请参照图5，图5是绘示此实施例的光学血糖检测装置操作方法的流程图。
如图5所示，首先，该方法执行步骤S10，检测模块选定皮肤表层的检测部位。接着，该方法执行步骤S12，检测模块提供入射光学信号穿透皮肤表层的检测部位至皮肤组织间质液，并撷取皮肤组织间质液的血糖浓度光学反射信息后，对血糖浓度光学反射信息与入射光学信号进行干涉，以产生第一笔检测数据。之后，该方法执行步骤S14，数据处理模块处理第一笔检测数据，以判断出辅助强化处理前的血糖浓度值。然后，该方法执行步骤S16，辅助强化模块提供物理作用或化学作用于检测部位下方的组织区域，以强化血糖浓度光学反射信息。之后，该方法执行步骤S18，检测模块撷取经辅助强化处理后的皮肤组织间质液的血糖浓度光学反射信息，并对辅助强化处理后的血糖浓度光学反射信息与入射光学信号进行干涉，以产生第二笔检测数据。最后，该方法执行步骤S20，数据处理模块处理第二笔检测数据，以判断出辅助强化处理后的血糖浓度值。
实际上，由于在步骤S20中，数据处理模块所判断出的辅助强化处理后的血糖浓度值数据已经过辅助强化模块的辅助强化处理，故与步骤S14中数据处理模块所判断出的辅助强化处理前的血糖浓度值数据明显不同。通过步骤S16的辅助强化处理后，该方法能够优化其血糖检测效果，并可通过多次的检测结果去除噪声所造成的不良影响。
在实际应用中，除了各单笔数据(例如上述第一笔血糖浓度值数据或第二笔血糖浓度值数据)可作为光学血糖检测装置判读血糖浓度值的依据外，光学血糖检测装置亦可对比辅助强化处理前后的第一笔血糖浓度值数据或第二笔血糖浓度值数据，或将达到特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数作为判断出血糖浓度值的依据。实际上，在步骤S16中，辅助强化模块所提供的物理作用可以是利用机、电、光、磁或声的机制产生，而辅助强化模块所提供的化学作用可以是利用化学反应、涂抹或喷布的机制产生，但不以此为限。
当该方法执行步骤S16，辅助强化模块提供物理作用或化学作用于组织区域，以强化血糖浓度光学反射信息后，数据处理模块可以对比辅助强化处理前后的不同血糖浓度光学反射信息，或达到特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数，以作为判断出血糖浓度值的依据。
此外，数据处理模块可包含血糖浓度数据库。血糖浓度数据库储存有经过辅助强化处理后的复数笔预设血糖浓度值，数据处理模块对比经过辅助强化处理后的血糖浓度值与数据处理模块中的该复数笔预设血糖浓度值，以判断步骤S10中的检测模块所选定的检测部位是否适当。
相较于现有技术，根据本发明的光学血糖检测装置为光学反射式，其所撷取的光反射信号与参考信号进行干涉耦合后，再进行数据处理。由于其检测的区域为皮肤组织间质液，无须穿透组织整体，故能缩短光穿透路径，由此改善现有技术中因为光穿透路径过长所造成的信号衰减及噪声增多的缺点。
此外，根据本发明的光学血糖检测装置包含辅助强化模块，用以提供物理作用或化学作用于检测的组织区域，故可调整组织区域的物化性并强化血糖浓度光学反射信息，并具有下列几项优点：
(a)由于光学血糖检测装置已对检测的组织区域进行辅助强化处理，故可优化组织区域中的血糖检测结果，提升其准确性；
(b)光学血糖检测装置可通过对比多次的血糖检测结果，去除噪声对于血糖浓度值的影响程度；
(c)光学血糖检测装置亦可预先建立血糖浓度数据库，通过数据的对比，确定该检测区域是否选定适当；
(d)除了各单笔数据可作为光学血糖检测装置判读血糖浓度的依据外，亦可将辅助强化处理前后的不同血糖浓度光学反射信息，或达到特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数作为判断出血糖浓度值的依据。
通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请7的专利范围的范畴内。
Claims (10)
1.一种光学血糖检测装置，至少包含：
一检测模块，用以提供一入射光学信号穿透一皮肤表层的一检测部位至一皮肤组织间质液，并撷取该皮肤组织间质液的一血糖浓度光学反射信息后，对该血糖浓度光学反射信息与该入射光学信号进行干涉，以产生一检测数据；
一辅助强化模块，用以提供一物理作用或一化学作用于该检测部位下方的一组织区域，以强化该血糖浓度光学反射信息；以及
一数据处理模块，耦接至该检测模块及该辅助强化模块，用以处理该检测数据，以判断出一血糖浓度值。
2.如权利要求1所述的光学血糖检测装置，其中该辅助强化模块所提供的该物理作用是利用机、电、光、磁或声的机制产生。
3.如权利要求1所述的光学血糖检测装置，其中该辅助强化模块所提供的该化学作用是利用化学反应、涂抹或喷布的机制产生。
4.如权利要求1所述的光学血糖检测装置，其中当该辅助强化模块提供该物理作用或该化学作用于该组织区域，以调整该组织区域的物化性后，该数据处理模块对比辅助强化处理前后的不同血糖浓度光学反射信息，或达到一特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数，以作为判断出该血糖浓度值的依据。
5.如权利要求1所述的光学血糖检测装置，其中该数据处理模块包含：
一血糖浓度数据库，储存有经过辅助强化处理后的复数笔预设血糖浓度值，该数据处理模块对比经过辅助强化处理后的该血糖浓度值与该血糖浓度数据库中的该复数笔预设血糖浓度值，以判断该检测部位是否选定适当。
6.一种操作一光学血糖检测装置的方法，该光学血糖检测装置包含一检测模块、一辅助强化模块及一数据处理模块，该方法包含下列步骤：
(a)该检测模块提供一入射光学信号穿透一皮肤表层的一检测部位至一皮肤组织间质液，并撷取该皮肤组织间质液的一血糖浓度光学反射信息后，对该血糖浓度光学反射信息与该入射光学信号进行干涉，以产生一检测数据；
(b)该辅助强化模块提供一物理作用或一化学作用于该检测部位下方的一组织区域，以强化该血糖浓度光学反射信息；以及
(c)该数据处理模块处理该检测数据，以判断出一血糖浓度值。
7.如权利要求6所述的方法，其中该辅助强化模块所提供的该物理作用是利用机、电、光、磁或声的机制产生。
8.如权利要求6所述的方法，其中该辅助强化模块所提供的该化学作用是利用化学反应、涂抹或喷布的机制产生。
9.如权利要求6所述的方法，其中当该辅助强化模块提供该物理作用或该化学作用于该组织区域，以调整该组织区域的物化性后，该数据处理模块对比辅助强化处理前后的不同血糖浓度光学反射信息，或达到一特定血糖浓度值所需的辅助强化处理次数，以作为判断出该血糖浓度值的依据。
10.如权利要求6所述的方法，其中该数据处理模块包含一血糖浓度数据库，该血糖浓度数据库储存有经过辅助强化处理后的复数笔预设血糖浓度值，该数据处理模块对比经过辅助强化处理后的该血糖浓度值与该血糖浓度数据库中的该复数笔预设血糖浓度值，以判断该检测部位是否选定适当。
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