CN105338899B - 使用具有吸热反应的冷却装置进行的物质浓度测量 - Google Patents

Abstract

一种测量设备包括：冷却装置，其包含当组合时表现出吸热反应以降低所述冷却装置的温度的两种分开的不同物质；以及接触机构，其用所述冷却装置接触测定表面。所述设备包括：温度测量装置，其测量所述测定表面的温度；以及红外辐射检测器，其测量发出或吸收的红外辐射。数据处理器被配置来使用所测量的温度和所述红外辐射来确定受试者身体中物质的浓度。一种测量方法包括：使用所述冷却装置并且将所述测定表面的温度降低到较低温度，随后在所述测定表面的温度上升期间测量所述温度。红外辐射检测器在所述温度从所述较低温度上升期间测量从所述测定表面发出的或由其吸收的红外辐射。

Description

使用具有吸热反应的冷却装置进行的物质浓度测量

相关申请数据

本申请根据美国法典第35章第119条要求2013年6月23日提交的标题为“SpecialCold Pack for Non-invasive Glucometer or other measurements of bodysubstances”的美国临时申请号61/838,329的权益。本申请是2010年9月15日提交的标题为“Method for Non-Invasive Analysis of a Substance Concentration Within a Body”的美国专利申请序列号12/883,063的部分继续申请，其是标题为“Apparatus and Methodfor Non-Invasive Measurement of a Substance Within a Body”且于2009年10月28日提交的美国专利申请序列号12/607,903和标题为“Apparatus and Methods for Non-Invasive Measurement of a Substance Within a Body”且于2008年4月11日提交的序列号12/101,859的部分继续申请。每一个所指示申请以引用的方式并入本文。

技术领域

本文的设备和方法涉及使用混合物质冷却装置(诸如冰袋)和红外辐射进行测量并且确定受试者身体中物质的浓度。

背景

2010年9月15日提交的美国专利申请号12/883,063和2008年4月11日提交的美国专利申请号12/101,859描述一种无创测量葡萄糖或其他身体物质的方法。所述方法包括以下步骤：

1.冷却测量点处的皮肤；

2.允许皮肤温度恢复；以及

3.在皮肤的温度恢复期间进行多次测量以分析血液中的葡萄糖(或其他身体物质)浓度水平。

申请号12/883,063和12/101,859提到可使用任何合适的冷却设备，并且作为一种可能性包括珀耳帖元件，但是缺少对用于冷却的其他部件和方法的描述。

附图简述

下文参照以下附图描述一些实施方案。

图1是冰袋的结构的示意图。

图2是冰袋到血糖仪的组装以及在冷却之后移动冰袋并允许测量开始的部件的示意图。

图3、图4A-4B、图5A-5B和图6是特殊冰袋的另外实施方案。

图7A和图7B是保持冰袋并允许插入和移除冰袋的前端保持机构的剖面透视图。图7A示出冰袋被插入并推动到机构的前部以触碰受试者皮肤的位置。图7B示出机构和冰袋在冰袋被移动到机构的后部以便移除时的位置。

图8A-8D示出冰袋的另外实施方案，其中冰袋与外壳分离。

详述

本文的设备和方法涉及无创葡萄糖测量的方法，其中在冷却测量区域中的皮肤之后并且在皮肤恢复到其原始温度期间完成测量。本设备和方法还公开用于冷却皮肤的部件和方法。

这种设备和方法描述用于在测量开始之前冷却皮肤的装置的特殊部件和方法。

冷却元件是具有如图中所示的特殊构造的冰袋。

已知的即时冰袋包括两个密封的塑料袋，其中一个塑料袋封闭在另一个内部。小的内袋通常包含水并且具有当施加压力时允许破裂的穿孔。外袋包含与水具有吸热化学反应的材料(例如，硝酸铵、硝酸铵钙或尿素)。当这两种材料混合时，吸热反应致使冰袋的温度快速冷却(即，降低)。使用这种已知的即时冰袋配置存在缺点：(1)人必须用力摇晃即时冰袋以进行良好混合、从而获得所需冷却效果；并且(2)即时冰袋是柔性且柔软的，并且不能轻易地配合到血糖仪中的固定位置中。

本文的冰袋具有带特殊边缘的固体结构，以便插入血糖仪中。例如，冰袋可由塑料材料制成，并且可通过真空成形技术来制成。下部腔体包含用于与水进行吸热反应的材料；上部腔体包含水。冰袋的上部部分被成形以使得它与一个或多个锋利剑锥具有“弹簧加载”效应，该一个或多个锋利剑锥穿刺包含水的腔体并随后回弹到其原始位置。这允许水排到包含用于吸热化学反应的材料的腔体中，由此减少对用力摇晃冰袋的需要。可将安全贴纸施加到冰袋的顶部以便减少所不想要的在拿着和/或运输期间对冰袋的激活。

本设备和方法的另一个部分是以下机构：将冰袋定位并保持在所需的位置处，以便冷却大约10℃(18℉)并且在保持测量装置指向并对焦于被冷却区域的同时自动移除冰袋。图2中描述这个机构。

图2示出血糖仪和位于血糖仪的前端处的冰袋保持器。由塑料材料制成的这个保持器形成具有以下两个部分的大约90°圆弧：(1)冰袋的保持器以及(2)允许红外辐射的无阻碍路径的孔隙。塑料圆弧的前端被设计成位于血糖仪的光学系统的焦面上。在激活冰袋之后，将冰袋插入塑料圆弧的一部分中。激活血糖仪，并且在预定时间之后，通过电机或其他部件移动圆弧以引入孔隙，由此允许红外信息到达血糖仪的光学系统。总之，通过这种简单的结构实现了保持血糖仪指向被冷却区域以及对焦于被冷却区域的两个目标。

因此，本文描述的测量设备包括红外辐射检测器、冷却装置、以及被配置来测量身体的表面温度的装置。冷却装置包括：混合机构，其被配置来允许当混合时表现出吸热反应的两种不同物质混合；以及接触机构，其被配置来冷却身体表面。

更具体地说，另一种测量设备包括冷却装置，所述冷却装置包含当组合时表现出吸热反应以降低冷却装置的温度的两种分开的不同物质。冷却装置的组合机构被配置来组合两种不同的物质。接触机构被配置来用冷却装置接触的测定表面，并因此将受试者的身体的测定表面的温度降低到较低温度。受试者身体温度测量装置被配置来在受试者身体的测定表面的温度从较低温度上升期间测量温度。红外辐射检测器被配置来在温度上升期间测量从受试者身体的测定表面发出或由其吸收的红外辐射。数据处理器被配置来使用所测量的测定表面的温度以及所测量的红外辐射来确定受试者身体中物质的浓度。

通过举例，处理器可被配置来确定测定表面的温度变化速率。此外，处理器可被配置来使用温度随测量温度的变化速率来确定浓度。冷却装置可包括具有刚性外壳，所述刚性外壳具有底座、附接到底座的盖子以及穿过盖子的开口。柔性袋可具有的大小和形状被配置来在盖子闭合的情况下配合在外壳内，并在穿过盖子的开口上方暴露袋子，所述袋子包含两种不同物质中的第一种。柔性袋内的小袋可包含两种不同物质中的第二种，小袋被配置来在打开小袋时将第二种物质释放到第一种物质中。

此外，本文描述的测量方法包括：混合进行吸热反应的两种物质；使用混合的物质降低冷却装置的温度；以及用冷却装置接触身体的表面。所述方法包括：降低身体的表面温度并且在温度恢复期间测量从身体吸收或发出的红外辐射。使用所测量的红外辐射来确定身体中物质的浓度。

更具体地说，另一种测量方法包括使用冷却装置，所述冷却装置包含当组合时表现出吸热反应的两种分开的不同物质。所述方法包括：使用冷却装置的组合机构组合两种不同的物质并且使用组合的物质降低冷却装置的温度。使用接触机构，用冷却装置接触受试者身体的测定表面，因此将受试者身体的测定表面的温度降低到较低温度。在使用冷却装置降低测定表面的温度之后，所述方法包括：使用温度测量装置并且在受试者身体的测定表面的温度从较低温度上升期间测量测定表面的温度。使用红外辐射检测器，在温度从较低温度上升期间测量从测定表面发出的或由其吸收的红外辐射。使用数据处理器，使用所测量的测定表面的温度以及所测量的红外辐射来确定受试者身体中物质的浓度。

此外，冷却装置包括刚性外壳，所述刚性外壳包括底座、附接到底座的盖子、以及穿过盖子的开口。柔性袋具有的大小和形状被配置来在盖子闭合的情况下配合在外壳内，并在穿过盖子的开口上方暴露袋子，所述袋子包含两种不同物质中的第一种。柔性袋内的小袋包含两种不同物质中的第二种，小袋被配置来在打开小袋时将第二种物质释放到第一种物质中。冷却装置包括位于刚性外壳的相反侧上的安装边缘，所述安装边缘被配置来将冷却装置安装到测量设备中的适当位置。

通过举例，安装边缘可包括盖子的周向凸缘以及底座的周向凸缘，这两个凸缘在盖子闭合的情况下与彼此重合。

现在参照图1，其描述冰袋(1)的一般构造。

冰袋包括可能通过真空成型由塑料材料制成的两个小容器—外部容器(2)和内部容器(3)。容器(2)的下部腔体包含与水具有吸热化学反应的材料(8)。容器(3)的上部腔体(9)包含水。密封盖(4)具有弹簧加载设计，其具有至少一个椎体(5)以便穿刺容器(3)的底部，从而允许水下排并与在容器(2)中的材料混合。容器(2)、(3)和盖(4)的三个层被热封在一起并形成固体边缘(7)。固体边缘(7)用于将冰袋安装到血糖仪装置上。安全贴纸(6)放置在弹簧盖(4)上，以便避免在拿着和运输期间意外激活冰袋。

现在参照图2，其描述冰袋保持器到血糖仪装置10中的组装。

冰袋保持器被放置到申请号12/883,063和12/101,859中描述的血糖仪装置中。附接的电机(14)可以使塑料圆弧(16)旋转，塑料圆弧(16)在一部分中保持冰袋(18)并另一部分是允许红外辐射穿过的孔隙。圆弧(16)的前缘被定位成位于血糖仪的焦面上。在测量开始之前，电机(14)使圆弧(16)旋转到一个位置，借此冰袋(18)触碰所需的测量点处的皮肤。在预定时间之后，电机(14)使圆弧(16)以在定位圆弧(16)的第二部分并维持所需孔隙的同时移动冰袋(18)远离红外辐射的路径，以便允许测量开始。电机(14)由血糖仪装置的微处理器(12)控制。

现在参照图3，其示出特殊冰袋的另外实施方案。

上部部分60和下部部分62通过真空成型由薄塑料片制成，并且被由薄铝箔制成的阻隔层、诸如部分61分开。上部部分60具有一个或多个突起(即，像剑锥的点)。这三个部分通过例如热封来密封在一起。部分62的腔体充满与水具有吸热化学反应的材料(例如，硝酸铵、硝酸铵钙或尿素)。上部部分60的腔体充满水。为了激活，向上部部分60的顶部施加压力，从而致使剑锥67穿刺铝箔并允许水与硝酸铵、硝酸铵钙或尿素混合，由此产生所需的冷却效果。

现在参照图4A和图4B，分别示出特殊冰袋的另外实施方案的顶视图和截面图。

在这个实施方案中，相对于先前一个(图3)的改变在于：用于穿刺阻隔层64的突出的尖的剑锥66位于上部部分63的外周边上，并且它们比在先前实施方案中描述的剑锥更短且更强(由于通过真空成型制成)。上部部分63密封到下部部分65。激活特殊冰袋的步骤与上文描述的相同。

现在参照图5，其示出冰袋的另外实施方案。

图5示出用于将配合到无创血糖计中的冰袋的新概念。冰袋70具有包含硝酸铵、硝酸铵钙或尿素的外部塑料袋71以及包含水的内部塑料袋72，并且具有穿孔，使得它将轻易撕破。冰袋70的体积配合到可通过真空成型制成的外壳80中。为了激活冰袋70，短暂地向外部袋71施加压力，这将内部袋72撕破并使水与硝酸铵、硝酸铵钙或尿素混合。随后将冰袋插入外壳80中。使用卡扣半部82a和82b将外壳80卡扣封锁到如图5B中所示的组件81中。

现在参照图6，其示出冰袋的另外实施方案。

图6的实施方案与先前实施方案的不同之处在于：具有通过注塑制成的另外塑料部分90。当推动冰袋的上部部分91时，部分90像活塞一样向下移动并穿刺阻隔层部分92、诸如铝箔，并随后将水向下推动到包含硝酸铵、硝酸铵钙或尿素的下部部分93中。

现在参照图7(a)和图7(b)，其示出冰袋保持机构的另外实施方案。

冰袋85通过开口87被插入塑料壳体中的适当位置，并且由机械臂86锁定到位。机械臂86由安装到销96上的弹簧97弹簧加载。在这个位置中，冰袋85的前端98位于装置的焦面处，并且触碰所需区域处的受试者的皮肤。穿过机械臂89的电机88负责将冰袋移动到机构的前部或后部。

在图7(b)中，示出电机使冰袋回缩到后部位置的位置。销95在移动期间撞击机械臂94并被机械臂94的前坡推向侧面，从而推动机械臂86向旁边移动。冰袋随后落下并且使到光学系统的红外辐射通道无阻碍。冰袋前端保持机构的处理保证并维持光学系统对焦的布局。

图8A-8D示出特殊冰袋的另外实施方案，其中180是包括由塑料材料、诸如PVC制成的外部袋181的冰袋。这个袋子容纳硝酸铵、硝酸铵钙或尿素或另一种吸热的或溶解的材料，以及容纳水的内部塑料袋182。内袋182通常具有穿孔以允许通过施加力而容易撕破。

在施加力并摇晃冰袋180之后，将其插入如图8B中所示的外壳185中。外壳185可通过真空成型由PVC制成。外壳185具有开口186以及用于将冰袋按压到开口中的凹入部分188。外壳185是具有允许其如8C中所示闭合的底座183、盖子184、枢轴187和卡扣189的整件。闭壳190具有可穿过开口192直接碰触前额的内部冰袋191。

依照法规，已关于结构和方法特征以或多或少特定的语言描述实施方案。然而，应理解的是，实施方案不限于所示和所述的具体特征。因此，根据等同原则，要求保护在适当解释的所附权利要求书的适当范围内呈任何实施方案形式或变化的实施方案。

附图参考数字表

1 冰袋 85 冰袋 180 冰袋

2 容器 86 臂 181 外部袋

3 容器 87 开口 182 内袋

4 盖 88 电机 183 底座

5 椎体 89 臂 184 盖子

6 安全贴纸 94 臂 185 外壳

7 边缘 95 销 186 开口

8 吸热材料 96 销 187 枢轴

9 腔体 97 弹簧 188 凹入部分

10 血糖仪装置 98 前端 189 卡扣

12 微处理器 190 闭壳

14 电机 191 激活的冰袋

16 圆弧 192 开口

18 冰袋

60 上部部分

61 阻隔层部分

62 下部部分

63 上部部分

64 阻隔层部分

65 下部部分

66 剑锥

67 剑锥

70 冰袋

71 外部袋

72 内部袋

80 外壳

81 组件

82a/b 卡扣

90 活塞部分

91 上部部分

92 阻隔层部分

93 下部部分

Claims (9)

1.一种测量设备，其包括：

冷却装置，其包含当组合时表现出吸热反应以降低所述冷却装置的温度的两种分开的不同物质；

所述冷却装置的组合机构，其被配置来组合所述两种不同物质；

接触机构，其被配置来用所述冷却装置接触受试者身体的测定表面，因此将所述受试者身体的测定表面的温度降低到较低温度，并且在保持所述测量设备指向并对焦于所述测定表面的同时移除所述冷却装置使之不与所述测定表面接触；

温度测量装置，其被配置来在所述受试者身体的测定表面的温度从所述较低温度上升期间测量所述温度；

红外辐射检测器，其被配置来在所述温度上升期间测量从所述受试者身体的测定表面发出或由其吸收的红外辐射；以及

数据处理器，其被配置来使用由所述温度测量装置所测量的所述测定表面的温度以及由所述红外辐射检测器所测量的红外辐射来确定所述受试者身体中物质的浓度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述接触机构包括：

弹簧加载的第一机械臂，所述第一机械臂被配置来保持所述冷却装置并且将所述冷却装置的前端定位在所述测量设备的焦面处；

电机，所述电机通过第二机械臂连接到所述第一机械臂，并且被配置来将由所述第一机械臂保持的所述冷却装置回缩到所述测量设备内的后部位置；以及

销，所述销被配置为在所述冷却装置到达所述后部位置时接触第三机械臂，并且将所述第一机械臂推向旁边，从而释放所述冷却装置。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述冷却装置包括：

刚性外壳，其包括底座、附接到所述底座的盖子、以及穿过所述盖子的开口；

枢轴，其将所述底座连接到所述盖子；

卡扣，其将所述盖子闭合到所述底座，所述刚性外壳与所述底座、所述盖子、所述枢轴和所述卡扣成为整件；

柔性袋，其具有的大小和形状被配置来在所述盖子闭合的情况下配合在所述外壳内，并在穿过所述盖子的所述开口上方暴露所述柔性袋，所述柔性袋包含所述两种不同物质中的第一种；

所述底座的凹入部分，所述凹入部分用于将所述柔性袋通过所述盖子按压到所述开口中；

小袋，其位于所述柔性袋内，所述小袋包含所述两种不同物质中的第二种，所述小袋被配置来在打开所述小袋时将所述第二种物质释放到所述第一种物质中。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述冷却装置包括：

刚性塑料外壳，所述刚性塑料外壳包括包含有与水进行吸热反应的材料的密封下部腔体和包含水的密封上部腔体；

固体边缘，所述固体边缘被配置来将所述冷却装置安装到所述测量设备；

位于所述上部腔体中的一个或多个锋利剑锥；以及

弹簧加载的穿刺机构，所述穿刺机构被配置来在所述锋利剑锥被压下并穿刺所述下部腔体后使所述锋利剑锥返回到其原始位置。

5.根据权利要求3所述的设备，其还包括位于所述刚性外壳的相反侧上的安装边缘，所述安装边缘被配置来将所述冷却装置安装到所述测量装置中。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述安装边缘包括所述盖子的周向凸缘和所述底座的周向凸缘，所述盖子的周向凸缘和所述底座的周向凸缘在所述盖子闭合的情况下与彼此重合。

7.一种测量方法，其包括：

使用冷却装置，所述冷却装置包含当组合时表现出吸热反应的两种分开的不同物质；

使用所述冷却装置的组合机构组合所述两种不同物质；

使用所组合的物质降低所述冷却装置的温度；

使用测量设备的接触机构，用所述冷却装置接触受试者身体的测定表面，并因此将所述受试者身体的所述测定表面的温度降低到较低温度，并且在保持所述测量设备指向并对焦于所述测定表面的同时移除所述冷却装置使之不与所述测定表面接触；

在使用所述冷却装置降低所述测定表面的所述温度之后，使用温度测量装置并且在所述受试者身体的所述测定表面的温度从所述较低温度上升期间测量所述测定表面的所述温度；

使用红外辐射检测器并且在所述温度从所述较低温度上升期间测量从所述测定表面发出的或由其吸收的红外辐射；以及

使用数据处理器，使用由所述温度测量装置所测量的所述测定表面的温度以及由所述红外辐射检测器所测量的红外辐射来确定所述受试者身体中物质的浓度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述冷却装置包括：

刚性外壳，其包括底座、附接到所述底座的盖子、以及穿过所述盖子的开口；

枢轴，其将所述底座连接到所述盖子；

卡扣，其将所述盖子闭合到所述底座，所述刚性外壳与所述底座、所述盖子、所述枢轴和所述卡扣成为整件；

柔性袋，其具有的大小和形状在所述盖子闭合的情况下配合在所述外壳内，并在穿过所述盖子的所述开口上方暴露所述柔性袋，所述柔性袋包含所述两种不同物质中的第一种；

所述底座的凹入部分，所述凹入部分用于将所述柔性袋通过所述盖子按压到所述开口中；

小袋，其位于所述柔性袋内，所述小袋包含所述两种不同物质中的第二种，所述小袋在打开所述小袋时将所述第二种物质释放到所述第一种物质中；以及

位于所述刚性外壳的相反侧上的安装边缘，所述安装边缘将所述冷却装置安装到所述测量设备。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述安装边缘包括所述盖子的周向凸缘以及所述底座的周向凸缘，所述盖子的周向凸缘和所述底座的周向凸缘在所述盖子闭合的情况下与彼此重合，并且其中使用所述接触机构包括：

将弹簧加载的第一机械臂中的所述冷却装置保持为接触所述安装边缘，并且将所述冷却装置的前端定位在所述测量设备的焦面处；

在降低温度后，通过第二机械臂连接到所述第一机械臂的电机将由所述第一机械臂保持的所述冷却装置回缩到所述测量设备内的后部位置；以及

在所述冷却装置到达所述后部位置时使一销接触第三机械臂，并且将所述第一机械臂推向旁边，从而释放所述冷却装置。