用于非侵入式血糖水平估计的便携式设备和方法与流程

用于非侵入式血糖水平估计的便携式设备和方法
1.发明目的
2.本文描述的本发明的目的落入信息和通信技术(ict)的领域内。
3.更具体而言，本发明的目的位于生物医学工程和医疗技术的上下文中，因为它涵盖了用于监控人的生理变量及一般而言其健康状态以及尤其是血糖水平的便携式电子设备的开发。
4.发明背景
5.世界上有4.25亿人患有糖尿病，并且据估计，由于人口增长和老龄化、城市化的增加、肥胖的流行、久坐的生活方式和其他不健康的生活习惯，到2045年，这一数字将增加到6.29亿。十一分之一的成年人患有糖尿病，并且七分之一的孕妇患有妊娠期糖尿病。高效控制这种疾病需要跟踪血糖水平。从血液样本开始测量血糖水平的血糖仪由于其精度是最常用的用于测量血糖的设备。这种方法既痛苦又烦人，尤其是在其中跟踪血糖水平是必要的情况下。为了防止这一问题，近年来已经提出了许多用于非侵入式血糖测量的方法。反向离子导入是基于在置于皮肤表面上的阳极和阴极之间的通过皮肤的小电流流动。在阳极和阴极之间施加电势导致皮肤下的钠离子和氯离子分别向阴极和阳极迁移。不带电荷的分子，诸如葡萄糖，在被离子携带一起对流。这种流动导致间质葡萄糖被运输透过皮肤，从而在阴极处被收集，在阴极由传统传感器测量。该技术的主要缺点是需要长时间暴露在电势下，这通常会导致皮肤中的刺激。基于该技术的专利的两个示例为us6885882和wo2008/120936。阻抗光谱基于多个频率的电流注入和测量身体区域中产生的电压的测量。从葡萄糖对阻抗谱的影响的分析开始，间接执行葡萄糖的测量。基于该技术的专利的一些示例有es2445700、es2582185、wo2007/053963、us2005/0192488、us2016/0007891和us2015/0164387。
6.光学相干层析成像是基于低相干光干涉测量的非侵入式成像测试。获得的干涉图包含关于样本的光学特性的信息，并且更具体而言，包含关于可被用于葡萄糖水平估计的折射率变化的信息。这种方法的主要缺点是其复杂性以及对昂贵和较大设备的需要。此外，它对设备的移动、组织的异质性以及与其他分析物的干扰是敏感的。专利us2007/0027372和us2016/0058347使用了这种方法。
7.偏振测定是基于当偏振光束通过光学活性物质时测量在其上产生的光学旋转的技术。由于皮肤的高散射系数导致光束去极化的事实，大多数研究人员将注意力集中在眼睛的房水上。该方法的一些限制是由于眼睛运动、光线暴露安全标准(以便不会发生损伤)导致的误差，以及当在眼睛中执行测量时的不适。偏振测定被用于专利es2313140、us4014321、ep0534166、us6704588和us6442410。
8.红外热光谱法测量人体因葡萄糖浓度变化而发出的热辐射。该方法具有许多误差源，诸如测量设备的移动、环境温度以及身体和组织温度的变化。us2005/0043630是基于该方法的专利的示例。
9.拉曼光谱基于激光束的使用，激光束诱导溶液中分子的旋转和振荡。经散射光的后续发射受到分子的这一振动的影响，这取决于溶液中溶质的浓度。它的主要缺点是生物
组织会因拉曼系统的强激光而导致损伤。该技术被用于es2093243、es2206610、es2314906、us5448992、us8355767和us2016/0100777。
10.光声光谱法基于使用激光束以激发流体，并且因此生成声学响应。光声信号取决于组织的比热，比热进而取决于葡萄糖浓度。该技术的主要限制是它对化学(其他生物化合物)和物理(温度和压力的变化)干扰的敏感性。ep1346684利用了这种方法。
11.红外光谱法是基于振动分子对红外辐射的吸收。如果分子的振动频率与光波长匹配，它就会从光束中吸收能量。这样，可以根据穿过组织的光强度的变化来估计葡萄糖浓度。作为基本优势，可以强调的是，它是一种完全非侵入式技术，系统组装件简单并且成本相对较低。近红外(nir)光谱范围从700nm到2500nm，而中红外(mir)光谱范围从2500nm到10μm。鉴于本发明基于红外光谱技术，下文对该技术在葡萄糖浓度和其他分析物的估计中的应用的现有技术进行了回顾。
12.包括红外光谱技术的使用的许多文献并未深入探讨实现该技术的方式，诸如cn204318765，并且出于该原因从现有技术的概述中被丢弃。
13.专利cn104970802使用光谱范围在1500nm到3000nm中的近红外光谱，但未指示如何获得葡萄糖值。该设备被集成在手表中，该手表包括微处理器和蓝牙传输模块。此外，它包括用于在行走时估计步数的重力传感器和皮肤温度传感器。
14.专利cn105232055在耳垂上使用1610nm的红外光源。该设备基于具有两条轨迹的光谱测量：一条用于作为参考的光束，而另一条轨迹受身体测量区域上的反射的影响。
15.在文献us2009/004682中描述了用于液体血液样本中葡萄糖的估计的规程。他们使用基于9615到9804nm的波长范围中的红外光的吸收光谱的方法。对于葡萄糖估计，它使用吸收强度的积分和吸收强度的二阶导数的积分，但它没有提及如何获得吸收光谱。专利es2101728也使用了吸收强度的二阶导数，但在包括从1100到1900nm之间的范围中。该文献示出了用于吸收光谱的估计的规程。
16.在us2008/171925中，同时使用从不同源获得的多个波长，测量入射信号和反射信号之间的延迟以便提供葡萄糖水平估计。专利es2133643也使用两个波长用于葡萄糖估计。专利us2017/105663的设备在近红外区域中进行两次光谱测量，并使用卷积函数和蒙特卡罗模拟来拟合数据。
17.ep0869348中描述的装置以三种波长照射测量区域：与葡萄糖分子的oh基团的吸收峰值相关的第一波长(通常1550nm至1650nm)、与nh基团的吸收峰值相关的第二波长(通常1480nm至1550nm)和与ch基团的吸收峰值相关的第三波长(通常1650nm至1880nm)。它借助于多变量分析从收到的辐射开始估计葡萄糖水平。
18.根据ep0807812中示出的规程，低相干光束照射到眼球。从眼球不同深度反射的光束与从能够移动的镜子反射的另一参考光束干涉。所使用的方法使得能够将来自角膜和前房水室(房水)之间的界面的光与来自前房水室和晶状体之间的界面的光分离。根据两个光束的捕获强度来计算房水的光吸收。在不同波长处重复该过程，以便获得房水中的葡萄糖浓度。
19.专利us2005/0107676和wo2006/047273使用宽带红外光源和不同的光学滤波器，以便估计1100到1900nm之间的红外光的吸收光谱。为了避免温度的影响，它们在传感器区域中包括有源温度控制系统。专利us2005/020892和us7299080具有类似的特征，但范围在
1150到1850nm之间。此外，它们使用不同的光纤用于接入不同的检测区域。使用多个探头可将因放置误差引起的对样本光谱的干扰最小化。
20.cn102198004使用卤素灯泡作为红外源，并使用数字信号处理器(dsp)进行葡萄糖估计。这种光源发射的波长范围从600到2500nm，覆盖了葡萄糖和水的吸收波长带。它使用光谱和神经网络以便估计葡萄糖水平。
21.专利gb2531956和wo2015/097190描述了一种用于表征皮肤表层中的分析物(其可以是葡萄糖)的装置。植入到皮肤表层下方的反射器接收穿过身体测量区域的入射辐射，并穿过它将其反射到位于身体外部的传感器。它还使用拉曼光谱的分析方法。此外，为了促进测量区域的毛发生长，指示应用生长因子的可能性。
22.发明cn103344597描述了一种用于估计莲藕中的糖和盐的浓度的方法。它使用中红外光谱技术和模型，该模型从对具有盐和糖浓度为5％、10％、15％、20％的一组样本进行测量开始由最小二乘法校准。专利wo2012/048897示出了一种用于借助于红外区中的样本的吸收光谱对甜菜种子进行分类的方法。
23.专利es2102259描述了一种用于基于光在所研究的生物基质中的传播时间的计算对生物基质中的葡萄糖浓度的分析确定的规程。us2011/0184260中描述的方法使具有不同偏振的两个光源撞击样本，根据每个偏振中捕获的光的比较来估计葡萄糖。相反，es2086969从相对于发射器位于不同距离处的两个探测器中接收的光开始，来表征生物基质中葡萄糖水平的浓度。
24.专利gb2482378描述了用于组织样本中的分析物浓度的非侵入式确定的光学设备和方法。该设备具有两个光学接口，入射光在其上反射，第二个位于样本上。这些接口被布置为以便由于从第一接口反射的光与从所述第二接口反射的光之间的相差而生成干涉图案。us6043492使用两个法布里
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珀罗干涉仪以便获得葡萄糖在近红外区域内的吸收光谱。
25.专利us8629399中描述的方法能够分析生物过程(诸如发酵)的演变。根据这一规程，中红外区域的初始吸收光谱与参考图案相结合，这使得能够在生物过程结束时预测预期光谱。通过比较当前频谱和预期频谱来分析该过程的演变。
26.wo2001/007894保护一种用于确定生物流体中的分析物(白蛋白、胆固醇、葡萄糖、总蛋白、甘油三酯和尿素)浓度的规程，该规程包括以下步骤：在玻璃板上干燥流体的样本，以便在板上产生膜；引导在2500至5000nm之间的红外波长处的红外光束穿过板和膜；以及分析由此获得的光谱，以便确定膜中分析物的浓度。在借助于红外光谱的分析中，吸收光谱法是一种用于确定样本中的一种或多种物质的浓度的分析技术。吸收光谱法是使用称为分光光度计的设备来进行的，其最基本的形式是由光源、样本保持器和检测器形成。文献wo2003076883和us7133710基于分光光度计，分光光度计测量在从1180至2320nm范围中的不同波长。从光源产生的光(入射光)穿过样本到达检测器，检测器测量透射的光量。对于非色散样本，样本的吸光度与照射样本的入射光量除以透过样本透射的光量的对数成正比。入射光是通过测量在没有样本的情况下到达探测器的光量获得的。然而，常见的是，对于透过样本透射的光来说，入射光的强度必须明显大于使探测器饱和所需的光量。
27.补偿探测器饱和的一种方法是使用较小的积分时间(在测量之前探测器暴露于光的时间)用于参考测量。然而，使用不同的积分时间用于样本和参考的测量可能会导致分析物确定中的误差。
28.补偿检测器的饱和的另一种方法是使用光度滤光器来衰减参考光束，这使得到达探测器的入射光的强度降低。专利wo2001/015596描述了一种由聚四氟乙烯(ptfe)和玻璃纤维制成的人工滤光器，其模拟身体某一部分的吸收光谱，并包括血的光谱分量。其他类似专利为us6015610和us5596450。然而，由于温度波动导致的滤光器的任何变化可能影响估计的精度。专利us2003/0174321描述了一种用于包括在600nm到1650nm之间的波长的人工滤光器，该滤光器对温度变化具有稳健性。
29.另一种常用方法是衰减全反射(atr)红外光谱法。在这种方法中，光束撞击晶体。晶体的大小和形状有利于在光束带着信息离开晶体之前进行一系列内部反射。晶体的上表面位于样本(可以是皮肤)的表面上。当红外光束以超过临界角的角度撞击晶体上表面时，光束在晶体内部被完全反射。上表面的每次反射提供关于样本组成的更多信息。
30.反射的光束包括倏逝波，它在很宽的波长范围内穿透样本很短的距离。在其中样本吸收辐射的那些红外光谱区域中，一部分光不会返回到晶体。吸收的光量提供了葡萄糖水平的定量所需的信息。
31.专利wo2001/079818、wo2000/021437、ep1137364、us2005/0137469、us2004/225206、us2003/176775、us2005/0171413和us6362144基于atr方法。在这些文献中，葡萄糖水平的确定从红外光谱的两个特定区域的对比分析开始，一个用作波长在8250和8750nm之间的范围中的参考，另一个用作波长在9500和10000nm之间的范围中的测量。p2001174405是类似于先前发明的发明，但它使用激光产生的单一波长并使用全反射棱镜作为晶体。另一示例是jph11188009，其中使用atr棱镜或光纤。
32.wo2006/079797描述了一种借助于作为红外光源的电加热带、atr波导、波导准直器和光检测器来测量分析物(诸如葡萄糖)的装置。准直器和检测器相对于波导以可调整角度定位。通过将预测算法应用于在不同时间间隔进行的测量，可获得葡萄糖值。温度的影响通过用温度传感器的测量来补偿，并且压力由压力传感器控制。专利wo2016/086448还包括压力传感器作为创新元件，以便使葡萄糖估计值归一化。文献jp2010217097描述了一种光谱仪，其包括中红外区域的光源、atr单元和一组光学带通滤波器，以便检测不同的波长。每个滤光器都是借助于电机致动的棱镜的旋转来激活的。专利cn103919560和cn103919561也基于atr技术，但在这种情况下，反射元件是光纤的末端，其被植入到皮肤之下。位于光纤末端的金属纳米颗粒增强了测量的灵敏度。基于atr的其他文献有jph0856565，它使用包括在8333和11111nm之间的不同波长以便估计流体中的发酵程度；us2003/031597和us7438855b2，其使用atr棱镜和定制校准曲线以便估计葡萄糖浓度；或us2004/0097796。
33.cn101947115描述了一种基于光纤atr来测量人体血液中葡萄糖浓度的植入式系统。在这种情况下，光被分为两个不同的光路：在一个光路中，光借助于atr传感器耦合到光纤，在另一光路中，接收到的光直接用作参考信号。
34.专利wo2002/082990使用基于傅里叶变换的红外光谱技术。这种技术不是将单色光束投射到样本上，而是一次生成包含多个波长的光束，并测量样本吸收的量。该过程重复多次，修改光束以便包含不同波长的组合。最后，计算机从所有测量推断出每个波长处的吸收。借助于傅里叶变换使用红外光谱法技术的其他文献为jp2008/256398，其包括用于消除水产生的噪声的规程；kr2015/0122381，适用于液体介质中的半乳糖和无水半乳糖的估计；us6865408，它集成了创建干涉图的漫反射附件，计算机系统根据该干涉图估计葡萄糖水
平；wo2013/135249，其使用基于傅里叶变换的商用红外光谱仪(日本岛津irprestige
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21/8400s)和安装在派克技术配件(atr
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8200ha)上的atr晶体棱镜作为基础，或cn1194133，其中使用另一种商用光谱仪(nicolet magna ir 750series ii)。
35.发明描述
36.本发明涉及一种用于非侵入式血糖水平估计的设备以及由此种设备使用的方法。该设备优选地由两个设备形成：测量单元和个人监控单元，它们彼此无线通信。
37.该测量单元是一个便携式设备，其被放置在由血管床灌溉的人体区域的皮肤上，并发射两种不同波长的光，其中一种对应于葡萄糖分子在近红外范围内的吸收光谱中的最大吸光度。测量单元还捕获穿过测量区域的光，并且个人监控单元基于该信息来估计血糖水平，从而向用户显示估计的结果。
38.关于用于测量血糖水平的常用设备，血糖计的主要优点是无害且无痛的使用可防止用户产生任何类型的不适或烦恼。此外，可以根据需要多次重复测量。所提出的设备的另一优点是成本低，因为它使用现成的电子元件，并且不需要将增加设备的持续成本的反应条。关于用于自动/半自动监控间质液中葡萄糖的商业临床系统，其主要优点还在于其低成本(不需要增加持续成本的补充物)、安全性(不需要在皮肤下插入可能引起刺激的元件，除了这意味着感染的危险之外)及其精确性，因为它分析血液中的葡萄糖分量，而不是可能会导致误差的间质液中的葡萄糖分量。
39.此外，该设备还具有其他创新特征和技术优点：
40.‑
测量原理基于光电效应，从而该测量是无害的，并且可以根据需要重复多次，而不会给用户带来不适。
41.‑
它是一种能够借助于双向无线通信与外部通信、用于在上游方向将测量集成到电子健康系统中，以及在下游方向进行设备的远程配置和定制的便携式系统。
42.本发明的设备对象基于红外光谱学的技术。与基于该技术的其他建议相比，本发明中描述的设备和方法具有一系列的新颖性和创新性：1)包括关于不受葡萄糖分子的存在的影响的第二波长的比较分析的绝对归一化。2)获取血液的动脉分量，标识所捕获信号中的脉动分量。3)针对光照水平、运动和其他调节因素的波动进行的相对归一化，包括对所捕获信号中连续水平的比较分析。4)取决于人的特定特性和执行测量的环境来定制葡萄糖估计模型。本发明目的的新颖性在随附于本说明书的一组权利要求中表示。
附图说明
43.作为对本文提供的描述的补充，并且出于帮助使本发明的特征更容易理解的目的，根据本发明的优选实践示例性实施例，此种描述附有一组附图，其作为解说而非限制，表示如下：
44.图1示出了本专利的设备对象及其组成设备的基本架构图。
45.图2示出了测量单元的基本架构图。
46.图3示出了测量模块的基本架构图。
47.图4示出了个人监控单元的基本架构图。
48.图5示出了结合测量单元和个人监控单元的单片设备的示图。
49.图6解说了用于非侵入式血糖水平估计的方法。
50.本发明的优选实施例
51.在这里提出的如图1中所示的本发明第一方面的可能实施例中，它具有用于非侵入式血糖水平估计的设备(1)，在优选实施例中，该设备(1)包括由两个单元形成的设备：测量单元(2)和个人监控单元(3)。设备(1)能够与外部服务提供方(21)进行无线和双向通信。
52.该测量单元(2)是便携式设备，其被置于在由血管床灌溉的人体区域的皮肤上，并发射两种不同波长的光，其中一种对应于葡萄糖分子在近红外范围内的吸收光谱中的最大吸光度。测量单元(2)与个人监控单元(3)一起捕获穿过测量区域的光，借助于基于以下条件的计算模型执行血糖水平估计：1)从在每个波长处接收的光量中存在的关系中隔离葡萄糖的影响；2)相关于环境光的影响和关于测量的静态特性(诸如发射的光的水平、组织的特性、光发射器和光电探测器的布置和特征)、或测量区域的影响，以及运动伪影和其他低频噪声源来对估计进行归一化；3)考虑到接收信号的脉动分量，隔离动脉血的影响。在优选实施例中，测量单元(2)包括以下模块，如图2中所示：
53.a)测量模块(4)，其包括用于血糖水平的非侵入式测量的组件；
54.b)第一计算机模块(5)，负责激活测量模块(4)的一些组件以及从测量模块(4)提供的数据开始的与葡萄糖水平估计相关联的处理的第一部分；
55.c)第一通信模块(6)，其负责接收配置命令并发送与第一计算机模块(5)相关联的数据；
56.d)第一数据存储模块(7)，用于在通信故障的情况下临时存储信息，或用于持久记录来自测量单元(2)的信息；
57.e)按钮(8)，用于激活测量单元(2)；
58.进而，测量模块(4)包括以下组件，如图3中所示：
59.a)第一光发射器e1(9)，可从第一计算机模块(5)激活，其波长对应于葡萄糖分子在近红外范围内的吸收光谱中的最大吸光度，该光撞击由血管床灌溉的人体区域(10)的皮肤。在本发明的一个实施例中，使用了对应于950nm的波长，但可使用其他波长。
60.b)位于靠近第一发射器e1(9)的位置并且影响皮肤(10)的相同区域的第二光发射器e2(11)，其也可从第一计算机模块(5)激活，并且波长对应于葡萄糖分子的吸收光谱中的最小吸光度。在本发明的一个实施例中，使用了对应于660nm的波长，但可使用其他波长。
61.c)对第一和第二发射器(9，11)的波长敏感的光电探测器(12)，其产生电流信号s1，电流信号s1的振幅取决于在光电探测器(12)的灵敏度光谱中接收的光的强度。在优选实施例中，光电探测器的灵敏度光谱整合对应于660nm和950nm的波长。
62.d)当信号s1非常弱时，第一放大步骤(13)生成从信号s1放大的电压信号s2。
63.e)第一滤波步骤(14)，其提取信号s2的分量，该分量随着血管床中的动脉血流而变化，从而生成信号s3。在优选实施例中，该步骤借助于具有截止频率的高通滤波器来执行，该截止频率使得与心脏活动相关的脉动分量能够通过。
64.f)当信号s3非常弱时，第二放大步骤(15)，其生成从信号s3开始的经放大信号s4。
65.g)第二滤波步骤(16)，其提取信号s2的与测量中的静止特性(发射的光电平、组织的静止特性、光发射器和光电探测器(12)的布置和特征、或测量区域(10)的影响)相关的分量(这可能因测量而不同)，以及可能的运动伪影和其他低频误差源，从而产生信号s5。在优选实施例中，该步骤借助于具有截止频率的低通滤波器来执行，该截止频率使得与心脏活
动相关的脉动分量不能通过。由测量单元(2)生成的信息以无线方式传送到个人监控设备(3)，它与之保持双向通信链路。可借助于测量设备(2)上的按钮(8)在本地激活测量的开始时间，或借助于从个人监控单元(3)发送命令远程激活测量的开始时间。同样借助于另一命令，可以预先配置将执行自动葡萄糖估计的时刻。
66.在硬件和软件方面具有比测量单元(2)更大能力的个人监控单元(3)中，开发了与葡萄糖水平估计方法相关联的具有最大计算负载的处理部分。处理的多级分布有利于节能并减少计算量。个人监控单元(3)还可以负责处理和管理来自与其连接的其他便携式传感器的信息，这些信息可以与其他生理变量(呼吸节律、心率、ecg、心率变异性、体温、体力活动、跌倒、身体成分、皮肤阻抗和脉搏血氧等)相关。在优选实施例中，个人监控单元(3)包括以下模块，如图4中所示：
67.a)第二通信模块(17)，旨在建立与至少测量单元(2)的双向无线通信。
68.b)第二计算机模块(18)，负责与葡萄糖水平估计相关联的处理的第二部分。还在其中执行用于检测报警情况或应被视为值得注意的情况的算法。
69.c)接口模块(19)，用于显示来自测量单元(2)的信息和来自第二计算机模块(18)的结果，则使用户能够以适应的方式进行交互：触摸(19.a)、视觉(19.b)、听觉(19.c)或语音控制(19.d)等。如果检测到报警事件，则接口(19)包括适配的警告装置(光、声、振动等)。然后，用户可以在管理和查看提供的信息时停用或关闭警报。接口(19)可由两种类型的用户使用：可能发生在家庭环境中的受监控的用户，或可能发生在临床环境中的专业用户。
70.d)第三通信模块(20)，旨在建立与外部服务提供方(21)的双向无线通信。
71.e)第二数据存储模块(22)，其负责在通信故障的情况下临时存储来自个人监控单元(3)的信息，或用于持久记录此类信息，其使得能够在不需要远程连接到外部数据库的情况下未来对其进行访问。
72.在本发明的优选实施例中，个人监控单元(3)是便携式的，但在其他可能的实施例中，它也可以是固定设备。这种设备可以借助于智能手机或平板电脑进行物理实现。
73.测量单元(2)和个人监控单元(3)维护实时定时系统，以便管理测量时刻和操作时间段。该定时系统还负责为每个估计分配执行它们的时刻。个人监控单元(3)负责根据预先制定的计划协调葡萄糖估计的实现，该计划可由专家用户通过设备的接口(19)在本地配置，或通过电子健康系统的远程信息处理服务来远程配置。此类估计将借助于发送命令来在测量单元(2)中激活。基于发送用于定时系统的同步的命令来建立从个人监控单元(3)到测量单元(2)的分层规程。不同的用户，包括专家和受监控用户两者，也可以激活估计的即时执行。可通过测量单元(2)的按钮(8)或个人监控单元(3)的接口(19)执行该即时激活。
74.个人监控单元(3)可以自主方式管理信息，包括报警管理、以对用户而言无缝的方式建立与测量单元(2)和外部服务提供方(21)的通信，以便在电子健康系统中整合信息和警报。
75.用于非侵入式血糖水平估计的设备的结构和功能模块化启用两种可能的配置：分布式配置(1)，其中测量单元(2)与个人监控单元(3)物理分离；以及另一种配置，如图5中所示，其中测量单元(2)与个人监控单元(3)集成在单个设备(23)中。在第二种情况下，两个单元之间的通信可以直接执行或有线(非无线)执行。此外，测量单元(2)和个人监控单元(3)可以共享单片配置(设备(23))中的物理组件，诸如单个计算机模块。
76.在本发明的优选实施例中，第一和第二光发射器e1和e2(9，11)被布置成使得光束穿过相对半透明的身体区域(10)(例如手指)，并被位于身体区域相对侧的光电探测器(12)捕获。第一实施例聚焦于将测量单元(2)结合到对光谱不透明的外壳中，其中光电探测器(12)是对该光谱敏感的，外壳被配置为在测量区域(10)上保持恒定压力。
77.在另一实施例中，也如图1中所示，测量单元(2)包括温度模块(24)，其负责测量测量区域(10)的温度，使得葡萄糖估计模型包含该数据，以便调整因变于温度的系数。
78.除了构成本专利(1)的设备对象的组件和元件外，其特征还在于在用于非侵入式血糖水平估计的方法中，其以分布式方式分为两级执行：测量单元(2)中的第一级处理和个人监控单元(3)中的第二级处理。因此，建立了分布式处理架构和方法体系，这在计算和节能方面是有利的。在计算方面，因为这种多级结构能够补偿两个设备之间的处理负载，以便防止计算过载。在能量方面，因为便携式设备的最高能量消耗与无线地发送数据有关。由于多级处理减少并提取要传送的无线信息，因此有利于节能。
79.所述方法包括以下操作，如图6所示：
80.a)在其中第一和第二光发射器e1和e2(9、11)被停用的预配置时间段p1(25)期间，对参数d1进行估计(28)，作为信号s5的平均值。
81.b)在其中第一光发射器e1(9)被激活，而第二光发射器e2(11)被停用的第二预配置时间段p2(26)期间，对参数d2进行估计(29)，作为信号s5的平均值。
82.c)在同一时间段p2(26)期间，对参数d3进行估计(30)，作为在与心脏活动相关的脉动信号s4中标识的连贯最大值和最小值之间的差值的平均值。
83.d)在其中第二光发射器e2(11)被激活，而第一光发射器e1(9)被停用的第三预配置时间段p3(27)期间，对参数d4进行估计(31)，作为信号s5的平均值。
84.e)在同一时间段p3(27)期间，对参数d5进行估计(32)，作为在与心脏活动相关的脉动信号s4中标识的连贯最大值和最小值之间的差值的平均值。
85.f)从取决于参数d1、d2、d3、d4和d5的模型开始的对血糖水平的估计(33)。该模型通过根据以下两种条件对相对于参数的依赖性进行加权来隔离葡萄糖的影响：葡萄糖分子经受与参数d2和d3中的最大吸光度相关联的光，或经受与参数d4和d5中的最小吸光度相关联的光。环境光对光电探测器(12)的测量的影响在相对于参数d1的依赖性中被加权。与测量中的静止特性(发射的光电平、组织的静止特性、光发射器和光电探测器(12)的布置和特征、或测量区域(10)的影响)相关的信号分量的影响、以及由低频信号生成的可能的运动伪影和其他误差源，在相对于参数d2和d4的依赖性中被加权。该模型隔离动脉血对估计的影响，并消除其他组织的影响，从而对相对于参数d3和d5的依赖性进行加权。血糖水平估计的模型相对于参数d1、d2、d3、d4和d5的依赖性基于可借助于发送命令来远程配置的系数。系数的值借助于定量方法(最小二乘法、遗传算法、群体智能或神经网络)来固定，这将参考研究中的估计的均方误差最小化，其被用作校准方法。作为系数的函数，存在葡萄糖水平估计的三种可能模型：1)通用模型，其中系数的值适于在多个用户中使用该模型；2)定制模型，其中调整系数的值以便针对给定用户优化葡萄糖估计；3)通用且可定制的模型，其包括与用户特定特性(诸如年龄、性别、糖尿病类型)或测量环境相关的其他参数的依赖性。
86.还可选择在用户界面(19)中表示血糖水平估计的方法：文本、图形、听觉等，或其多个选择。此外，该建议增加了基于估计的结果来选择用户的分类方法的可能性。所选的分
类方法将基于血糖水平来建立阈值，这将使用户能够被分为不同的水平，例如：非常高、高、正常、低或非常低。分类的阈值、等级和结果将以与针对估计选择的表示方法(文本、图形、听觉等或其多个选择)相关的方式显示。该分类方法假设了先前的临床知识和分类标准，以便提供关于用户状态并且因此促进其估计和诊断的直接信息。进一步考虑了在用户的不同测量中对葡萄糖估计进行历史跟踪的可能性。此种历史记录将以与所选表示方法(文本、图形、听觉等或其多个选择)相关的方式显示。在每个测量中，可以标识执行估计时的日期和时间。
87.本发明的目的可以包括对测量记录的附加处理，其目的是自动建立测量历史中的趋势、模式和预测，这些趋势、模式和预测可通知给用户。
88.第二计算机模块(18)还实现了用于检测不合需情况的系统，如果检测到，则将产生一系列本地和远程警报，从而使得能够对用户采取预防措施。该系统使用本地或远程可配置指标的库和带有临界值的表格，用于生成与所述指标相关的警报。这些指标可以与特定的血糖估计相关联，但是也可以与对估计历史的趋势、模式和预测的分析相关联。控制报警激活的逻辑和决策规则也可被配置为与一个或多个指标相关。