Наинвазивный непрерывный контроль за уровнем глюкозы в крови
Формула / Реферат
Устройство для неинвазивного непрерывного определения концентрации анализируемого вещества в ткани, основанное на измерениях спектральных линий испускания, характерных для анализируемого вещества в ткани тела человека в инфракрасной области спектра излучения, естественно испускаемого барабанной перепонкой в виде тепла, содержащее ушной вкладыш для введения в наружный слуховой проход, включающий в себя детекторное средство инфракрасного излучения, имеющее оптический фильтр инфракрасного излучения и детектор, чувствительный в инфракрасной области теплового излучения тела человека, для непрерывного выявления спектральных линий испускания, причем основание детектора выполнено с возможностью установления проводящего контакта с телом человека, а ушной вкладыш соединен с электронной схемой, микрокомпьютером и дисплеем для образования, расчета и высвечивания на дисплее электрического сигнала от детектора для демонстрации численного значения концентрации анализируемого вещества.
Текст
1 Предпосылки изобретения Область изобретения Настоящее изобретение относится к спектроскопическому способу непрерывного измерения изменений концентрации глюкозы в крови человека с использованием неинвазивной методики, которая не требует взятия образца из организма для исследования. Оно включает способ и устройство для непрерывного обнаружения инфракрасного излучения, естественно излучаемого телом человека, посредством использования детектора инфракрасного излучения с комбинацией соответствующих фильтров или других детекторно-фильтрующих устройств для измерения интенсивности спектральных линий испускания, характерных для анализируемого вещества в организме, в инфракрасной области спектра, испускаемого в виде тепла. Предшествующий уровень техники Современное состояние способов измерения уровня сахара в биологических жидкостях или пищевых продуктах, фруктах и других сельскохозяйственных продуктах требует взятия образца из объекта во время процесса исследования. Имеются специальные устройства для определения уровня глюкозы в крови у людей,больных диабетом. В этих способах используется небольшой образец крови, полученный из прокола в пальце. Кровь помещается на полученные химическим способом полоски, которые вставляются в портативный прибор, который анализирует их и обеспечивает измерение уровня глюкозы в крови. Больные диабетом должны сделать прокол в пальце для взятия крови с целью контроля уровня глюкозы у них, и некоторым из них приходится делать это много раз в день. Таким образом, имеется необходимость в непрерывном неинвазивном контроле за уровнем глюкозы в крови для использования при контроле за регулируемым резервуаром инсулина (таким как инсулиновый насос или искусственная поджелудочная железа) в имплантатах или автоматических системах контроля инсулина. Для исключения боли при взятии крови, а также для исключения источника потенциальной инфекции были изобретены неинвазивные оптические способы измерения уровня сахара в крови. В них используются методы поглощения,передачи, отражения или люминесценции для спектроскопического анализа концентрации глюкозы в крови, и они описаны во многих патентах, перечисленных в части "Противопоставленные ссылки" этого патента. Другие патенты для неинвазивного анализа уровня глюкозы в крови основаны на различных спектроскопических, электрохимических и акустических способах измерения скорости. В патентах США 5,515,847 и 5,615,672, выданных Braig et al., показан способ и устройство для контроля уровня глюкозы,этилового спирта и других содержащихся в кро 002288 2 ви веществ неинвазивным образом. Измерения производятся с помощью контроля за поглощением инфракрасного излучения желаемым веществом в крови в длинноволновом диапазоне инфракрасного излучения, где вещество, содержащееся в крови, имеет сильный и выявляемый спектр поглощения. Энергия инфракрасного излучения с большой длиной волн, испускаемого человеком в виде тепла, контролируется и используется в качестве источника энергии инфракрасного излучения для измерения поглощения инфракрасного излучения определенным содержащимся в крови веществом при длине волн инфракрасного излучения, характерных для поглощения этих содержащихся веществ. Измерения предпочтительно синхронизированы с систолой и диастолой сердечного цикла так,что участие в генерировании сигнала вен и тканей (которые не пульсируют) может исключаться, когда учитывается соотношение выявленных сигналов. Термодатчик для измерения внутренней температуры человека у предплечья или в другом снабженном сосудами образовании также используется при поправке измерения концентрации содержащегося в крови вещества на зависимые от температуры эффекты. В патенте США 5,666,956, выданномBuchert, показано устройство и способ для неинвазивного контроля содержания веществ в тканях организма человека с помощью измерения инфракрасного излучения тела, например,спектральных линий испускания, характерных для веществ, анализируемых в тканях. Он основан на открытии, что естественное инфракрасное излучение, испускаемое телом человека,особенно из барабанной перепонки (которая имеет свойства полости идеального излучателя),модулируется состоянием излучающей ткани. Спектральная эмиссионная способность инфракрасного излучения человека из барабанной перепонки состоит из спектральной информации о веществах, анализируемых в крови. Эта спектральная эмиссионная способность измеряется в виде тепла, излучаемого телом. Она состоит из полосы и линий спектра излучения,характерных для анализируемого вещества в тканях, и может находиться в прямой корреляции с концентрацией вещества, анализируемого в крови, например, концентрацией глюкозы. Устройства неинвазивного измерения глюкозы в крови, согласно предшествующему уровню техники, содержат множество подходов и показывают важность проблемы. Еще ни одно из этих устройств не поступило на рынок. Некоторые авторы изобретений заявляют, что разработанные приборы дают точные показания уровня глюкозы в крови и могут использоваться для контроля в домашних условиях больными диабетом. Эти устройства имеют ограничения,связанные с использованием близкого к инфракрасному спектру света для измерения поглощения, передачи или отражательной способно 3 сти; в этой области спектра можно наблюдать интерференцию поглощения от других химических компонентов. Анализы, основанные только на одной или двух длинах волн, могут быть неточными, если в крови имеется алкоголь или любое другое вещество, которое поглощает при тех же частотах. Кроме того, эти анализы могут отвергаться вследствие ошибок прибора, образцов, дающих выбросы (образцы со спектрами,которые отличаются от установки калибровки),физиологических различий между людьми(пигментация кожи, толщина пальца). Способы близкой к инфракрасной спектроскопии должны сочетаться с совершенными математическими и статистическими методиками для различения не глюкозных источников и для выделения слабой спектральной характеристики глюкозы. Другим ограничением этих типов устройств для исследования глюкозы является то, что должна проводиться их индивидуальная калибровка для каждого пользователя. Необходимость индивидуальной калибровки возникает в результате различной комбинации содержания воды, содержания жира и содержания белка у людей,которые вызывают изменения поглощения близкого к инфракрасному свету. Поскольку количество глюкозы в организме меньше, чем одна тысячная часть от количества других химических веществ (и все они обладают поглощением в спектре, близком к инфракрасному),различия содержания этих компонентов, существующее среди людей, может сделать мало вероятной универсальную калибровку. В других неинвазивных, но также косвенных способах и устройствах, предпринимается попытка определить содержание глюкозы в крови с помощью измерения содержания глюкозы в поте, слюне, моче или слезах. Эти измерения, которые могут быть достаточно надежными с точки зрения химического анализа, не определяют уровень глюкозы в крови ввиду сложной и не всегда четко определенной связи между уровнем глюкозы в крови и концентрацией глюкозы в других биологических жидкостях. Другие изобретенные способы, подобные измерениям звуковой скорости в крови, являются не очень надежными ввиду отсутствия четко установленной и прямой связи с уровнем глюкозы в крови. За исключением патентов США 5,515,847 и 5,615,672 Braig et al. и патента США 5,666,956 Buchert, ни один из описанных выше способов и устройств для неинвазивного измерения глюкозы крови или других биологических компонентов организма человека не исследуют тот факт, что тело человека естественным образом испускает очень сильные электромагнитные сигналы в микрометровом диапазоне длины волн. Неинвазивные оптические способы, уже изобретенные для определения сахара,используют методы поглощения, передачи, отражения, люминесценции или рассеивания в 4 близких к инфракрасному или в инфракрасных областях спектра для спектроскопического анализа концентрации глюкозы в крови. Поскольку при стандартных спектроскопических способах для определения концентрации биологических компонентов организма человека с использованием ряда технических подходов необходим источник электромагнитного излучения с определенной длиной волн и средство обнаружения полученного в результате переданного, поглощенного люминесцентного излучения, после того как оно подвергнется взаимодействию с изучаемой средой, например, кровью или другой тканью. Устройства для обнаружения инфракрасного излучения имелись в продаже для измерения температуры объектов. Инфракрасная термометрия используется в промышленности для дистанционного измерения процессов и температуры оборудования. В медицине эти способы применяются для измерения температуры пациентов без физического контакта. Можно измерить температуру кожи пациента или, более надежно, температуру пациента с помощью количественного определения инфракрасного излучения, испускаемого барабанной перепонкой. Известно, что барабанная перепонка находится в отличном положении для измерения температуры тела, потому что она разделяет свое кровоснабжение с гипоталамусом, центром регуляции внутренней температуры организма. В случаях применения барабанного термометра используется ухо. Он вставляется в наружный слуховой проход так, чтобы детекторное устройство было достаточно охвачено с тем, чтобы множественные отражения излучения от барабанной перепонки превращали наружный слуховой проход в полость абсолютно черного тела, полость с коэффициентом излучения, теоретически равным единице. Таким образом, датчик может получить четкое изображение барабанной перепонки и ее кровеносных сосудов для определения количества инфракрасного излучения, испускаемого барабанной перепонкой пациента. Закон Планка устанавливает связь между интенсивностью излучения, спектральным распределением и температурой абсолютно черного тела. По мере повышения температуры возрастает энергия излучения. Энергия излучения меняется в зависимости от длины волн. С увеличением температуры максимальная величина распределения коэффициента излучения сдвигается в сторону коротких длин волн, и излучение происходит в широкой полосе спектра длины волн. Общая энергия, излучаемая абсолютно черным телом и измеряемая бесконтактным инфракрасным термометром, является результатом общей энергии, испускаемой по всем длинам волн. Она пропорциональна интегралу уравнения Планка для всех длин волн. Она описана в физике законом Stefan - Boltzman. 5 В ряде патентов США описана различная концепция и устройство барабанных бесконтактных термометров. Можно сослаться на патент США 4,790,324, выданный G.J. O'Наrа; патенты США 4,932,789 и 5,024,533, выданные Shunji Egawa et al.; патенты США 4,797,840 и 5,178 ,464, выданные J. Fraden; патент США 5,159,936, выданный М. Yelderman et al.; патент США 5,167,235, выданныйA.R. Seacord et al.; и патент США 5,169,235,выданный Н. Tominaga et al. В этих патентах описаны различные технические подходы, касающиеся стабилизации и калибровки таких бесконтактных термометров. В продаже имеется несколько таких термометров. Они включаютSquare, Suite G, San Diego, CA 92121-3248 и другие устройства, такие как Thermoscan PROLT для клинического применения и ушной термометр "Gentle Temp" model МС-502, выпускаемый OMRON Healthcare Inc., 300 LakeviewParkway, Vernon Hills, IL 60061. Сущность изобретения Главной задачей настоящего изобретения является предоставление устройства и способа для неинвазивных непрерывных измерений концентрации глюкозы в крови, которые могут анализировать спектральные линии испускания в области пальцевых отпечатков естественного испускания глюкозы в инфракрасной области спектра. Другой задачей настоящего изобретения является предоставление устройства для неинвазивного непрерывного определения концентрации глюкозы в крови. Указанное устройство в форме комплекта дистанционного датчика,установленного в наружный слуховой проход субъекта, непрерывно измеряет интенсивность испускания спектральной полосы испускания глюкозы в крови в инфракрасной области спектра. Еще одной задачей этого изобретения является предоставление методики выявления присутствия молекул глюкозы в организме человека посредством непрерывных измерений интенсивности испускания по характерным полосам анализируемого вещества в инфракрасной области спектра с использованием способа не дисперсионной корреляционной спектроскопии. Еще одной задачей этого изобретения является предоставление устройств и способов непрерывного измерения испускаемого телом человека электромагнитного излучения, которое было спектрально модифицировано присутствием глюкозы, с использованием фильтра отрицательной корреляции для выявления указанного излучения в инфракрасной области спектра. Еще одной задачей этого изобретения является предоставление устройств и способов непрерывного измерения испускаемого телом 6 человека электромагнитного излучения, которое спектрально модифицировано присутствием глюкозы в крови, с использованием узкополосных фильтров и/или фильтров нейтральной плотности для выявления указанного излучения в инфракрасной области спектра. Еще одной задачей этого изобретения является установление соотношения постоянно измеряемой спектральной характеристики испускания с концентрацией глюкозы в крови. Настоящие изобретения построены на факте, что тело человека естественно испускает сильное электромагнитное излучение в микрометровой длине волн и основано на открытии,что указанное излучение состоит из спектральной информации об анализируемом в крови веществе (например, глюкозе) или о другом анализируемом в ткани веществе и может находиться в прямой связи с концентрацией анализируемого в крови вещества (например, глюкозы) или другого анализируемого в ткани вещества. Это спектрально значительное испускание,которое показывает спектральную зависимость концентрации глюкозы в крови, измеряется детектором инфракрасного излучения, входящим в комплект дистанционного датчика, установленный в наружный слуховой проход субъекта. Тело человека испускает сильное электромагнитное излучение, основанное на законе физики, который утверждает, что все объекты испускают инфракрасное излучение, а дозы и спектральные характеристики инфракрасного излучения объекта определяются их абсолютными температурами, а также свойствами и состояниями объекта. Закон Планка определяет связь между интенсивностью излучения, спектральным распределением и температурой абсолютно черного тела следующим образом:Wo(,T) - спектральная излучательная способность (Вт/см 2 мкм),Т - абсолютная температура черного тела[К], - длина волны излучения [мкм],с - скорость света = 2,998 х 1010 [см/с],h - константа Планка = 6,625 х 10-34 [Втс 2],k - константа Больцмана = 1,380 х 10-23 [Вт с/К]. По мере роста температуры энергия излучения увеличивается, как показано на фиг. 1. Энергия излучения меняется в зависимости от длины волн. Максимальная величина распределения излучательной способности сдвигается в сторону коротких длин волн с возрастанием температуры, и излучение происходит в широкой полосе спектра длины волн. Отношение спектральной излучательной способности W(,T) при конкретной длине волн излучения не черного тела излучателя к спектральной излучательной способности Wo(,T) 7 черного тела при той же длине волн и температуре называется монохроматической излучательной способностью Еслипостоянна для всех длин волн, то этот вид тела может быть назван серым телом. Обычно в природе мы имеем много материалов,чьи свойства близки к свойствам серого тела. Например, ткань кожи человека имеет общую излучательную способность, равную приблизительно 0,986. Для барабанной перепонки, которая очень хорошо снабжается кровью и имеет очень тонкую кожную ткань, проницаемую для инфракрасного излучения, монохроматическая излучательная способность будет модулироваться спектральной характеристикой кровяной ткани, и на нее будет влиять состав крови. Закон Кирхгоффа (Kirchhoff) подтверждает, что для всего тела при одинаковой температуре и при одинаковой длине волн коэффициент поглощения А равен монохроматической излучательной способности . Таким образом, можно сделать вывод, что спектральные характеристики поглощения крови при различном содержании глюкозы (или другого анализируемого вещества), показанные на фиг. 2, будут изменять излучательную способность барабанной перепонки. Это делает возможным измерение концентрации анализируемого вещества (например, глюкозы) в крови в спектральных линиях испускания,характерных для анализируемого вещества в крови, испускаемых телом человека в виде тепла. Излучение от тела человека обладает информацией о спектральных характеристиках объекта и определяется по абсолютной температуре тела, по свойствам и состояниям излучающей ткани тела. Можно измерить излучение от кожи тела человека или, более надежно, количественно определить инфракрасное излучение от барабанной перепонки. Известно, что барабанная перепонка находится в отличном положении для измерения, например, температуры тела, потому что она разделяет свое кровоснабжение с гипоталамусом, центром регуляции внутренней температуры организма. Барабанный термометр измеряет общую интенсивность инфракрасного излучения с использованием уха. Он вставляется в наружный слуховой проход так, чтобы детекторное устройство было достаточно охвачено с тем, чтобы множественные отражения излучения от барабанной перепонки превращали наружный слуховой проход в полость черного тела, полость с коэффициентом излучения, теоретически равным единице. Таким образом,датчик может получить четкое изображение барабанной перепонки и ее кровеносных сосудов для определения количества инфракрасного излучения, испускаемого барабанной перепон 002288 8 кой пациента. Это инфракрасное излучение спектрально модифицируется тканью при сравнении с теоретическим излучением черного тела, как показано выше в законах Планка и Кирхгоффа. Таким образом, инфракрасное излучение имеет спектральные характеристики, например,крови в барабанной перепонке. Это позволяет измерять концентрацию содержащихся в крови веществ с помощью спектрального анализа инфракрасного излучения, испускаемого в естественных условиях телом человека. Спектральные характеристики, включенные в электромагнитное излучение тела человека, содержат информацию по всем компонентам ткани. В устройстве согласно изобретению спектральные характеристики различных компонентов ткани будут разделяться с использованием концепции метода не дисперсионной корреляционной спектроскопии. Он основан на применении соответствующих фильтров, помещенных перед детектором инфракрасного излучения. Электрический сигнал на выходе из детектора инфракрасного излучения создает измеряемую величину, пропорциональную концентрации анализируемого вещества, и может показать, например, концентрацию глюкозы в кровяной ткани. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет собой график, показывающий спектральные изменения интенсивности и спектра длины волн инфракрасного излучения в зависимости от температуры черного тела в диапазоне физиологических температур тела человека. Фиг. 2 представляет собой спектр поглощения инфракрасного излученияb) высушенной крови человека с высоким уровнем содержания глюкозы;c) высушенной крови человека с низким уровнем содержания глюкозы;d) дифференциального спектра между высоким и низким уровнем содержания глюкозы в высушенной крови человека. Фиг. 3 представляет собой упрощенное схематическое изображение одного варианта реализации устройства согласно изобретениюb) анализирующее электронное микрокомпьютерное устройство и дисплей. Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение детекторного устройства инфракрасного излучения согласно вариантам реализации изобретенияc) вид сверху детекторного устройства с одиночным элементом;d) вид сверху детекторного устройства с двойным элементом. Описание предпочтительного варианта реализации Настоящее изобретение направлено на устройство и способ непрерывного неинвазивного выявления концентрации анализируемых веществ в тканях организма человека, например,глюкозы в крови, с использованием естественно происходящего инфракрасного излучения тела человека в микрометровой области спектра. Устройство изобретения будет осуществлять непрерывное измерение инфракрасного излучения, испускаемого в естественных условиях телом человека. Это инфракрасное излучение содержит спектральную информацию об испускающей ткани тела. Термометр суммарного излучения измеряет общую энергию инфракрасного излучения от тела по всем длинам волн инфракрасного спектра без спектрального распознавания. В случае устройства согласно изобретению, сигнал от детектора пропорционален интенсивности спектра излучения, испускаемого телом и проходящего через фильтр со спектральной характеристикой анализируемого вещества, например, глюкозы в крови. В другом варианте реализации изобретения интенсивность спектра инфракрасного излучения, испускаемого телом, проходит через фильтр со спектральными характеристиками, которые не включают полосы спектра анализируемого вещества. Он устанавливает эталонную точку для более точных измерений. Фиг. 1 представляет собой график, показывающий спектральные характеристики черного тела для различных температур в пределах физиологического диапазона температур тела человека в изучаемой области спектра инфракрасного излучения. На фиг. 2 а показан спектр поглощения инфракрасного излучения D-глюкозы. Устанавливая фильтр для линий существенного испускания анализируемого вещества в одном из окон детектора инфракрасного излучения, и используя соответствующий ослабляющий фильтр для компенсации различия общей интенсивности,поглощенной первым фильтром, устройство измерит концентрацию глюкозы в теле человека, испускающем естественное электромагнитное излучение в области спектра инфракрасного излучения. На фиг. 2b показан спектр инфракрасного излучения высушенной крови с высоким уровнем содержания глюкозы, а на фиг. 2 с - высушенной крови с низким уровнем содержания глюкозы. Дифференциальный спектр кривой b и кривой с показан на фиг. 2d. Кривая на фиг. 2d представляет собой спектр разности между высоким и низким уровнем содержания глюкозы в высушенной крови. Эти спектральные характеристики поглощения повлияют на эмиссионную способность излучения человека. 10 На фиг. 3 а и 3b показана упрощенная схема варианта реализации устройства изобретения. Инфракрасное излучение от целевого объекта 1, такого как барабанная перепонка тела человека, оптически принимается комплектом дистанционного датчика, вставленного в наружный слуховой проход человека. Датчик инфракрасного излучения содержится внутри дистанционного комплекта ушного вкладыша 2,который соединен с электронным анализирующим блоком 3 с помощью кабеля или с помощью телеметрического приемопередающего устройства. Устройство состоит из ушного вкладыша 2 для введения в наружный слуховой проход с детекторным устройством датчика инфракрасного излучения и электронным анализирующим блоком 3, состоящим из электронной схемы с микрокомпьютером 4 и устройством дисплея 5. Комплект ушного вкладыша 2 может необязательно состоять из телеметрической передающей электронной схемы, тогда как электронный анализирующий блок 3 может необязательно состоять из телеметрической принимающей электронной схемы. Детекторное устройство инфракрасного излучения состоит из комплекта 6 оптических фильтров инфракрасного излучения и детектора 7 инфракрасного излучения, чувствительного в инфракрасной области излучения тела человека. Этот детектор инфракрасного излучения (детектор 7) может быть любого типа, известного в этой области,который позволяет проводить непрерывное измерение энергии инфракрасного излучения,включая датчик с термоэлементом. Этот датчик генерирует электрический выходной сигнал,который характеризует принимаемое инфракрасное излучение. Электронная схема с микропроцессором 4 и устройство дисплея 5 должны стабилизировать зависимые от температуры части устройства, компенсировать изменения температуры окружающей среды, сопоставлять,рассчитывать и затем высвечивать на дисплее концентрацию анализируемого вещества по измерениям спектральной интенсивности инфракрасного излучения, испускаемого телом. Электронная схема с микропроцессором 4 может быть необязательно соединена непосредственно с регулируемым резервуаром инсулина, таким как инсулиновый насос или искусственная поджелудочная железа для устройства автоматического контроля подачи инсулина. Детекторное устройство инфракрасного излучения состоит, например, из одиночного элемента из серии типа датчика с термоэлементом PS20, PL82 или РС 1 от Meggitt Avionics Inc.,Manchester, NH, с одной областью измерения 8,покрытой силиконовым окном 9 с фильтром длинного прохождения (для прохождения только инфракрасного излучения, которое соответствует излучению в диапазоне внутренней температуры тела человека), как схематически показано на фиг. 4 а и 4 с. Датчик излучения с тер 11 моэлементом представляет собой совокупность термопар двух последовательно соединенных различных металлов. Активные или "горячие" спайки детекторов покрыты слоем черни для эффективного поглощения излучения, тогда как эталонные или"холодные" спайки поддерживаются при температуре среды, окружающей основание 16 детектора 7. Поглощение излучения областью, покрытой слоем черни, вызывает подъем температуры горячих спаек, в сравнении с холодными спайками. Разница температуры вызывает создание в детекторе разности потенциалов. Холодная спайка, соединенная с основанием 16 детектора 7 может также быть термически соединена датчиком эталонной абсолютной температуры, например, термистором. Передняя часть области, измеряющей инфракрасное излучение, покрыта фильтром 10 полосы пропускания инфракрасного излучения со спектральной характеристикой, значимой для линий испускания измеряемого анализируемого вещества. Основание 16 датчика или корпус, прикрепленный к холодным спайкам, находится в тепловом контакте с телом,например, с наружным слуховым проходом. Инфракрасное излучение от барабанной перепонки 1 после прохождения через фильтр 10 полосы пропускания освещает горячую спайку, вызывая подъем температуры горячей спайки. Холодная спайка в тепловом контакте с основанием 16 и тело, имеющее относительно большую тепловую массу, устанавливает эталонные точки, в сравнении с которыми измеряется инфракрасное излучение, спектрально модифицированное изменениями концентрации анализируемого вещества. В другом варианте реализации изобретения детекторное устройство состоит, например, из двойного элемента из серии типа датчика с термоэлементами Р 62D, PL64D от Meggitt Avionics Inc.,Manchester, NH, с двумя чувствительными областями 11 и 12, покрытыми силиконовым oкном 13 с фильтром длинного прохождения (для прохождения только инфракрасного излучения, которое соответствует испусканию в диапазоне внутренней температуры тела человека), как схематически показано на фиг. 4b и 4d. Один из чувствительных элементов 11 покрыт фильтром 14 отрицательной корреляции, когда другая чувствительная область 12 покрыта соответствующим ослабляющим фильтром 15, который не имеет полос спектра, характерных для измеряемого анализируемого вещества. Спектрально модифицированное инфракрасное излучение, например, из барабанной перепонки 1, освещает оба окна, одно с отрицательным коррелирующим фильтром 14, который блокирует излучение в полосах испускания для анализируемого вещества, содержание которого предполагается измерить, и другое, которое проходит через фильтр 15 нейтральной плотности, способный блокировать излучение одинаково при всех длинах волн в интересующем диапазоне. Это - для компенсации общего ослабления отрицательным коррелирующим фильтром в первой чувствительной области. Две чувствительные области 11 и 12 детектора 7, вид 12 сверху которых показан на фиг. 4d, соединены так,что их выходные сигналы вычитаются. Разность интенсивности излучения между двумя путями излучения обеспечивает меру, пропорциональную концентрации анализируемого вещества. Холодные спайки обоих комплектов термоэлементов, соединенных с основанием 16, удерживаются в тепловом контакте с наружным слуховым проходом тела, как схематически показано на фиг. 3 а. Это стабилизирует общий сигнал на выходе из детектора 7 и делает его независимым от температуры окружающей среды. Электрический сигнал от детектора затем направляется по кабелю или с помощью дистанционного приемопередающего устройства к анализирующему электронному микрокомпьютерному устройству 4 и дисплею 5, как показано на фиг. 3b. Интенсивность этого сигнала пропорциональна разности спектров, измеренной с помощью детектора, и, следовательно, пропорциональна концентрации адаптируемого вещества в организме. В другом варианте реализации изобретения детекторное устройство состоит из узкополосного фильтра со спектральным испусканием, характерным для глюкозы в крови в чувствительной области (11 или 12) перед одним из окон и из соответствующего ослабляющего фильтра или другого узкополосного фильтра со спектральной характеристикой при длине волн, не чувствительной к концентрации анализируемого вещества перед другим окном. Две чувствительные области 11 и 12 детектора 7, вид сверху которого показан на фиг. 4d, соединены так, что их выходные сигналы вычитаются. Разность интенсивности излучения между двумя путями излучения с различными узкополосными фильтрами обеспечивает меру, пропорциональную концентрации анализируемого вещества. Холодная спайка обоих комплектов термоэлементов, соединенных с основанием 16, находится в тепловом контакте с наружным слуховым проходом тела. Это стабилизирует общий выходной сигнал от детектора 7 и делает его независимым от окружающей температуры. Блок дисплея устройства будет играть решающую роль во время повседневных рабочих сеансов и будет высвечивать на дисплее концентрацию глюкозы в крови для измерений у больных с диабетом. Компьютер может также хранить информацию для сохранения данных измерения уровня глюкозы у пациента. Варианты реализации настоящего изобретения предназначены только служить примерами, и специалисты в этой области смогут внести изменения и модификации без отхода от сущности настоящего изобретения. Все такие изменения и модификации будут в пределах диапазона притязаний настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для неинвазивного непрерывного определения концентрации анализируемого вещества в ткани, основанное на измерениях спектральных линий испускания, характерных для анализируемого вещества в ткани тела человека в инфракрасной области спектра излучения, естественно испускаемого барабанной перепонкой в виде тепла,содержащее ушной вкладыш для введения в наружный слуховой проход, включающий в себя детекторное средство инфракрасного излучения,имеющее оптический фильтр инфракрасного излу 14 чения и детектор, чувствительный в инфракрасной области теплового излучения тела человека, для непрерывного выявления спектральных линий испускания, причем основание детектора выполнено с возможностью установления проводящего контакта с телом человека, а ушной вкладыш соединен с электронной схемой, микрокомпьютером и дисплеем для образования, расчета и высвечивания на дисплее электрического сигнала от детектора для демонстрации численного значения концентрации анализируемого вещества.
МПК / Метки
МПК: A61B 6/00
Метки: наинвазивный, глюкозы, контроль, крови, уровнем, непрерывный
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-2288-nainvazivnyjj-nepreryvnyjj-kontrol-za-urovnem-glyukozy-v-krovi.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Наинвазивный непрерывный контроль за уровнем глюкозы в крови</a>