Устройство для измерения концентрации глюкозы в крови

Полезная модель относится к области медицины, а именно к неинвазивному измерению концентрации глюкозы в крови человека. Концентрацию глюкозы в крови определяют с помощью измерительного устройства, путем облучения кровеносных сосудов электромагнитным излучением с использованием лазерной спектрофотометрии с ближним инфракрасным излучением и регистрацией сигналов флюоресценции и комбинационного рассеяния от молекул глюкозы. Устройство для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови, содержит источник инфракрасного излучения, оптическую систему, размещенную на штанге и закрепленное за ней под углом 45° к направлению светового потока полупрозрачное зеркало, выполненное с возможностью разделения светового потока на проходящий луч и опорный луч, перпендикулярный направлению потока, фотоприемник проходящего луча, фотоприемник опорного луча и измерительный электронный блок, соединенный с дисплеем, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя блоками светофильтров, один из блоков светофильтров установлен между источником инфракрасного излучения и оптической системой, второй блок светофильтров установлен перед фотоприемником проходящего луча. При этомиспользуют электромагнитное излучение с длиной волны в диапазоне 0.6÷1.2 мкм от полупроводникового диодного лазера. 1 ил.

Полезная модель относится к области медицины, а именно к неинвазивному измерению концентрации глюкозы в крови человека.

Известно устройство (RU 2122208), содержащее источник излучения, прижатый к поверхности биологической ткани, оптический блок, фотоприемник и измерительный электронный блок, соединенный с дисплеем. В известном устройстве по неинвазивному измерению концентрации глюкозы в крови предлагается изготовление прибора по схеме измерения спектрограммы излучения путем регистрации интегрального спектра излучения возбужденных молекул биологической ткани фотопарой (лазерный излучатель-фотодетектор) и сравнение полученного интегрального спектра излучения молекул биологической ткани со спектром излучения калибровочной крови в виде цифрового кода в памяти микрокомпьютера. Однако предлагаемой аппаратуры в схеме прибора для определения концентрации глюкозы в крови недостаточно, т.к. в таком приборе отсутствует аппаратурные элементы, которые должны произвести вычитание интегрального спектра излучения молекул биологической ткани, не входящих в состав исследуемой крови, что, естественно, приведет к неточному значению измеряемой величины концентрации глюкозы в крови.

Также известно устройство (RU 2279250), в котором для определения концентрации глюкозы в биологической ткани используется спектрометрический метод анализа рассеянного света, прошедшего биологическую ткань и создавшего за счет флуоренсенции среды возбужденные состояния молекул биологической ткани, в том числе и возбужденные светом молекулы глюкозы. В результате светового возбуждения молекул ткани происходят переизлучения этих молекул в резонансные световые кванты, соответствующие электронным переходам каждой из этих молекул. Устройство для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови содержит источник излучения, установленный с возможностью прижатия к поверхности биологической ткани, оптический блок, фотоприемник и измерительный электронный блок, соединенный с дисплеем, при этом оптический блок включает металлическую штангу, вдоль оси которой выполнен канал для установки каретки, на переднем торце которой жестко закреплен источник излучения в виде лазерного светодиода с излучением в диапазоне 340-640 нм, установленные вдоль оси штанги металлическую диафрагму, с возможностью прижатия к противоположной стороне биологической ткани, оптическую систему, состоящую из длиннофокусной и короткофокусной линз с совмещенными фокусами для получения плоскопараллельного пучка света, закрепленное под углом 45° к оси штанги

полупрозрачное зеркало, выполненное с возможностью разделения светового потока на проходящий луч, параллельный оси штанги, и опорный луч, перпендикулярный оси штанги, при этом по ходу проходящего луча установлены прозрачная стеклянная кювета с водным раствором глюкозы и фотоприемник для регистрации прошедшего через нее излучения, а по ходу опорного луча установлены прозрачная стеклянная кювета с водой и фотоприемник для регистрации прошедшего через нее излучения, при этом фотоприемник соединены через соответствующие усилители с измерительным электронным блоком.

Недостатком этого устройства, выбранного за прототип, является наличие кювет из хрупкого кварцевого стекла с водным раствором глюкозы и с водой, что может вызвать выход устройства из строя при падении.

Поэтому задачей полезной модели является повышение надежности устройства и точности неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови.

Согласно полезной модели технический результат достигается за счет того, что в устройстве для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови, содержащем как и прототип, источник инфракрасного излучения, установленный с возможностью прижатия к поверхности биологической ткани, оптическую систему, размещенную на штанге, закрепленное за оптической системой под углом 45° к направлению светового потока полупрозрачное зеркало, выполненное с возможностью разделения светового потока на проходящий луч и опорный луч, перпендикулярный направлению потока, фотоприемник проходящего луча, фотоприемник опорного луча и измерительный электронный блок, соединенный с дисплеем, в отличие от прототипа устройство снабжено двумя блоками светофильтров, один из блоков светофильтров установлен между источником инфракрасного излучения и оптической системой, второй блок светофильтров установлен перед фотоприемником проходящего луча.

Введение двух блоков светофильтров позволяет проводить измерения не только сигнала флюоресценции, как это реализовано в прототипе, но также регистрировать деформацию спектров поглощения воды в присутствии глюкозы, а также сигнал комбинационного рассеяния от молекул глюкозы. Измерение указанной совокупности спектральных характеристик позволяет существенно увеличить чувствительность определения уровня глюкозы в крови, а также существенно упростить конструкцию.

В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием и чертежом, на котором изображена блок-схема полезной модели, где 1 - источник ИК излучения, 2 - первый блок светофильтров, 3 - линза, 4 - полупрозрачное зеркало, 5 - фотоприемник для измерения интенсивности опорного сигнала, 6 - первый световод, 7 - биологическая ткань (кожа), 8 - второй световод, 9 - второй блок светофильтров, 10 - фотоприемник для

измерения интенсивности проходящего через биологическую ткань сигнала, 11 - устройство обработки сигнала, 12 - дисплей.

Устройство для измерения концентрации глюкозы состоит из оптического и измерительного электронного блоков. Оптический блок содержит светодиод 1 с лазерным излучением в ИК диапазоне 600-1200 нм, первый блок светофильтров 2, через который проходит лазерное излучение определенных длин волн, в частности на длине волны 1060 нм для измерения спектров поглощения глюкозы, оптическую линзу для фокусировки лазерного излучения 3, полупрозрачное зеркало 4 для разделения падающего светового потока, при этом часть сигнала идет на фотоприемник 5 для измерения интенсивности излучения лазера, другая часть по световоду 6 попадает на кожный покров, после прохождения полупрозрачного зеркала 4 часть светового сигнала идет на световод 6, который прижимаю к поверхности биологической ткани, после прохождения потока через биологическую ткань излучение попадает на световод 8, далее через блок светофильтров 9, присоединенный к световоду 8, излучение попадает на фотоприемник 10, регистрирующий излучение после прохождения световым потоком биологической ткани, полученный сигнал попадает в измерительный электронный блок, после чего конечный результат выдается на дисплей.

Параметры основных элементов прибора по неинвазивному измерению концентрации глюкозы в крови:

Лазерный источник света: мощность - 10 мВт, длина волны - 1060 нм (ИК свет).

Фоторегистрирующие датчики: чувствительность - не менее 10^-3 мВт.

Устройство для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови, содержащее источник инфракрасного излучения, оптическую систему, размещенную на штанге, закрепленное за оптической системой под углом 45° к направлению светового потока полупрозрачное зеркало, выполненное с возможностью разделения светового потока на проходящий луч и опорный луч, перпендикулярный направлению светового потока, фотоприемник проходящего луча, фотоприемник опорного луча и измерительный электронный блок, соединенный с дисплеем, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя блоками светофильтров, один из блоков светофильтров установлен между источником инфракрасного излучения и оптической системой, второй блок светофильтров установлен перед фотоприемником проходящего луча.