УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ДЛИНЫ ВОЛНЫ Российский патент 2010 года по МПК G01J3/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для получения из многоволнового источника волны, имеющей выбранную длину.

Предпосылки создания изобретения

Известно, что ближняя инфракрасная область спектра является диапазоном, особо применимым для определения содержания глюкозы в крови методом оптического поглощения. Это объясняется тем, что в этом диапазоне спектр поглощения воды относительно снижен до минимума, и можно легко обнаруживать максимальные уровни содержания глюкозы.

Установлено, что в этом диапазоне применимые волны, на которых происходит максимальное поглощение глюкозы, имеют длину, например, 1200 нм, 1290 нм, 1570 нм, 1650 нм, 2270 нм, 2310 нм и т.д. При этих оптимальных значениях можно с высокой точностью осуществлять контроль содержания глюкозы.

В свою очередь, для определения содержания глюкозы в крови методом оптического поглощения желательно получать и поддерживать эти длины волн, чтобы их можно было использовать для контроля содержания глюкозы в крови у пациентов.

В настоящее время для генерации волн в ближней инфракрасной области спектра с этой целью применяют Акустико-оптический настраиваемый фильтр (AOTF). Настройка AOTF является дорогостоящей и трудоемкой, а применение акустооптики для выбора длин волн в значительной степени зависит от температуры. Это объясняется тем, что изменение температуры приводит к изменению скорости распространения звука, что в свою очередь влияет на длину генерируемых волн. Ясно, что также важна стабильность каждой настроенной длины волны.

Таким образом, существует потребность в создании экономичного средства генерации и получения оптимальных значений длины волны для надежного и точного контроля содержания глюкозы.

Краткое изложение сущности изобретения

Согласно одной из особенностей настоящего изобретения предложено устройство для выбора длины волны, включающее источник волн, обеспечивающий множество волн, переключатель волн, позволяющий выбирать из источника волн волну желаемой длины, и детектор волн для обнаружения волны выбранной длины для последующего использования.

Предпочтительные особенности настоящего изобретения заявлены в зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения и в порядке ссылки включены в описание.

Источником волн предпочтительно является дисковый источник, включающий множество лазерных диодов, каждый из которых настроен на излучение волны одной длины.

Лазерные диоды более предпочтительно расположены по окружности дискового источника.

В первом варианте осуществления дисковый источник выполнен поворачивающимся.

Переключателем волн предпочтительно является дисковый переключатель, дополнительно включающий отверстие, размер и положение которого выбраны таким образом, чтобы через него проходила волна от лазерного диода.

Во втором варианте осуществления дисковый переключатель выполнен поворачивающимся.

Детектором волн предпочтительно является дисковый детектор, имеющий по меньшей мере один детектор волн, расположенный по окружности упомянутого диска, для обнаружения волны источника волн, имеющей выбранную длину.

Детектором волн более предпочтительно является, по меньшей мере, одна волоконно-оптическая головка.

В первом режиме работы каждый лазерный диод совмещают с соответствующей волоконно-оптической головкой и выбирают длину волны путем поворота дискового переключателя таким образом, чтобы ось отверстия совместилась с лазерным диодом, излучающим волну выбранной длины, и волна выбранной длины могла пройти через него для ее обнаружения соответствующей волоконно-оптической головкой.

Во втором режиме работы отверстие дискового переключателя совмещают с волоконно-оптической головкой и выбирают длину волны путем поворота дискового источника таким образом, чтобы лазерный диод, излучающий волну выбранной длины, совместился с осью отверстия, и волна выбранной длины могла пройти через него для ее обнаружения соответствующей волоконно-оптической головкой.

В первом режиме работы дисковый переключатель предпочтительно установлен на валу.

В первом предпочтительном варианте осуществления для выбора длины волны дисковый переключатель поворачивают вручную вокруг оси.

Вал предпочтительно включает средство смещения для удержания дискового переключателя в повернутом положении после выбора длины волны.

Во втором предпочтительном варианте осуществления поворот осуществляется автоматически.

Переключатель предпочтительно соединен с шаговым двигателем, который запрограммирован поворачивать дисковый переключатель на • соответствующий угол для выбора длины волны.

Двигатель более предпочтительно включает таймер для прерывания поворота на определенный период времени до осуществления поворота на следующий угол.

Во втором режиме работы дисковый источник установлен на валу.

В третьем предпочтительном варианте осуществления для выбора длины волны дисковый источник поворачивают вручную вокруг оси.

Вал предпочтительно включает средство смещения для фиксации дискового источника в повернутом положении после выбора длины волны.

В четвертом предпочтительном варианте осуществления поворот осуществляется автоматически.

Дисковый источник предпочтительно соединен с шаговым двигателем, который запрограммирован поворачивать дисковый переключатель на соответствующий угол для выбора длины волны.

Двигатель более предпочтительно включает таймер для прерывания поворота на определенный период времени до осуществления поворота на следующий угол.

В одном из вариантов осуществления волоконно-оптические головки направляют на диагностируемую область на теле пациента, а затем на фотодиод для обработки сигнала.

Краткое описание чертежей

Для обеспечения более полного понимания настоящего изобретения варианты осуществления изобретения лишь в порядке примера описаны со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

на фиг.1 показано предложенное в изобретении устройство в первом рабочем режиме,

на фиг.2 - переключатель согласно второму варианту осуществления,

на фиг.3 - устройство в процессе применения с целью контроля содержания глюкозы,

на фиг.4 - переключатель согласно третьему варианту осуществления,

на фиг.5 - предложенное в изобретении устройство во втором рабочем режиме.

Для облегчения понимания при описании каждого из вариантов осуществления одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

Приложенные чертежи необязательно выполнены в масштабе.

Подробное описание изобретения

Далее рассмотрены предпочтительные варианты осуществления изобретения, примеры которых проиллюстрированы на приложенных чертежах. Хотя изобретение описано применительно к предпочтительным вариантам осуществления, подразумевается, что изобретение не ограничено этими вариантами осуществления. Напротив, предполагается, что изобретение охватывает альтернативы, усовершенствования и эквиваленты, которые могут быть включены в пределы существа и объема изобретения, ограниченные прилагаемыми притязаниями. Кроме того, для обеспечения полного понимания настоящего изобретения в следующем далее подробном описании настоящего изобретения приведены многочисленные конкретные подробности. Тем не менее, для специалиста, обладающего обычными знаниями в данной области техники, ясно, что настоящее изобретение может быть практически реализовано без этих конкретных подробностей. В других случаях опущено подробное описание известных способов, процедур, компонентов и признаков во избежание излишнего затруднения понимания особенностей изобретения.

На фиг.1 показано устройство 100 для получения волны выбранной длины согласно первому варианту осуществления изобретения.

Устройство 100 включает источник 10 волн, переключатель 20 волн и детектор 30 волн. Назначение устройства состоит в том, чтобы пользователь мог выбирать волну из многоволнового источника желаемой длины. Затем эту волну желаемой длины направляют на выбранную диагностируемую область на теле пациента с целью контроля содержания глюкозы в крови, как это описано далее.

Источник волн

Показанный источник 10 волн имеет множество лазерных диодов или светоизлучающих диодов 11-17, расположенных по или вблизи окружности дискового источника 18. Дисковый источник может быть поворачивающимся и рассмотрен при описании второго режима работы изобретения. Каждый лазерный диод способен излучать волну одной длины из числа волн, на которых происходит максимальное поглощение глюкозы, как это описано выше. Например, лазерный диод 11 способен излучать на волне оптимальной длины 1200 нм и т.п. Лазерные диоды расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, а угол поворота между первым лазерным диодом и следующим зависит от желаемого числа волн (или каналов). Как показано на фиг.1, используют 12 каналов и, следовательно, 12 лазерных диодов, каждый из которых излучает на одной волне оптимальной длины. В данном случае угол поворота между первым лазерным диодом 11 и вторым лазерным диодом 12 составляет 30°. Тем не менее, если желательно использовать 24-канальное устройство, угол поворота между каждым из лазерных диодов составит 15°. Ясно, что существуют неограниченные возможности адаптировать данную структуру к числу каналов.

Детектор волн

Детектор 30 волн состоит из множества волоконно-оптических головок 31-37 на дисковом детекторе 38. Расположение волоконно-оптических головок на дисковом детекторе 38 аналогично расположению лазерных диодов на дисковом источнике 18. Взаимосвязь между источником волн и детектором волн рассмотрена далее при описании двух режимов работы.

Переключатель

Переключатель 20 имеет форму дискового переключателя 21, который может быть поворачивающимся, и расположен между источником 10 волн и детектором 30 волн. Дисковый переключатель 21 имеет отверстие 22, размер и положение которого выбраны таким образом, чтобы через него проходил избирательный луч лазерного диода для его обнаружения соответствующей волоконно-оптической головкой.

Режимы работы

Первый режим работы

В первом режиме работы дисковый детектор 38 и дисковый источник 18 зафиксированы относительно друг друга. Каждая волоконно-оптическая головка расположена на одной прямой с конкретным лазерным диодом. Как показано на фиг.1, лазерный диод 11 совмещен с волоконно-оптической головкой 31, а лазерный диод 12 совмещен с волоконно-оптической головкой 32 и так далее. Поскольку дисковый источник 18 и дисковый детектор 38 зафиксированы относительно друг друга, конкретный лазерный диод всегда совмещен с соответствующей волоконно-оптической головкой. Например, лазерный диод 11 обнаруживает волоконно-оптическая головка 31. Таким образом, ясно, что в случае использования 12-канального источника волоконно-оптические головки разнесены на 30° друг от друга. Тем не менее, если необходимо 24-канальное устройство, волоконно-оптические головки будут разнесены на 15° друг от друга.

Таким образом, при необходимости получения волны конкретной длины переключатель 20 поворачивают до тех пор, пока отверстие 22 не окажется совмещенным между выбранным источником волн и соответствующей волоконно-оптической головкой. Поскольку переключатель 20 имеет только одно отверстие, ясно, что через него в любой момент времени может проходить волна только одной длины. Все остальные волны не будут обнаружены соответствующей волоконно-оптической головкой, так как их не пропускает дисковый переключатель 21. За счет этого в любой момент времени для обнаружения пропускается волна только одной длины.

Например, как показано на фиг.1, поскольку в первом режиме работы дисковый источник 18 и дисковый детектор 38 зафиксированы относительно друг друга, когда отверстие 22 поворачивают вокруг вала 23 для совмещения с лазерным диодом 11, излучающим на волне длиной 1200 нм, эта волна проходит через отверстие и ее обнаруживает волоконно-оптическая головка 31. Все остальные волны не будут пропущены, так как их поглощает переключатель. Ясно, что за счет этого переключатель позволяет пользователю "выбирать" волну желаемой длины для использования при контроле содержания глюкозы в крови.

В одном из вариантов осуществления предусмотрено средство смещения (не показано на чертежах) для удержания положения переключателя после выбора волны желаемой длины посредством поворота переключателя. Средство смещения может быть выполнено в виде разжимаемого зажима, который разжимают, когда желательно осуществить поворот, в результате чего поворачивающийся дисковый переключатель 21 может быть повернут вокруг вала 23. После осуществления желаемого поворота зажим фиксируют, чтобы удерживать положение дискового переключателя, и получают волну желаемой длины, которую обнаруживает соответствующая волоконно-оптическая головка.

В другом варианте осуществления, показанном на фиг.2, поворот переключателя 20 осуществляется автоматически. В этом варианте осуществления переключатель 20 соединен с шаговым двигателем 40 и может быть запрограммирован поворачиваться на каждый соответствующий угол для выбора длины волны. Например, при использовании 12 лазерных диодов (т.е. 12 каналов), для различения волны второй длины от волны первой длины необходим поворот на 30°. Дополнительно может быть предусмотрен таймер, чтобы прерывать поворот на определенный период времени до осуществления поворота на следующий угол (для выбора волны следующей длины). Это прерывание является полезным, поскольку запаздывание во времени позволяет осуществлять выборку данных на основании показаний, получаемых для каждой волны выбранной длины.

В процессе работы обнаруживаемые волны проходят через оптическую головку. Волоконно-оптические головки соединяют волоконным волноводом и направляют на диагностируемую область на теле пациента, а затем на общий фотодиод для обработки сигнала с помощью процессора сигналов.

На фиг.3 показано все устройство в процессе применения, включая источник 10 волн, переключатель 20 и детектор 30 волн. Лазерные диоды (светоизлучающие диоды) питаются от общего источника 50 питания. После выбора волны желаемой длины, например, 1290 нм, ее обнаруживает соответствующий детектор или волоконно-оптическая головка. Волоконно-оптические провода 39 соединяют волноводом и направляют волну требуемой длины на заданный участок 60 контроля. На этом участке может находиться диагностируемая область тела пациента, например, ноготь, и выбранная волна проникает через ноготь и затем ее направляют на фотодиод 61 для последующей обработки сигнала с помощью процессора сигналов 62. После получения показаний переключатель 20 поворачивают в положение выбора волны следующей желаемой длины для обработки сигнала. Поворот может осуществляться вручную или автоматически с использованием шагового двигателя, как это описано ранее.

Второй режим работы

Во втором режиме работы дисковый переключатель 21 и дисковый детектор 21 зафиксированы относительно друг друга. Как показано на фиг.5, в этом режиме работы дисковый источник 18 способен поворачиваться вокруг вала 23. При этом детектор волн может иметь только одну волоконно-оптическую головку 31, расположенную на одной прямой с отверстием 22 дискового переключателя 21.

При использовании дисковый источник 18 поворачивают до тех пор, пока первый лазерный диод 11 не окажется на одной прямой с отверстием 22 дискового переключателя 21. В этом положении волоконно-оптической головкой 31 может быть обнаружена волна первой длины. Для перехода к волне следующей длины дисковый источник 18 поворачивают до тех пор, пока второй лазерный диод 12 не окажется на одной линии с отверстием 22 и волоконно-оптической головкой 31. Поворот дискового источника 18 может осуществляться вручную или автоматически, как это описано ранее. Таким способом из многоволнового источника также может быть выбрана длина волны.

Таким образом, ясно, что переключатель позволяет пользователю "выбирать" волну желаемой длины для использования при контроле содержания глюкозы в крови.

В другом варианте осуществления переключателя, показанном на фиг.4, отверстие имеет форму выемки 24, размеры которой выбраны таким образом, чтобы пропускать волну выбранной длины.

Варианты осуществления изобретения были представлены лишь в порядке примера, и в них могут быть внесены усовершенствования в пределах объема изобретения, ограниченного прилагаемыми притязаниями.

Изобретение относится к устройству для получения из многоволнового источника волны, имеющей выбранную длину. Устройство содержит источник волн, обеспечивающий множество волн и выполненный в виде дискового источника, включающего множество лазерных или светоизлучающих диодов, переключатель волн, позволяющий выбирать из источника волн волну желаемой длины, и детектор волн для обнаружения волны выбранной длины для последующего использования и является экономичным средством генерации и получения оптимальных значений длины волны для надежного и точного контроля содержания глюкозы. 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для выбора длины волны, включающее:
источник волн, обеспечивающий множество волн, при этом источником волн является дисковый источник, включающий множество лазерных диодов или светоизлучающих диодов, каждый из которых способен излучать волну одной длины,
переключатель волн, позволяющий выбирать из источника волн волну желаемой длины, и
детектор волн для обнаружения волны выбранной длины для последующего использования.

2. Устройство для выбора длины волны по п.1, в котором лазерные диоды расположены по окружности дискового источника.

3. Устройство для выбора длины волны по п.1, в котором дисковый источник выполнен поворачивающимся.

4. Устройство для выбора длины волны по п.1, в котором переключателем волн является дисковый переключатель, дополнительно включающий отверстие, размер и положение которого выбраны таким образом, чтобы через него проходила волна от лазерного диода.

5. Устройство для выбора длины волны по п.4, в котором дисковый переключатель выполнен поворачивающимся.

6. Устройство для выбора длины волны по п.1, в котором детектором волн является дисковый детектор, имеющий, по меньшей мере, один детектор волн, расположенный по окружности упомянутого диска, для обнаружения волны источника волн, имеющей выбранную длину.

7. Устройство для выбора длины волны по п.1, в котором детектором волн является, по меньшей мере, одна волоконно-оптическая головка.

8. Устройство для выбора длины волны по п.4, в котором в первом режиме работы каждый лазерный диод совмещают с соответствующей волоконно-оптической головкой и выбирают длину волны путем поворота дискового переключателя таким образом, чтобы ось отверстия совместилась с лазерным диодом, излучающим волну выбранной длины, и волна выбранной длины могла пройти через него для ее обнаружения соответствующей волоконно-оптической головкой.

9. Устройство для выбора длины волны по п.4, в котором во втором режиме работы отверстие дискового переключателя совмещают с волоконно-оптической головкой и выбирают длину волны путем поворота дискового источника таким образом, чтобы лазерный диод, излучающий волну выбранной длины, совместился с осью отверстия и волна выбранной длины могла пройти через него для ее обнаружения соответствующей волоконно-оптической головкой.

10. Устройство для выбора длины волны по п.8, в котором дисковый переключатель установлен на валу.

11. Устройство для выбора длины волны по п.8, в котором для выбора длины волны дисковый переключатель поворачивают вручную вокруг оси.

12. Устройство для выбора длины волны по п.10, в котором вал включает средство смещения для удержания дискового переключателя в повернутом положении после выбора длины волны.

13. Устройство для выбора длины волны по п.8, в котором поворот осуществляют автоматически.

14. Устройство для выбора длины волны по п.8, в котором переключатель соединен с шаговым двигателем, который запрограммирован поворачивать дисковый переключатель на соответствующий угол для выбора длины волны.

15. Устройство для выбора длины волны по п.14, в котором двигатель дополнительно включает таймер для прерывания поворота на определенный период времени до осуществления поворота на следующий угол.

16. Устройство для выбора длины волны по п.9, в котором дисковый источник установлен на валу.

17. Устройство для выбора длины волны по п.9, в котором для выбора длины волны дисковый источник поворачивают вручную вокруг оси.

18. Устройство для выбора длины волны по п.16, в котором вал включает средство смещения для удержания дискового источника в повернутом положении после выбора длины волны.

19. Устройство для выбора длины волны по п.9, в котором поворот осуществляют автоматически.

20. Устройство для выбора длины волны по п.9, в котором дисковый источник соединен с шаговым двигателем, который запрограммирован поворачивать дисковый источник на соответствующий угол для выбора длины волны.

21. Устройство для выбора длины волны по п.20, в котором двигатель дополнительно включает таймер для прерывания поворота на определенный период времени до осуществления поворота на следующий угол.

22. Устройство для выбора длины волны по п.7, в котором волоконно-оптические головки направляют на диагностируемую область на теле пациента и затем на фотодиод для обработки сигнала.