ДИОДНОЕ ЛАЗЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ГЛИКЕМИИ Российский патент 2012 года по МПК G01N21/31 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к неинвазивному измерению гликемии и, в частности, к неинвазивному измерению гликемии с помощью диодного лазерного устройства.

Уровень техники

В уровне техники известны патентые документы US 6151516 А, JP 2004166775 A и JP 10258036 A, в которых описаны различные варианты осуществления, в которых палец пациента помещают в устройство, выполненное с возможностью измерения гликемии в крови пациента, в частности, путем испускания светового излучения посредством светодиодов в направлении пальца, помещенного в устройство, и путем обработки выходного сигнала, генерируемого детектором, в виде фотодиода, который принимает световое излучение, испущенное свтодиодами, когда оно ослаблено после прохождения через палец.

Однако эти известные варианты осуществления оказались в целом дорогостоящими в отношении конструкции и трудоемкими в отношении измерения гликемии в крови пациента путем обработки выходного сигнала, генерируемого детектором.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является предоставление устройства для неинвазивного измерения гликемии, обеспечивающего преимущества и ощутимые технические результаты в сравнении с известными в уровне техники решениями и вариантами осуществления, в частности данное устройство способно определять простым и быстрым способом величину гликемии в крови пациента.

Данная задача и преимущества достигаются устройством, охарактеризованным в независимом пункте 1 формулы изобретения, выполненным с возможностью определения величины гликемии без прокалывания кожи и без забора пробы крови пациента, при этом устройство содержит:

- два диодных лазерных источника для испускания соответствующих лазерных лучей, при этом упомянутые два лазерных источника работают в частотном диапазоне от 500 до 1000 нм с диапазоном мощности от 0,01 до 100 мВ;

- фотодиодный датчик для приема лазерных лучей, испущенных двумя диодными лазерами;

- четырехсекционную диафрагму для размещения пальца пациента и

- дисплей,

при этом устройство имеет первую конфигурацию, в которой:

рычаг, открывающий четырехсекционную диафрагму, приводится в действие при помещении пальца пациента в устройство;

устройство имеет вторую конфигурацию, в которой:

- диафрагма выполнена с возможностью закрывания посредством пружины при отпускании рычага, определяя тем самым центрированное положение пальца вне зависимости от его размеров в фокусе двух лазерных лучей, испущенных двумя лазерными диодами и направленными на фотодиоды упомянутого датчика;

устройство имеет третью конфигурацию, в которой:

- устройство выполнено с возможностью включения пациентом при активации оптического барьера, управляющего запуском двух лазерных диодов, посредством продвижения пальца; и

устройство имеет четвертую конфигурацию, в которой:

- фотодиоды датчика выполнены с возможностью считывания двух величин лазерного излучения, полученных в результате селективного поглощения лазерных лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, присутствующими в крови пациента; и

- эти величины в аналоговой форме поступают в процессор, который после их стабилизации выполнен с возможностью оцифровывания и нормализации этих величин, выделения из них показателей с верхними значениями, проведения усреднения и определения с помощью определенного алгоритма текущей величины гликемии, которая далее выводится на дисплей устройства,

при этом в селективном поглощении лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемом гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, гликозилированный гемоглобин выступает в качестве контрольного параметра, чтобы получить совершенно точные величины гликемии,

упомянутые две величины лазерного излучения, полученные в результате селективного поглощения, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, рассчитываются с учетом связи друг с другом, за счет чего результаты измерений гликемии обладают совершенной точностью вне зависимости от толщины и цвета кожи, а также толщины пальца пациента.

Данная задача также достигается способом, охарактеризованным в независимом пункте 4 формулы изобретения, для определения величины гликемии без прокалывания кожи и без забора пробы крови пациента.

Наилучшие варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи

Как показано на чертеже, устройство выполнено с использованием двух диодных лазерных источников, традиционных волоконных источников или волоконных источников с доставкой лекарственного вещества, питание на которые подается посредством электрической системы, если устройство выполнено в виде стационарного, или с помощью (перезаряжаемых) аккумуляторных батарей для портативного карманного устройства.

Два диодных лазерных источника работают в диапазоне от 500 до 1000 нм с диапазоном мощности от 0,01 до 100 мВт.

Лучи, генерируемые этими двумя лазерными диодами, проходят через оптический конденсатор и при приведении в действие переключателя испускаются на ноготь, на кожу или даже на пробу крови.

Фотодиодный датчик или центральный процессор (CPU) считывает величину энергии излучения, «изымаемой» гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, присутствующими в крови. Эта величина преобразуется в величину гликемии для данного момента времени и выводится на дисплей устройства.

Устройство выполнено с возможностью сохранения в памяти до 5000 этих величин.

Устройство оборудовано кабельным интерфейсом, инфракрасной связью и связью по технологии Bluetooth для соединения с персональным компьютером (PC) и передачи на него данных.

Устройство позволяет определять величину гликемии без прокалывания кожи и без забора пробы крови.

Если говорить подробнее, при использовании настоящего устройства пациент просто должен поместить палец в устройство, приводя в действие рычаг, который открывает четырехсекционную диафрагму.

Далее, после того как рычаг отпущен, пружина позволяет диафрагме закрыться, определяя тем самым центрированное положение пальца вне зависимости от его размеров в фокусе двух лазерных лучей, направленных на фотодиоды (лазерное устройство отвечает требованиям безопасности класса 1).

В устройстве используются два диодных лазерных источника от 500 до 1000 нм.

Пациент включает устройство, и продвижение пальца активирует оптический барьер, управляющий запуском лазеров.

Затем фотодиоды считывают величины лазерного излучения, полученные в результате селективного поглощения двух лазерных лучей, энергии излучения, поглощаемой гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, присутствующими в крови в пальце.

Далее эти величины в аналоговой форме поступают в процессор, который после стабилизации системы оцифровывает и нормализует эти величины, выделяет из них показатели с верхними значениями, проводит усреднение, определяет связность между ними и с помощью определенного алгоритма определяет величину гликемии для данного момента времени.

Устройству требуется лишь несколько секунд, чтобы определить текущую величину гликемии.

Поскольку этот способ является абсолютно безболезненным и неинвазивным, он может использоваться для проведения ряда замеров гликемии, даже в течение очень короткого отрезка времени, для мониторинга изменений во времени, проверки эффективности терапии, построения кривых гликемии для новорожденных, более старших детей, взрослых и пожилых людей.

Величины сохраняются по порядку (до 5000 оценочных значений), и содержимое памяти может выводиться на дисплей посредством двух ползунковых переключателей.

Устройство имеет вход USB, кабель для соединения с PC, a также снабжено программным обеспечением для визуализации данных и их обработки.

Таким образом, устройство легко приводится в действие путем нажатия пусковой кнопки.

В действительности достаточно поместить палец в отверстие в устройстве и запустить систему центрирования, чтобы автоматически получить спустя несколько секунд величину гликемии, которая будет отображена на экране устройства с указанием даты и времени проведения каждого измерения, а также порядкового регистрационного номера.

Кроме того, селективное поглощение лучей двух диодных лазеров глюкозой плазмы и гликозилированным гемоглобином, выступающим в качестве контрольного параметра, позволяет получить совершенно точные величины гликемии.

Две величины рассчитываются с учетом связи друг с другом, поэтому результаты измерений обладают совершенной точностью вне зависимости от толщины и цвета кожи, а также толщины самого пальца.

Подробное описание изобретения

Для пояснения признаков, которые характеризуют предложенное устройство с точки зрения его конструкции и работы, далее приведено подробное описание изобретения, в полной мере согласованное с признаками изобретения, содержащимися в формуле изобретения.

Устройство для определения величины гликемии без прокалывания кожи и без забора пробы крови согласно изобретению содержит:

- два диодных лазерных источника для испускания соответствующих лазерных лучей, при этом упомянутые два лазерных источника работают в частотном диапазоне от 500 до 1000 нм с диапазоном мощности от 0,01 до 100 мВ;

- фотодиодный датчик для приема лазерных лучей, испущенных двумя диодными лазерами;

- четырехсекционную диафрагму для размещения пальца пациента и

- дисплей.

Более того, применение и работа упомянутого устройства включают в себя этапы, на которых:

- помещают палец в устройство, приводя тем самым в действие рычаг, открывающий четырехсекционную диафрагму;

- отпускают рычаг для закрывания диафрагмы посредством пружины, определяя тем самым центрированное положение пальца вне зависимости от его размеров в фокусе двух лазерных лучей, испускаемых двумя лазерными диодами и направленными на фотодиоды упомянутого датчика;

- включают устройство, при этом продвижение пальца активирует оптический барьер, управляющий запуском двух лазерных диодов;

- считывают посредством фотодиодов датчика две величины лазерного излучения, полученные в результате селективного поглощения лазерных лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, присутствующими в крови пациента; причем

- эти величины в аналоговой форме поступают в процессор, который после их стабилизации оцифровывает и нормализует эти величины, выделяет из них показатели с верхними значениями, проводит усреднение и с помощью определенного алгоритма определяет текущую величину гликемии, которая далее выводится на дисплей устройства,

при этом в селективном поглощении лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемом гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, гликозилированный гемоглобин выступает в качестве контрольного параметра, чтобы получить совершенно точные величины гликемии,

упомянутые две величины лазерного излучения, полученные в результате селективного поглощения, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, рассчитывают с учетом связи друг с другом, за счет чего результаты измерений гликемии обладают совершенной точностью вне зависимости от толщины и цвета кожи, а также толщины пальца пациента.

Изобретение относится к неинвазивному измерению гликемии. Устройство выполнено с использованием двух диодных лазерных источников, традиционных волоконных источников или волоконных источников с доставкой лекарственного вещества, питание на которые подается посредством электрической системы, если устройство выполнено в виде стационарного, или с помощью (перезаряжаемых) аккумуляторных батарей для портативного карманного устройства. Два лазерных источника работают в диапазоне от 500 до 1000 нм с диапазоном мощности от 0,01 до 100 мВт. Лучи проходят через оптический конденсор и при приведении в действие переключателя испускаются на ноготь, на кожу или даже на пробу крови. Фотодиодный датчик или CPU считывает величину энергии, «изымаемой» гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы. Эта величина преобразуется в величину гликемии для данного момента времени и выводится на дисплей устройства. Изобретение позволяет просто и быстро определить величину гликемии в крови пациента. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для определения величины гликемии без прокалывания кожи и без забора пробы крови, содержащее:
- два диодных лазерных источника для испускания соответствующих лазерных лучей, при этом упомянутые два лазерных источника работают в частотном диапазоне от 500 до 1000 нм с диапазоном мощности от 0,01 до 100 мВ;
- фотодиодный датчик для приема лазерных лучей, испущенных двумя диодными лазерами;
- четырехсекционную диафрагму для размещения пальца пациента; и
- дисплей,
при этом устройство имеет первую конфигурацию, в которой:
- рычаг, открывающий четырехсекционную диафрагму, приводится в действие при помещении пальца пациента в устройство;
устройство имеет вторую конфигурацию, в которой:
- диафрагма выполнена с возможностью закрывания посредством пружины при отпускании рычага, определяя тем самым центрированное положение пальца, вне зависимости от его размеров, в фокусе двух лазерных лучей, испущенных двумя лазерными диодами и направленными на фотодиоды упомянутого датчика;
устройство имеет третью конфигурацию, в которой:
- устройство выполнено с возможностью включения пациентом при активации оптического барьера, управляющего запуском двух лазерных диодов, посредством продвижения пальца; и
устройство имеет четвертую конфигурацию, в которой:
- фотодиоды датчика выполнены с возможностью считывания посредством двух величин лазерного излучения, полученных в результате селективного поглощения лазерных лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, присутствующими в крови пациента; и
- эти величины в аналоговой форме поступают в процессор, который после их стабилизации выполнен с возможностью оцифровывания и нормализации этих величин, выделения из них показателей с верхними значениями, проведения усреднения и определения, с помощью определенного алгоритма, текущей величины гликемии, которая далее выводится на дисплей устройства,
при этом в селективном поглощении лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемом гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, гликозилированный гемоглобин выступает в качестве контрольного параметра, чтобы получить совершенно точные величины гликемии,
упомянутые две величины лазерного излучения, полученные в результате селективного поглощения, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, рассчитываются с учетом связи друг с другом, за счет чего результаты измерений гликемии обладают совершенной точностью вне зависимости от толщины и цвета кожи, а также толщины пальца пациента.

2. Устройство по п.1, в котором текущая величина гликемии определяется за несколько секунд, с использованием совершенно безболезненного и неинвазивного способа, в связи с чем он может использоваться для получения ряда замеров гликемии, даже в течение очень короткого отрезка времени, для мониторинга изменений во времени, проверки эффективности терапии, построения кривых гликемии для новорожденных, более старших детей, взрослых и пожилых людей,
при этом величины сохраняются по порядку до 5000 оценочных значений, и содержимое памяти выводится на дисплей посредством двух ползунковых переключателей,
причем устройство имеет вход USB, кабель для соединения с PC, а также снабжено программным обеспечением для визуализации данных и их обработки.

3. Устройство по п.1 или 2, при этом устройство легко приводится в действие путем нажатия пусковой кнопки, причем достаточно поместить палец пациента в отверстие в устройстве и запустить систему центрирования, чтобы автоматически получить спустя несколько секунд величину гликемии, которая отображается на экране устройства с указанием даты и времени проведения каждого измерения, а также порядкового регистрационного номера.

4. Способ определения величины гликемии без прокалывания кожи и без забора пробы крови, с помощью устройства, содержащего:
- два диодных лазерных источника для испускания соответствующих лазерных лучей, при этом упомянутые два лазерных источника работают в частотном диапазоне от 500 до 1000 нм с диапазоном мощности от 0,01 до 100 мВ;
- фотодиодный датчик для приема лазерных лучей, испущенных двумя диодными лазерами;
- четырехсекционную диафрагму для размещения пальца пациента; и
- дисплей,
при этом способ содержит этапы, на которых:
- помещают палец в устройство, приводя тем самым в действие рычаг, открывающий четырехсекционную диафрагму;
- отпускают рычаг для закрывания диафрагмы посредством пружины, определяя тем самым центрированное положение пальца, вне зависимости от его размеров, в фокусе двух лазерных лучей, испускаемых двумя лазерными диодами и направленными на фотодиоды упомянутого датчика;
- включают устройство, при этом продвижение пальца активирует оптический барьер, управляющий запуском двух лазерных диодов;
- считывают посредством фотодиодов датчика две величины лазерного излучения, полученные в результате селективного поглощения лазерных лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, присутствующими в крови пациента; причем
- эти величины в аналоговой форме поступают в процессор, который после их стабилизации оцифровывает и нормализует эти величины, выделяет из них показатели с верхними значениями, проводит усреднение и с помощью определенного алгоритма определяет текущую величину гликемии, которая далее выводится на дисплей устройства,
при этом в селективном поглощении лучей, испущенных двумя лазерными диодами, осуществляемом гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, гликозилированный гемоглобин выступает в качестве контрольного параметра, чтобы получить совершенно точные величины гликемии,
упомянутые две величины лазерного излучения, полученные в результате селективного поглощения, осуществляемого гликозилированным гемоглобином и свободной глюкозой плазмы, рассчитываются с учетом связи друг с другом, за счет чего результаты измерений гликемии обладают совершенной точностью вне зависимости от толщины и цвета кожи, а также толщины пальца пациента.