Наручний годинник-глюкометр

Наручний годинник-глюкометр, що містить фотоприймач, джерело оптичного випромінюван 3 глюкометрі з кнопками керування (найближчий аналог) [5]. Принцип роботи відомого глюкометрагодинника оснований на реєстрації відбитого випромінювання від кров'яних судин, в яких є глюкоза. Це пов'язано з тим, що оптичне випромінювання, яке проходить через товщу біологічного об'єкта, в якому міститься глюкоза крові, є надто слабим і його практично важко зареєструвати слабочутливим фотоприймачем. Тому у відомому годиннику-глюкометрі фотоприймач і джерело світла знаходиться близько одине від одного. Принцип роботи оснований на реєстрації відбитого (дифузного) випромінювання з біооб'єкта. Таким чином, інформація про рівень глюкози не є повною. Недоліком прототипу є застосування слабочутливих фотоприймачів, які не можуть реєструвати слабі інтенсивності оптичного випромінювання, що проходять через біологічні об'єкти. Таким чином, застосування малопотужного джерела світла та слабочутливого фотоприймача із структурою р-nр- або n-р-n-типу приводить до зменшення точності вимірювання концентрації глюкози крові. Задача винаходу - підвищення точності вимірювання концентрації глюкози в крові. Вирішення задачі здійснюється тим, що в наручному годиннику-глюкометрі, як фотоприймач застосовано напівпровідникову структуру р-n-р-nтипу з інверсією знака електрорушійної сили, який розташовано на внутрішній стороні його корпуса, а оптичне джерело світла, наприклад, світлодіод, на внутрішній стороні ремінця або браслета наручного годинника-глюкометра на одній осі напроти фотоприймача системи фотоприймач-джерело випромінювання. Принцип роботи заявленого винаходу оснований на реєстрації випромінювання, яке пройшло через біооб'єкт. Суть винаходу основана на тому, що фотоприймач із структурою р-n-р-n-типу при попаданні на нього світла із видимого діапазону довжин хвиль від 250 нм до інфрачервоного світла довжиною хвилі більше 1000 нм реєструє інтенсивність світла із додатнім значенням електрорушійної сили, а після встановлення об'єкта дослідження між фотоприймачем та випромінювачем, наприклад, інфрачервоним джерелом світла, значення електрорушійної сили змінюється на від'ємний. Дослідження р-n-р-n-структури від довжини хвилі світла показали зміну фотоЕРС від -50 мВ до 0 мВ (для ультрафіолетової до жовто-зеленої області) та від 0 мВ до +350 мВ (для жовто-зеленої до інфрачервоної області). На фіг. 1 показаний наручний годинникглюкометр. На фіг. 2 показаний розріз по осі фотоприймач-джерело випромінювання годинникаглюкометра (вздовж ремінця або браслета годинника). На фіг. 3 та на фіг. 4 -блок-схема наручного годинника-глюкометра (варіант 1 та варіант 2). На фіг. 5 - графік залежності концентрації глюкози крові від значення електрорушійної сили фотоприймача. Наручний годинник-глюкометр містить фотоприймач 1 із інверсією знака електрорушійної сили, який закріплено на внутрішній частині корпуса 2 годинника-глюкометра, інфрачервоне джерело 3 96741 4 світла (світлодіод), яке розташовано на внутрішній стороні ремінця (або браслета) 4 годинникаглюкометра, дисплей 5, що відображає результат вимірювання та іншу інформацію, необхідну пацієнту, як об'єкта дослідження. Система обробки 7 (на фіг. 2) знаходиться в корпусі 2 годинникаглюкометра. За допомогою кнопок 6 проводиться керування наручним годинником-глюкометром, наприклад, його пуск або корекція показань. Дисплей годинника-глюкометра містить наступну інформацію: 1) представлене значення концентрації глюкозі крові. 2) дата та години, які представляються від мікроконтролера системи реєстрації. 3) сигнал тривоги, що відображає значення концентрації глюкози крові (не показано). Мікроконтролер також можна запрограмувати для визначення значення калорій споживаного харчу пацієнтом та іншу інформацію, необхідну для пацієнта. Наручний годинник-глюкометр працює таким чином. Інфрачервоне світло від джерела (світлодіода) 3 попадає на фотоприймач 1, який реєструє значення електрорушійної сили без об'єкта дослідження. Величина фотоЕРС має позитивне значення, яке служить, наприклад, для індикації працездатності батарей живлення основних вузлів електроніки (при відсутності біологічного об'єкта між парою світлодіод-фотоелемент видає на виході фотоелектрорушійну силу (фотоЕРС) із значенням від +180 до +300 мВ). Якщо це значення знижується, то електронна система видає повідомлення, що необхідно заряджати батарею. Батареї для живлення годинника-глюкометра можна вставляти в самому браслеті або закріпляти на ремінці з метою збільшення їх ємності. На дисплеї 5 в корпусі 2 годинника-глюкометра розряд батареї відображається відповідним значком. Після встановлення наручного годинникаглюкометра на руку пацієнта випромінювання від джерела 3 світла проходить через зап'ястя руки на фотоприймач 1, а електронна система записує від'ємне значення електрорушійної сили (значення фотоЕРС змінюється в межах від -10 до -40 мВ, що відповідає значенню концентрації глюкози від 30 до 1 ммоль/л відповідно), проводить розрахунок і після цього значення концентрації глюкози в об'єкті дослідження представляється на дисплеї 5. Чим більша концентрація глюкози в об'єкті дослідження, тим менше від'ємне значення електрорушійної сили і навпаки. Оптичне джерело 3 випромінювання можна переміщувати на ремінці або браслеті так, щоб світло від нього попадало через об'єкт на фотоприймач 1. Оптичні осі джерела 3 та фотоприймача 1 знаходяться на одній лінії. На фіг. 3 (варіант 1) представлено блок-схему приєднання датчика до системи збору, обробки, запам'ятовування, представлення інформації про концентрацію глюкози крові, а на фіг. 4 (варіант 2) - передача інформації через ефір на комп'ютер лікаря пацієнта. На блок-схемі (фіг. 3 та фіг. 4) показано оптоелектронний датчик 8, що містить 5 світлодіод 3 та фотоприймач 1, вихід якого приєднаний до підсилювача 9 сигналу, що подається на аналого-цифровий перетворювач 10, після чого цифровий сигнал подається на мікроконтролер (мікропроцесор) 11. Виходи мікроконтролера 11 зв'язані з входом дисплея 12, блоком 13 аварійного сигналу, з світлодіодом 3. Мікропроцесор 11 обраховує дані, які були зареєстровані фотоприймачем 1 та перетворені в цифрове значення аналого-цифровим перетворювачем 10, порівнює з калібрувальною кривою, яка записана в постійній пам'яті мікропроцесора 11 та видає дані на дисплей 12. На табло дисплея 12 висвічуються графічні та алфавітно-нумераційні дані результатів вимірювання. У випадку передачі даних досліджень до лікаря (фіг. 4) вихід мікроконтролера 11 з радіопередавачем 14. Сигнал з радіопередавача 14 через ефір приймається радіоприймачем 15 і через радіомодем 16 дані приходять на комп'ютер 17 лікаря. Можливий варіант, коли сигнал від передавача 14 приходить на приймач 15, що розміщений у сім'ї хворого пацієнта. Інший варіант, коли дані передаються на інсуліновий насос. Передача даних може здійснюватися через інфрачервоний порт (або USB порт)18. Керування наручним годинникомглюкометром, а також встановлення параметрів, які потрібно для визначення концентрації глюкози крові пацієнта, проводиться за допомогою кнопок 6, які розміщені на його корпусі. Кнопки 6 можуть бути розміщені і на торці годинника-глюкометра. 96741 6 Зв'язок наручного годинника-глюкометра з комп'ютером лікаря або в сім'ї пацієнта може бути проведений через 14 та/або USB порт або радіозв'язок. Графік, зображений на фіг. 5, показує залежність концентрації С від значення фотоЕРС від фотоприймача (яке пропорційно інтенсивності світла, що пройшло через об'єкт дослідження) згідно з законом Ламберта-Бера: І/І0 = ехр (-kCd), де І0 та І - значення фотоЕРС до і після встановлення годинника-глюкометра на біооб'єкт (руку пацієнта) відповідно, k - молекулярний коефіцієнт поглинання глюкози крові, С - концентрація глюкози крові, d - товщина біооб'єкта. Наручний годинник-глюкометр можна застосувати як систему неперервного вимірювання рівня глюкози в крові пацієнта. Мікроконтролер в цьому випадку програмується на зняття рівня глюкози в крові хворого на діабет кожні 5-10 хв. протягом трьох-п'яти днів. Крім того, за допомогою наручного годинникаглюкометра можна проводити діагностику з метою виявлення часу максимального викиду глюкози в кров та представлення типу інсуліну (з короткою або довгою дією). Технічна ефективність наручного годинникаглюкометра в тому, що він здатний вимірювати малі значення світлового потоку, які пройшли через біооб'єкт (що містить глюкозу крові), високочутливим фотоприймачем з інверсією знака електрорушійної сили. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 96741 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601