Неінвазійний мобільний глюкометр

Реферат: UA 87479 U UA 87479 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, а більш конкретно до оптичних неінвазійних методів визначення концентрації глюкози в крові і може бути застосована для визначення ступеню захворювання діабетом. Відомий неінвазійний глюкометр, на передній панелі якого розміщено панель та кнопки керування, а на задній частині - інфрачервоні лазерні діоди та фотоприймач, що приєднані до системи реєстрації, причому світло від джерел випромінювання (світлодіодів) передається через оптичні волокна на об'єкт дослідження [1, 2]. Інфрачервоні діоди та фотоприймач розміщені в одній площині (планарне розміщення), при цьому світло від діодів надходить на шкіру пацієнта, звідки воно відбивається і реєструється фотоприймачем. Внаслідок цього тільки частина світла проходить через шкіру пацієнта на кровоносні судини, в яких міститься глюкоза, про концентрацію якого можна судити про ступінь захворювання діабетом. Недоліком такого відомого неінвазійного глюкометра є те, що планарне (в одній площині) розміщення лазерних або світлодіодів веде до зниження точності вимірювання концентрації глюкози, бо та частина світла, що містить інформацію про глюкозу крові в кровоносних судинах, також поглинається шкірою. Це приводить до недостовірного визначення концентрації глюкози в крові. Відомий вимірювач пульсу крові як неінвазійний глюкометр, корпус якого містить дисплей та кнопки керування ним, отвір з поглибленням для встановлення пальця, в якому розміщені інфрачервоний світлодіод та фотоприймач, що приєднані до системи реєстрації [3, 4]. Принцип його роботи оснований на пропусканні через палець інфрачервоного світла та реєстрації фотоприймачем тиску крові пацієнта з наступним обчисленням значення тиску в значення концентрації глюкози крові. Недолік відомого вимірювача тиску крові як неінвазійний глюкометр виражений в тому, що точність вимірювання концентрації глюкози низька, оскільки подвійне обчислення пульсу та наступний перерахунок на значення концентрації глюкози приводить до зниження точності вимірювання. Внаслідок цього знижується об'єктивна оцінка вимірювання концентрації глюкози в крові людини хворого на діабет. Задача корисної моделі - підвищення точності та спрощення вимірювання концентрації глюкози в крові людини. Вирішення задачі здійснюється тим, що в неінвазійному мобільному глюкометрі, корпус якого містить дисплей та кнопки керування ним, отвір з поглибленням для встановлення пальця, в якому розміщені інфрачервоний світлодіод та фотоприймач, що приєднані до системи реєстрації, всередині отвору встановлено нерухому планку, в якій розміщено фотоприймач, та рухому підпружинену планку, в якій закріплено лазерний або світлодіод, причому фотоприймач виготовлено із напівпровідниковою структурою з хоча б одним p-n-переходом, а система реєстрації приєднана до системи передачі та прийому виміряного сигналу через ефір або на комп'ютер лікаря (чи допоміжного персоналу). Як фотоприймач застосовано напівпровідникову структуру хоча б з одним p-n-переходом. Переважно застосовується напівпровідникова структура з трьома p-n-переходами. Суть корисної моделі основана на тому, що при вставленні пальця в отвір із заглибленням відстань між лазерним або світлодіодом та фотоприймачем встановлюється по товщині пальця, при цьому виключається повітряний проміжок, який міг би вносити похибку у вимірювання концентрації глюкози в крові хворого на діабет. Окрім того, при циклічних вимірюваннях ця відстань є постійною. Для вимірювання концентрації глюкози в крові застосовуються лазерні або світлодіоди, які мають значення випромінювання світла з максимумом в спектрі поглинання крові на довжинах хвиль λ=650; 880; 940 та 1300 нм. Згідно з законом Ламберта-Бера: I/I0=ехр(-kСd), де I0 та I - значення інтенсивності в спектрі поглинання світла до і після встановлення пальця в отвір із заглибленням в корпусі глюкометра відповідно, k - молекулярний коефіцієнт поглинання глюкози крові (залежить від довжини хвилі світла), С - концентрація глюкози крові, d - товщина пальця. Товщина d пальця завжди фіксована, бо відстань між лазерним або світлодіодом та фотоприймачем є постійною, причому занурення пальця в отвір встановлюється глибиною заглиблення і є також фіксованою. На фіг. 1 показано загальний вид неінвазійного мобільного глюкометра. В корпусі 1 монітора виконано отвір 2 із заглибиною та кнопки 3 для встановлення параметрів при калібруванні глюкометра з метою керування процесом вимірювання концентрації глюкози крові і кнопку 4 для пуску вимірювання. Під кришкою корпуса в отворі 2 (фіг. 2) встановлено нерухому планку 5, на якій закріплено фотоприймач 6. На рухомій планці 7 закріплено лазерний або світлодіод 8. 1 UA 87479 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Рухома планка 7 підпружинена пружиною 9 розтягу. Спосіб виконання підпружинення планки 7 може бути виконано і іншим методом. В глибині отвору можливо встановити вмикач для включення глюкометра в дію. Палець (на фіг. 1 і 2 не показано) встановлюється в отвір між фотоприймачем 6 та лазерним або світлодіодом 8. Планка 7 при цьому розтягується, фіксуючи світлодіод 8 на самому пальці. На рухомій планці 7 можуть бути встановлені декілька джерел світла 8, в яких інтенсивність поглинання світла крові пацієнта припадає на певну довжину хвиль. На фіг. 3 (варіант 1) - блок-схема неінвазійного мобільного глюкометра, до якої входять системи збору, обробки, запам'ятовування, представлення інформації в глюкометрі, 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 9, що містить лазерний або світлодіод 8 та фотоприймач 6, вихід якого приєднаний до підсилювача 10 сигналу, який подається на аналогоцифровий перетворювач 11, після чого цифровий сигнал подається на мікроконтролер (мікропроцесор) 12. Виходи мікроконтролера 12 зв'язані з входом дисплея 13, блоком 14 аварійного (тривожного) сигналу, з світлодіодом 8. Мікропроцесор 12 обраховує дані, які були зареєстровані фотоприймачем 6 та перетворені в цифрове значення аналого-цифровим перетворювачем 11, порівнює з калібрувальною кривою, яка записана в постійній пам'яті мікропроцесора 12 та видає дані на дисплей 13. На табло дисплея 13 висвічуються графічні та/або алфавітно-нумераційні дані результатів вимірювання. У випадку передачі даних досліджень до лікаря (фіг. 4) вихід мікроконтролера 12 з'єднано з радіопередавачем 15. Сигнал з радіопередавача 15 через ефір приймається радіоприймачем 16 і через модем 17 дані приходять на комп'ютер 18 лікаря. Можливий варіант, коли сигнал від передавача 15 приходить на приймач 16, що розміщений у сім'ї хворого пацієнта. Інший варіант, коли дані передаються на інсуліновий насос. Передача даних може здійснюватися і через USB (або інфрачервоний) порт 19. Керування неінвазійним мобільним глюкометром проводиться за допомогою кнопок 4 запуску програми. Кнопки 3 та 4 можуть бути розміщені і на торцях монітора. Зв'язок глюкометра з комп'ютером лікаря або в сім'ї пацієнта може бути здійснений через порт 19 USB. Програма на мобільному пристрою може бути складена так, що керування роботою при вимірювані концентрації глюкози крові людини може здійснюватися натискуванням однієї кнопки декілька разів. В цьому випадку кнопки 3 та 4 замінюються однією кнопкою. Система обробки (на фіг. 2) знаходиться в корпусі 1 неінвазійного мобільного глюкометра. За допомогою кнопок 3 проводиться керування глюкометром, наприклад, корекція показів та встановлення параметрів вимірювання. Дисплей неінвазійного глюкометра може містити наступну інформацію: 1) представлене значення концентрації глюкози крові. 2) дата та години, які представляються від мікроконтролера системи реєстрації. 3) сигнал тривоги, що відображає мінімальне і максимальне значення концентрації глюкози крові (не показано). Мікроконтролер 12 також можна запрограмувати для визначення значення калорій споживаного харчу пацієнтом та іншу інформацію, необхідну для пацієнта. Неінвазійний мобільний глюкометр працює таким чином. Інфрачервоне світло від джерела (лазерного або світлодіода) 8 (фіг. 2) попадає на фотоприймач 6, який реєструє значення фотоелектрорушійної сили (фотоерс) 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 лазерний або світлодіод 8 - фотоелемент 6 видає на виході фотоелектрорушійну силу (фотоерс) із значенням більше 180 мВ). Якщо це значення знижується, то електронна система видає повідомлення, що необхідно заряджати батарею. На дисплеї в корпусі 1 глюкометра розряд батареї відображається відповідним значком. Неінвазійний мобільний 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 неінвазійного мобільного глюкометра можна проводити діагностику з метою виявлення часу максимального викиду глюкози в кров та представлення типу інсуліну (з короткою або довгою дією). Літературні джерела 1. Portable noninvasive blood glucose detector. Патент CN № 201912088. МКИ A61B145 // Автори - Ling Cong, Huibin Ma, Xuanjun Jin, Jiawei Liu, Tiefend Wu, Chunxia Zhao, Xuechen Li. Патентовласник Univ Jiamusi., Публ. 2011. 2 UA 87479 U 5 2. Portable finger-clamping type non-invasive blood-oxygen pulse detecsng snstrunent. Патент CN № 201929960. МКИ А61В145 // Автори - Ling Cong, Huibin Ma, Tieffeng Wu, Jiawei Liu, Xuechen Li, Chunxia Zhao. Патентовласник Univ Jiamusi., Публ. 2011. 3. Active pulse blood constituent monitoring. Патент DE № 69632320. МКИ A61B5/00, A61B145, A61B5/1455 //Автори - Kiani-Azabayjany E., Diab Mohamed K., Lepper jr J.M. Патентовласник Masimo corp., Публ. 2005. 4. Active pulse blood constituent monitoring. Патент ЕР № 0831738. МКИ A61B5/00, A61B145, A61B5/1455 //Автори - Kiani-Azabayjany E., Diab Mohamed K., Lepper jr J.M. Патентовласник Masimo corp., Публ. 2004. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Неінвазійний мобільний глюкометр, в корпусі якого виконано отвір з заглибленням, де розміщені інфрачервоний лазерний або світлодіод та фотоприймач, що приєднані до системи реєстрації, який відрізняється тим, що всередині отвору встановлено нерухому планку, в якій розміщено фотоприймач, та рухому підпружинену планку, в якій закріплено лазерний або світлодіод, причому фотоприймач виготовлено із напівпровідниковою структурою з хоча б одним p-nпереходом, а система реєстрації приєднана до системи передачі та прийому виміряного сигналу через ефір або на комп'ютер лікаря (чи допоміжного персоналу). 3 UA 87479 U 4 UA 87479 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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 5