DE2724543C2

DE2724543C2 - Anwendung eines polarimetrischen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung der Blutglucose

Info

Publication number: DE2724543C2
Application number: DE2724543A
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl.-Phys. Dr. 7900 Ulm Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: Phillips Medisize AS
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1977-05-31
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DK153657B; SE442919B; ATA388578A; DE2724543A1; FR2393296B1; AT387858B; DK230678A; FR2393296A1; CH640350A5; SE7806232L; DK153657C

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung eines bekannten polarimetrischen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung von Glucose in Blut, Blutplasma bzw. Serum.

Es ist bereits bekannt, daß die Glucosekonzentration, meist im Serum, entweder enzymatisch oder z. B. durch visuelle Kolorimetrie, Titrimetrie oder Photometric bestimmt werden kann (Pikrinsäuremethode, Glucos»- oxidase-, Peroxidase-, Hexokinasemethode). Aus den DE-OS 22 OO 119 und 23 26 265 ist ferner bekannt, daß eine Brennstoffzelle in einen lebenden Organismus eingepflanzt werden kann, die über eine telemetrische Vorrichtung einige charakteristische Meßwerte (pH-Wert, Glucosekonzentration u. a.) in elektrische Signale umsetzt. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Blutglucosekonzentration durch Absorptionsmessung bei einer bestimmten Lichtwellenlänge am Auge eines Patienten zu bestimmen (vgl. die US-PS 39 58 560). Derartigen Messungen stehen jedoch grundsätzliche Schwierigkeiten entgegen, da die betreffenden Moleküle eine fast unüberschaubare Vielfalt an Absorptionsbanden aufweisen, die meßtechnisch nun sehr schwer voneinander zu trennen sind.

Die CH-PS 4 41814 betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen polarimetrischen Bestimmung der Konzentration von Faseraufschwemmungen, bei dem das polarisierte Licht nach Durchlaufen der Probe in zwei Teilstrahlen zerlegt und die Intensität des einen Teilstrahls direkt und die Intensität des anderen Teilstrahls nach Durchlaufen eines Analysators elektronisch gemessen wird.

Aus der US-PS 37 24 957 ist ferner eine Vorrichtung zur Konzentrationsbestimmung optisch aktiver Substanzen bekannt, die auf dem gleichen Meßprinzip wie im Fall der CH-PS 4 41 814 beruht und entsprechend zwei Detektoren für die Intensitätsmessung der beiden Teilstrahlen aufweist, wobei die Polarisationsrichtung des von der Probe durchgelassenen Lichts aus dem Verhältnis der beiden Detektorsignale ermittelt wird.

Aus H. Förster und M. Haslbeck, Diagnostik 5 (1972) 311 ist zu entnehmen, daß die polarimeirische Methode, welche zur Harnglucosebestimmung bekannt ist, zur quantitativen Bestimmung der Glucose im Blut nicht zu verwenden wäre.

Nachdem herkömmliche Verfahren zur Glucosebestimmung im Blut zumeist die Entnahme einer Blutprobe und damit einen verletzenden Eingriff in den lebenden Organismus erfordern, der neben dem höheren Aufwand an Material und Kosten zudem mit Infektionsrisiken behaftet ist (z. B. Hepatitisinfektion), besteht heute ein zunehmendes Bedürfnis an der Entwicklung von verletzungsfrei arbeitenden Analysenverfahren und entsprechenden Vorrichtungen, die sich insbesondere neben der ärztlichen und klinischen Praxis, im privaten Bereich etwa zur Biutzuckerüberwachung für Diabetiker sowie in der Pharmakologie, Biochemie und allgemeinen chemischen Analytik einsetzen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

hochempfindliches Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Glucosekonzentration im Elut bzw. Serum anzugeben, das sowohl verletzungsfrei in vivo als auch zur Analyse in vitro anwendbar ist.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1

so angegebene Anwendung gelöst

Die erfindungsgemäße Anwendung erlaubt eine direkte transcutane Messung des Blutgiucosespiegels, weiche schnell, zuverlässig und reproduzierbar sowie verletzungsfrei durchgeführt werden kann und nur

J5 einen geringen apparativen Aufwand erfordert.

Die verletzungsfreie Bestimmung des Blutgiucosespiegels am menschlichen und tierischen Organismus in vivo kann an einer leicht durchstrahlbaren Stelle, z. B. dem Ohrläppchen oder einer Hautfalte durchgeführt werden. Es ist aber auch eine in-vitro-Bestimmung möglich, die zuverlässige Meßwerte bei minimalem Probevolumen liefert.

Erfindungsgemäß wird die Messung der Drehung der Schwingungsebene von linear polarisiertem Licht beim Durchgang durch eine Glucose enthaltende Probe angewandt. Die Meßempfindlichkeit muß dabei sehr hoch sein (ΙΟ-⁴ bis 10-*°). Bei in-vivo-Messungen wirken die durchs'rahlte Haut und in der Nähe der Meßstelle liegende Gewebeteile depolarisierend, was ,

durch optische Maßnahmen (-^-Plättchen) weitgehend korrigiert werden kann.

In Fig. I ist das an sich bekannte Meßprinzip schematisch dargestellt. Monochromatisches (nicht notwendig kohärentes) Licht der Wellenlänge λ aus einer Lichtquelle 1, z. B. einer Laserdiode, durchsetzt nach Durchgang durch einen Polarisator die Probe 10. wobei durch ein Filter 2 mögliche Störeinflüsse von Streulicht ausgeschaltet werden; aus dem Meßstrahl

μ blendet ein Strahlteiler 3 einen Teilstrahl (Referenzstrahl) aus, dessen Intensität ohne Durchlaufen eines Analysators direkt mit einem Detektor 6 gemessen wird. Der andere Teilstrahl (Hauptstrahl) durchläuft einen Analysator 4 und gelangt zum Detektor 5, der ebenfalls

*>5 ein der Lichtiniensität proportionales Signal erzeugt. Im Differenzbildner 7 (Differenzverstärker) wird die Differenz zwischen Haupt- und Referenzsignal gebildet, die nach nochmaliger Verstärkung im Verstärker 8 von

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einer Anzeige- oder Registriereinrichtung angezeigt bzw. registriert wird.

Ein Beispiel für eine Vorrichtung, mit der die Blutglucosebestimmung durchgeführt werden kann, ist in Fig.2 dargestellt; sie beruht auf dem in Fig. I dargestellten Prinzip.

Das Licht wird von einer CW-Laserdiode 1 erzeugt,

durchdringt die Probe 10 und dann ein —-Plättchen 2.

Ein Strahlteiler 3 blendet einen Referenzstrahl aus, dessen Intensität von einem Phototransistor 6 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Der direkte Hauptstrahl durchläuft den Analysator 4 und gelangt zum Phototransistor 5, der ein seiner intensität entsprechendes elektrisches Signal liefert. Ein Differenzverstärker 7 vergleicht die beiden Signale. Die Differenz wird im Spannungsverstärker 8a nochmals verstärkt und im Anzeige- und/oder Registriergerät 9 zur Anzeige gebracht. Der Absolutpegel des Referenzsignals wird, in einem Spannungsverstärker Sb verstärkt, einer Schaltung zugeführt, die ein optisches Lichtsignal bei

Erreichen einer bestimmten Spannung liefert (Lampe L), Mit den Widerständen R\ und Rj kann die Empfindlichkeit der Phototransistoren der Intensität des Laserlichtes der Diode 1 angeglichen werden. Der Widerstand R3 wird benötigt, um den Differenzverstärker 7 auf eine geeignete Verstärkung einzustellen. Da die Diode 1 eine sehr steile Strom-Lichtintensiiäts-Kennlinie besitzt, ist die Kontrolle des Diodenstroms durch den Widerstand Λ» erforderlich. Die Widerstände /?5 bis Ri sind so zu wählen, daß ein genügend großer Spielraum zum Einstellen des zur Anzeige des Absolutpegels dienenden Lichtsignals gewährleistet ist. Diese Anzeige erfolgt durch ein Reed-Relais (Re), das die Lampe (L)zum Aufleuchten bringt.

Es ist ferner möglich, bei Erreichen eines bestimmten Glucosepegels ein akustisches und/oder optisches Signal auszulösen.

Ein derartiges Polarimeter ist besonders empfindlich und desbilb leicht zu handhaben, weil die Absorption der Probe automatisch bei der Ar *:ige korrigiert, d. h. nicht niitgcrnc:.scn wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung eines polarimetrischen Verfahrens, bei dem linear polarisiertes Licht durch eine Probe geschickt, der Meßstrahl nach Durchlaufen der Probe in zwei Teilstrahlen aufgeteilt und die Intensität des einen Teilstrahls direkt und die des anderen Teilstrahls nach Durchlaufen eines Analysators elektronisch gemessen und aus beiden gemessenen Teilintensitäten ein Differenzsignal gebildet wird, das nach Verstärkung der Konzentration der in der Probe enthaltenen optisch aktiven Substanz zugeordnet wird, zur quantitativen in-vivo- oder in-vitro-Bestimmung der Glucosekonzentration im Blut

2. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung verwendet wird, die als Lichtquelle eine Laserdiode und als Detektoren Phototran?.i<uoren aufweist.

3. Anwendung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung verwendet wird, die im Strahlengang vor und nach der Probe Lichtleiter aufweist.

4. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dc8 eine Vorrichtung verwendet wird, die ferner eine Einrichtung aufweist, die bei Vorliegen einer bestimmten Giucosekonzentration ein optisches oder akustisches Signal liefert.