NO336532B1

NO336532B1 - Sensor for måling av densiteten av et kroppsfluid og/eller motstanden til en membran

Info

Publication number: NO336532B1
Application number: NO20110070A
Authority: NO
Inventors: Olav Ellingsen; Bjarte Sørebø Ellingsen
Original assignee: Mecsense As
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2015-09-21
Also published as: CN103402428A; IL227179B; RU2013137421A; NO20110070A1; AU2012205887B2; AU2012205887A1; CA2822944C; MX2013007890A; JP6005063B2; CA2822944A1; EP2663232A1; BR112013017598B1; US20130338456A1; MX344871B; BR112013017598A2; WO2012096582A1; JP2014506178A; EP2663232A4; CN103402428B; RU2609460C2

Abstract

Oppfinnelsen angår en sensor for å måle densitet av et kroppsfluid, eller resistansen til en membran så som human hud på en ikke-invasiv måte. Sensoren omfatter en pulsgenerator, en temperatursensor og en transduser for registrering av hastigheten av pulsen som en funksjon av kroppsfluid og elastisiteten til hud i henhold til Newtons første lov F=m*a, hvor m er massen av det fortrengte fluidet og a er dets akselerasjon i m/s2 når det påtrykkes en konstant kraft F. Transduseren er forbundet med en mikroprosessor hvori signalet til transduseren overføres til verdier for den relative densitet av nevnte kroppsfluid.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en sensor for å måle strekkvariasjoner mot en membran, så som huden på mennesker eller dyr, og en hvilken som helst annen membran som separerer en væske på en av dens sider.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er ikke å måle den reelle densiteten av et kroppsfluid. Dette kunne vært gjort ved å trekke ut kroppsfluid med en sprøyte for måling i et laboratorium, dvs. med en tetthetsmåler fremstilt for eksempel av Mettler Toledo. Det som i dette tilfellet måles er den relative og varierende densiteten av kroppsfluidet gjennom huden. Densiteten er avhengig av sammensetningen av fluidet i dets miljø i kroppen. På grunn av cellemembraner i vev og muskler vil densiteten eller viskositeten av kroppsfluidet være høyere inne i kroppen enn på utsiden når det pålegges et mekanisk pulsstøt på huden. Alle fysiske objekter i kroppen, som ben, vil også påvirke den relative densiteten som måles. Avhengig av lokaliseringen av sensoren vil den måtte kalibreres ved anvendelse av en standard glukosesensor. Verdien oppnådd ved densitetsmålingen er avhengig av lokaliseringen av sensoren grunnet kroppens strukturer. Når den er kalibrert vil den detektere variasjoner fra dette settpunktet.

Strekkspenningen eller resistensen av en membran er avhengig av et antall faktorer, slik som elastisiteten av membranen og densiteten av væsken som er separert av membranen.

Et interessant spesialtilfelle er strekkvariasjonen på huden som kan tolkes som forårsaket av variasjonen av densiteten av kroppsfluidet. Ett slikt stoff som forårsaker rask variasjon av sammensetningen av kroppsfluidene er deres innhold av glukose. Ettersom variasjonene av glukose hos diabetikere er av avgjørende betydning for pasientene, har måling av glukosenivået hos diabetikere vært et tema i årtier. For rundt 30 år siden var den eneste måten å måle glukosenivået på å påføre en dråpe blod på en strips hvor fargen av stripsen endret seg som funksjon av glukosenivået. Fargen ble sammenlignet med et kart som viste tilsvarende glukosenivå for hver farge. Ettersom dette prinsippet var unøyaktig startet industrien å utvikle elektroniske innretninger som elektrisk kunne detektere glukosenivået på en strips med en blodprøve. Over tiden har denne teknologien resultert i et antall forskjellige innretninger som har variert i størrelse, utforming og forskjellige trekk.

Selv om disse målerne representerte en stor fordel for diabetikere var de ikke kontinuerlige, og alle trengte en blodprøve. Følgelig har intens forskning vært nedlagt for å utvikle en kontinuerlig glukosesensor uten behov for en blodprøve.

Det finnes i dag invasive glukosesensorer som er kontinuerlige. En nål må innføres gjennom huden hvorved interstitiell væske kan trekkes til sensoren som ved hjelp av glukoseoksidase viser varierende glukosenivåer på en håndholdt mottaker. Ulempen er at teknologien er invasiv, og at nålen fra tid til annen må byttes ut. Uheldigvis kan injeksjonsstedet også bli infisert hvorved brukerne må slutte å benytte innretningen på grunn av ubehag.

US 5,119,819 viser en sensor som er basert på å måle hastighetsforandringen av reflektert ultralyd over en fiksert avstand med frekvenser opp mot 7,5 MHz, og hvor hastighetsforandringen skyldes endringer av glukoseinnhold i blod sammen med temperaturforandring. Den løsningen som her beskrives er ikke i egentlig forstand en ikke-invasiv løsning, idet sensoren forutsettes festet til øret med et rør som stikker gjennom øreflippen med ultralydssenderen i den ene enden og en reflektor i den andre enden.

US 2004/0225215 beskriver en apparatur for analyse av hud. Apparaturen omfatter en ultralydsprobe anordnet for å analysere huden langs en akse. Videre omfatter den en vibrator som emitterer minst en skjærbølge til et område av huden med utstrekning omkring aksen, idet ultralydsproben er anordnet for å detektere forskyvning indusert i huden ved propagering av skjærbølgen.

US 2009/0270695 beskriver en innretning hvor det pålegges en konstant kraft, hvorved det konstante kraftpådraget genererer en puls. Det som bestemmes i dette tilfellet er imidlertid den akustiske hastigheten som bestemmes av mediets sammensetning.

US 5,810,731 beskriver en innretning hvor en mekanisk impuls i form av en ultralydspuls genereres ved hjelp av hydraulikk. Også i dette tilfellet er det den akustiske hastigheten som bestemmes.

Drømmen har vært, og er, å utvikle en sensor som er ikke-invasiv eller implantert. En slik tilnærmelse har vært å utnytte absorpsjonen av en stråle av infrarødt lys gjennom huden. Ettersom imidlertid absorpsjonen av spektra i vann er langt større enn av glukose er denne tilnærmelsen svært vanskelig og det er vanskelig å oppnå pålitelige glukosedata.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er følgelig å gi anvisninger til en ikke-invasiv eller implantert sensor for måling av densiteten av et kroppsfluid hvorved pålitelige data oppnås.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en sensor for måling av densiteten av et kroppsfluid og/eller motstanden av en membran, så som menneskelig hud, på en ikke-invasiv måte, omfattende en temperatursensor, kjennetegnet ved at den videre omfatter et støtlegeme som er anordnet for å påtrykkes en konstant kraft eller en konstant akselerasjon, og en transduser anordnet for registrering av hastigheten av støtlegemet som en funksjon av kroppsfluidet og/eller elastisiteten av huden i henhold til Newtons andre lov F=m<*>a, hvor m er massen av det fortrengte fluidet og a er dets akselerasjon i m/s<2>når det pålegges en konstant kraft F i Newton (N) på støtlegemet, hvor nevnte transduser er forbundet med en mikroprosessor hvori signalet fra transduseren overføres til verdier for den relative densiteten av nevnte kroppsfluid, eller alternativt at sensoren er anordnet slik at støtlegemet gis en konstant akselerasjon hvorved transduceren registrerer kraften påtrykket støtlegemet, for bestemmelse av densiteten av et kroppsfluid og/eller elastisiteten av hud i henhold til Newtons andre lov.

I tillegg til å vise glukoseverdiene vil en kontinuerlig avlesning av verdiene være av enda større verdi for diabetikerne. Ved kontinuerlig å overvåke utviklingen av glukoseverdiene er det mulig å beregne hastigheten (raten) hvorved verdiene stiger og faller. Ved de nåværende avlesningene som gir et eksakt tall er det ikke mulig å se hvor raskt verdiene endrer seg. Dette er vist i det følgende diagrammet over avlesninger i løpet av 24 timer 28.12.10 utført av en av oppfinnerne av foreliggende oppfinnelse.

Vinklene 1 og 2 viser en moderat økning av glukoseverdiene. Kl. 17:00 viste

avlesningen 7,2 mmol/1, men det var ikke mulig å forutsi verdien kl. 18:00 og ikke hvor raskt den ville falle til 2,4 mmol/1. Med kontinuerlig overvåkning ville det være mulig å vise fallhastigheten uttrykt ved vinkelen 3 og derved ta aksjon for å forhindre fallet mot hypoglykemi.

For å oppnå dette målet ble det søkt etter andre fysikalske endringer av blodet forårsaket av variasjonene av glukosenivået som kunne detekteres uten å penetrere huden.

Kroppsfluidet i levende mennesker og dyr inneholder tusenvis av forskjellige molekyler og organismer, og hvor konsentrasjonen av noen av disse varierer langsomt, mens andre kan variere raskt. Sistnevnte er tilfellet for glukose i diabetikere, melkesyre i menneskelige og animalske atleter, kolesterol, virus, bakterier, tap av vann, osv. Det er konsentrasjonen av alle molekylene sammen med egenskapen av kroppsfluidet som gir densiteten av nevnte væske med dens oppløste stoffer.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å fremstille et instrument/en sensor, som kan anvendes ikke-invasivt for eksempel på øreflippen, og hvor en transduser overfører en puls, eller et pulstog, inn i kroppsfluidet.

Akselerasjonen av et legeme følger Newtons andre lov F = m* a ( N) hvor m er massen av legemet i kg og a er akselerasjonen i m/s<2>.

Når det påføres en konstant mekanisk puls i fluidet, vil man ha varierende akselerasjoner i henhold til:

hvor F er den konstante pulsen iNogmxer den varierende massen.

Dersom det pålegges en konstant akselerasjon vil man oppleve en varierende kraft i henhold til:

hvor mxer den varierende massen og a er den konstante akselerasjonen.

Disse variasjonene kan oppfanges av forskjellige eksisterende elementer, så som piezoelektriske krystaller, deteksjonsspoler, silikon-trykktransdusere eller akseleratormålere eller andre følsomme opptaksinstrumenter.

For normale diabetikere vil densiteten av et kroppsfluid være et mål for det endrede nivået av glukose i fluidet, og for atleter kan en endret densitet være et mål for et forøket nivå av melkesyre. Det samme vil gjelde dehydrering, ettersom tap av vann vil konsentrere de normale molekylene og stoffene til stede i kroppsfluidet.

Den følgende tabellen viser verdier for glukosemolekylet.

Den følgende kurven viser densitetsvariasjonen i vann forårsaket av variasjoner av glukose fra 1 til 20 mmol/liter.

Som det fremgår er variasjonene, som ventet, lineære. Ettersom variasjonene finner sted i det niende sifferet etter komma, må sensoren har en tilstrekkelig høy følsomhet til å registrere disse variasjonene.

Densiteten er imidlertid også avhengig av temperaturen siden ekspansjonskoeffisienten av væskene også må tas i betraktning og kompenseres for. Volumet av en væske ekspanderer i henhold til følgende ligning: hvor Vi er det aktuelle referansevolumet, n = ekspansjonskoeffisienten som for vann er 0,18<*>IO"<3>, t2 er økningen av temperaturen og ti er referansetemperaturen. Den generelle ligningen for densiteten er p = m/V hvor m er massen for det gitte volumet V. For en masse m (kg) ved volumet Vi, vil følgelig densiteten endres i henhold til ligningen:

Variasjonen av densiteten av vann mellom 15 og 49° C er vist i den følgende kurven.

Variasjonen av densiteten forårsaket av temperaturen kompenseres for ved en matematisk algoritme i prosessoren som prosesserer de registrerte data fra pulsen for derved å gi densiteten ved temperaturen for kalibreringen av sensoren. Kalibreringen av sensoren finner sted ved å justere settpunktet ved et glukosenivå gitt ved en standard glukosemåler, hvorved sett-punktet av temperaturen automatisk innstilles ved hjelp av termometeret inkorporert i sensoren. Fra dette sett-punktet detekterer sensoren variasjonene forårsaket både av spenningen på huden og de oppløste stoffene i kroppsfluidet og temperaturen.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer, som nærmere omtalt ovenfor, en sensor for måling av densiteten av et legeme, eller resistensen av en membran, så som menneskelig hud, på en ikke-invasiv måte, omfattende en pulsgenerator, en temperatursensor, og en transduser for å registrere hastigheten av pulsen som en funksjon av kroppsfluidet og elastisiteten av huden, hvorved nevnte transduser er forbundet med en mikroprosessor hvori signalet fra transduseren transformeres til verdier for den relative densiteten av det nevnte kroppsfluidet.

I en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse genererer den pulsgenerende innretningen en puls i form av en mekanisk puls, en komprimert luft/væske puls eller en lydbølge.

I en utførelsesform av oppfinnelsen er den genererte pulsen en mekanisk puls, som kan være generert ved en elektromagnet eller et magnetostriktivt materiale og hvor deteksjonen av pulsen registreres ved hjelp av en deteksjonsspole eller en variabel kapasitor, lysdiode, akselerometer, mikrofon eller en hvilket som helst annen følsom opptaksinnretning som er i stand til å overvåke støtet av den mekaniske pulsen.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen kan den mekaniske pulsen være en enkeltpuls eller et pulstog.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen kan den mekaniske pulsen genereres av en pneumatisk eller hydraulisk impuls.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen bearbeides de registrerte verdiene for å gi hastigheten (raten) av endringene av glukoseverdiene og hvor raten vises i et display enten ved tall og/eller grafisk med tilhørende advarsler og anbefalinger til brukeren.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer følgelig en sensor for å måle densiteten av et kroppsfluid ved å generere en puls som treffer huden og hvorved en transduser vil oppfange hastigheten av pulsen som er avhengig av sammensetningen av kroppsfluidet og elastisiteten av huden. Pulsen kan være en mekanisk puls eller en komprimert luft/væskepuls eller en hvilken som helst annen puls, som en lydbølge, som blir registrert av en opptaksinnretning som kan være en opptaksspole, mikrofon, silikon-trykktransdusere, strekklapp, akselerasjonsmålere, lysdioder eller andre følsomme instrumenter. En temperatursensor som berører huden vil kontinuerlig registrere temperaturen nær området hvor pulsen treffer huden, transduseren avleverer resultatene til en mikroprosessor eller en ASIC som har en algoritme som beregner den relative densiteten som er avhengig av sammensetningen av fluidet. Et slikt stoff som forårsaker raske variasjoner av kroppsfluidene er deres innhold av glukose. Resultatene av avlesningene forårsaket av variasjonen av glukoseinnhold er derfor et estimat over glukosenivået. Glukosedata kan overføres trådløst eller via ledning til en ekstern mottaker hvor avlesningene vises på et display som glukoseverdier uttrykt i mmol per liter eller en hvilken som helst annen enhet, så som mg per liter. Sensoren kan ha alarmer for høye og lave glukosenivåer. Siden sensorinnretningen må være kalibrert av brukeren ved anvendelse av en standard glukosesensor, kan sensoren motta denne kalibreringen med Bluetooth, hvilket gjør at brukeren kan sende kalibreringsdata ved hjelp av mobiltelefon. Mobiltelefonen kan også være innretningen som anvendes for å vise glukosedataene. Mikrokontrolleren eller ASIC og glukosesensoren er programmert til å tolke inngående data som kalibreringsdata eller andre data som får den til å respondere til glukoseverdier med en underliggende tekst. Den mottakende innretningen vil ha et tastatur som gjør brukeren i stand til å sende informasjon til glukosesensoren og også software som er nødvendig for å gjøre dette.

Software som håndterer dataene sendt fra den ovenfor nevnte glukosesensoren omfatter alternativt display av signalene (siffer eller grafer), varselsignaler, og forskjellig behandling av historiske data, så som middelverdier av glukosenivået, hastigheten hvorved verdiene stiger og faller. I tilfellet hypo / hyperglykemi, vil en alarm utløses ved på forhånd innstilte punkter. Det samme er tilfellet dersom øknings- og fallhastigheten er raskere eller langsommere enn på forhånd innstilte verdier. Dersom temperaturen er for høy, informerer en advarende tekst brukeren om at den viste verdien kan være feil dersom brukeren lider av dehydrering eller lavt saltnivå. Brukeren kan også legge til informasjon om trening og hvilken type mat han eller hun bør spise i tillegg til mengden av insulin og typen av insulin injisert eller tabletter, slik at glukoseverdiene blir forståelige. Fortrinnsvis kan software avgi kommentarer om hva som bør gjøres.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en sensor for å måle motstanden av en membran, så som hud, som har et komplekst eller enkelt fluid på en av dens sider, forårsaket av endringen av membranen og fluidegenskapene forårsaket av variasjon av membranelastisitet og fluidsammensetning. Slik som det som observeres ved varierende glukosenivå i diabetikere og melkesyrenivå i mennesker og dyr, ved å måle akselerasjons- eller trykkvariasjoner av membranen og kroppsfluidene i henhold til Newtons andre lov med en mekanisk puls, som kan påføres på øreflippen. Ved variasjoner av densiteten av kroppsfluider og membranelastisitet oppnås et mål for variasjonene membranenes elastisitet og konsentrasjonen av oppløste stoffer i fluidene som skal registreres fra en innstilt verdi.

I henhold til foreliggende oppfinnelse kan den mekaniske pulsen genereres ved hjelp av en elektromagnet med en jernkjerne som gjøres magnetisk når elektromagneten gis energi og hvor pulslegemet kan være en permanentmagnet som har samme pol som polen i jernstaven, hvilket forårsaker at permanentmagneten frastøtes fra jernstaven. Pulsen kan også genereres ved et magnetostriktivt materiale som utvider seg under innvirkningen av magnetfeltet. Deteksjonen av pulsen kan registreres ved hjelp av en deteksjonsspole eller ved hjelp av en variabel kapasitor.

De følgende tegningene viser eksempler på prinsippet for oppfinnelsen, men det skal understrekes at enhver design kan anvendes for å utnytte prinsippet med deteksjon av variasjonene av densiteten i kroppsfluid som et mål for å detektere variasjon av konsentrasjonen av et oppløst stoff i væsken uten å avvike fra foreliggende oppfinnelse, som utelukkende er begrenset av oppfinnelsens krav.

Nedenfor vil oppfinnelsen bli beskrevet i større detalj under henvisning til tegningene, hvori: Fig. 1 illustrerer en utførelsesform av oppfinnelsen hvor en konstant puls anvendes.

Fig. IA viser koblingsdiagrammet for utførelsesformen i Fig. 1.

Fig. 2 illustrerer en annen utførelsesform av oppfinnelsen.

Fig. 3 viser en ytterligere variant av utførelsesformen i Fig. 1

Fig. 4A viser koblingsdiagrammet for utførelsesformen i Fig. 4

Fig. 5 viser utformingen av pulsgeneratoren i utførelsesformen vist i Fig.4.

Fig. 6 viser pulsformen generert av pulsgeneratoren i Fig. 5.

Fig. 7 viser nok en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 8 illustrerer en utførelsesform av et instrument som omfatter foreliggende sensor. Fig. 1 illustrerer et instrument med en konstant puls F. Instrumentet består av et hus H som er bygget opp med et andre legeme B som har en klemmeinnretning, legeme H som huser spolen F med dens jernstav G og en variabel resistor eller kapasitor E festet til et støtlegeme D. Når det pålegges en strømpuls fra en kraftkilde på spolen, vil det akselerere jernstaven mot resistoren eller kapasitoren forbundet med støtlegemet mot øreflippen A. De forskjellige densitetene vil gi forskjellige avlesninger av den variable resistoren eller kondensatoren og avlesningene kan gis i verdier for glukosenivået. Instrumentet må være kalibrert før anvendelse, hvilket gjøres ved å måle glukosenivået med en standard glukosemåler. Ved den viste verdien for glukosenivået vil instrumentet vise varierende avlesninger fra sett-punktet. Fig. IA viser koblingsdiagrammet for denne løsningen hvor I er en tidsmåler som avleser impulstiden, J er en kraftkilde som raskt utlader en strøm til spolen. Utladningskraften (discharged power) er den samme for hver puls og dette kan oppnås ved utladning av strømmen fra en ladet kapasitor. E er den variable resistoren eller kapasitoren som detekterer kraften fra den aktiverte staven. Kraften overføres til en mikroprosessor K som beregner signalet og overfører det til en sender L som overfører signalet enten trådløst eller ved hjelp av ledning til en mottaker M som viser det detekterte signalet som variasjoner fra sett-punktet. Dersom et på forhånd målt glukosenivå var f. eks. 5 mmol/liter, er den viste impulsverdien ved dette glukosenivået vist som den samme verdien for den verdien impulsen ga, for eksempel x. Ved en verdi på x+z, viser dette en tallverdi høyere enn 5.

Fig. 2 viser et instrument som i Fig. 1, men hvor den variable resistoren eller kapasitoren er erstattet med en silikontrykktransduser eller et silikonakselerometer O som registrerer trykket eller akselerasjonen generert av den konstante pulsen.

Pulsen vil akselererer transduserne mot huden og det der registrerte trykket er avhengig av densiteten av det fortrengte vevet. Når et akselerometer benyttes, er akselerasjonen avhengig av massen av fortrengt vev - i begge tilfeller er densiteten en funksjon av glukoseinnholdet.

Koblingsskjemaet vil være tilsvarende koblingsskjemaet i Fig. IA.

Fig. 3 viser nok et annet oppsett hvor øreflippbæreren på begge sider er ringformet P og hvor støtdelen (trykktransduser) på jernstaven i hvilende stilling ikke berører huden før pulsgeneratoren er aktivert. Det skal understrekes at pulsgeneratoren kan være en hvilken som helst type av en rask akselerator, så som en piezoelektrisk krystall som gir den mekaniske bevegelsen. Den piezoelektriske krystallen kan også erstattes med et annet materiale som ekspanderer under innvirkningen av et magnetisk felt, så som Terfonol som er en legering av terbium, dysprosium og jern. Koblingsdiagrammet vil være mer eller mindre som for Fig. 1.

Det er åpenbart at prinsippet kan anvendes på enhver konfigurasjon som kan gis ved Newtons lover.

De registrerte data kan sendes til et håndholdt instrument, så som en mobiltelefon ved Blue Tooth.

Fig. 4 viser et eksempel på utforming i henhold til Fig. 1 og Fig. 4A viser det assosierte koblingsdiagrammet i Fig. 4.

En bevegelig permanentmagnet S gir en magnetisk impuls generert ved aktiveringsspole F som har en fastsatt og ikke bevegelig jernspole Q. Ettersom den bevegelige magneten beveger seg vil dens ene pol, i en deteksjonsspole T, skape en strøm i spolen hvor verdiene spenning og strøm (V og I) er avhengige av hastigheten av magneten som i sin tur er avhengig av den mekaniske motstanden i enden av magneten forårsaket av variasjon av densiteten av det fortrengte fluidet i øreflippen. For å ha den samme mekaniske resistansen av den bevegelige magneten er den vist tilkoblet til en fleksibel fjær R, som opprettholder dens elastiske egenskaper over tid. Spenningen av sensoren mot øreflippen justeres ved hjelp av skrueinnretningen U.

Fig. 4A viser koblingsdiagrammet for Fig. 4 med kraftkilden I og kapasitoren V som er åpen for utladning ved resistoren W. Deteksjonsspolen er vist som T, hvor den genererte strømmen detekteres ved strømdetektoren X og hvis verdier er vist i avlesningsenheten

Z.

Fig. 5 viser den praktiske utformingen av pulsgeneratoren, og Fig. 6 viser pulsformen som genereres fra pulsgeneratoren.

De følgende beregningene kan vises som en illustrasjon av prinsippet:

En konstant puls med en konstant kraft gir en variabel akselerasjon som varierer med m.

ANTAGELSER:

Diameter av fluiddråpe d = 3mm = 0,03 dm

Volum av fluiddråpe V= d3 *3,14/6 = 0,00001413 dm<3>

Masse av dråpe: dmx= V<*>sgx

Støtlengde s= 0,00025m

Variabel akselerasjon ax= F/mx= m/s2

KraftF = 0,00001N

Bevegelsestid tx= rot(2<*>s<*>mx/F) = s

Akselerasjon ax= 2<*>s/tx<2>= m/s<2>

Impulstid dT= Ims = 0,001 s

Hastighet ved sluttpuls v= ax<*>tx<2>/2 = 0,5000 m/s

Resultatene av beregningene er vist nedenfor.

Det finnes et antall patenter som anvender akselerasjon som funksjon av densitet for å registrere en egenskap av et fast stoff, en gass eller en væske. US patent 2,358,374 viser et instrument for å måle densiteten av en væske og/eller en gass ved hjelp av et vibrerende legeme (skovl) neddykket i en væske. Ved foreliggende oppfinnelse neddykkes ikke noe legeme i væsken selv, men det pålegges en puls på en membran som separerer fluidet, dvs. huden på levende mennesker eller dyr.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er ikke å gi et tall for den reelle densiteten av fluidet, men å vise variasjonene av fluidets densitet, membranens elastisitet og viskositet forårsaket av endringen av sammensetningen av fluidet, enten det er densiteten eller viskositeten, eller begge, som bidrar til å gi et distinkt signal av motstanden som sensoren oppfatter, som beskrevet ovenfor. Som angitt ovenfor må sensoren kalibreres ved å måle glukoseinnholdet ved hjelp av en standard glukosesensor, hvorved sensoren vil detektere variasjonen fra settpunktet. Dersom for eksempel det målte glukosenivået er 5,5 mmol, uansett hvilket signal sensoren gir stilles dette signalet til å være 5,5 mmol, og alle endringer fra denne verdien vil variere fra dette settpunktet.

Nok en mulighet for å generere den puls som kan anvendes i henhold til prinsippet for foreliggende oppfinnelse som beskrevet heri, er å anvende en luftpuls som illustrert i figur 7.

Det er vist et legeme B) festet til øreflippen A) som har et hult legeme 1) forbundet med et rør 7) og en raskt frigivende ventil 3) forbundet med en luftkilde 2) som kan være en mikrokompressor eller annen egnet innretning for å komprimere luft. På det hule legemet 1) er det festet en trykksensor 5) som har inkorporert en temperatursensor og elektronikk for overføring av verdier til en ekstern leser 6). Når trykket i luftkilden 2) har nådd et forhåndsinnstilt trykk detekteres trykket av en trykkdetektor 4) som overfører et signal til ventilen 3) om å åpne, idet en luftpuls tillates å unnslippe inn i det hule legemet 1) og mot øreflippen. Kompresjonen av luftpulsen vil være avhengig av elastisiteten av huden og det underliggende vevet med dets fluidinnhold hvis densitet er avhengig av konsentrasjonen av de oppløste stoffene i fluidet.

Trykket detekteres ved hjelp av trykktransduseren 5). Siden trykkpulsen kan være påvirket av den omgivende temperaturen vil en mikroprosessor festet til transduseren 5) eller på legemet B), kompensere signalet ved den registrerte temperaturen til en forhåndsinnstilt midlere temperatur for systemet.

Fig. 8 viser en utforming av prinsippet når det anvendes et pulsstøtlegeme vist som en pute 10) inne i ringen og hvor 11) er et display som viser avlesningsverdien fra prosessoren og kraftkilden lokalisert under displayet.

I det foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet vil det være åpenbart for fagpersonen at andre utførelsesformer som inkorporerer konseptene kan anvendes.

Claims

1. Sensor for måling av densiteten av et kroppsfluid og/eller motstanden av en membran, så som menneskelig hud, på en ikke-invasiv måte omfattende en temperatursensor,karakterisert vedat den videre omfatter et støtlegeme som er anordnet for å påtrykkes en konstant kraft eller en konstant akselerasjon og en transducer anordnet for registrering av hastigheten av støtlegemet som en funksjon av densiteten av kroppsfluidet og/eller elastisiteten av huden i henhold til Newtons andre lov, F=m<*>a, hvor m er massen av det fortrengte fluidet og a er dets akselerasjon i m/s<2>når det pålegges en konstant kraft F i Newton (N) på støtlegemet, hvor nevnte transducer er forbundet med en mikroprosessor hvori signalet fra transduceren overføres til verdier for den relative densiteten av nevnte kroppsfluid, eller alternativt at sensoren er anordnet slik at støtlegemet gis en konstant akselerasjon hvorved transducen registrerer kraften påtrykket støtlegemet, for bestemmelse av densiteten av et kroppsfluid og/eller elastisitet av hud i henhold til Newtons andre lov.

2. Sensor ifølge krav 1,karakterisert vedat støtlegemet genererer en puls som kan registreres i form av en konstant mekanisk kraft eller en vibrerende kraft.

3. Sensor ifølge krav 2,karakterisert vedat støtlegemet er anordet for å gis en konstant akselerasjon.

4. Sensor ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat den mekaniske kraften genereres med en pneumatisk, hydraulisk eller elektrisk impuls.

5. Sensor ifølge krav 3,karakterisert vedat den mekaniske pulsen som generer kraften eller akselerasjonen genereres ved hjelp av en elektromagnet eller et magnetostriktivt materiale og hvor deteksjonen av pulsen registreres ved hjelp av en deteksjonsspole eller ved en variabel kapasitor, lysdiode, akselerometer, mikrofon eller hvilken som helst annen følsom opptaksinnretning som er i stand til å overvåke virkningen av den påtrykkede kraften eller akselerasjonen.

6. Sensor ifølge krav 5,karakterisert vedat den mekaniske pulsen som anvendes for å generere kraften eller akselerasjonen er en enkeltpuls, et pulstog eller er i form av en vibrasjon.

7. Sensor ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat de registrerte verdiene kalkuleres for å gi hastigheten for endringene av glukoseverdiene og hvor hastigheten vises på et display enten som tall og/eller kurver med assosierte advarsler eller anbefalinger for brukeren.