RU2575568C2 - Device to define content of glucose in blood - Google Patents
Device to define content of glucose in blood Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575568C2 RU2575568C2 RU2014126789/15A RU2014126789A RU2575568C2 RU 2575568 C2 RU2575568 C2 RU 2575568C2 RU 2014126789/15 A RU2014126789/15 A RU 2014126789/15A RU 2014126789 A RU2014126789 A RU 2014126789A RU 2575568 C2 RU2575568 C2 RU 2575568C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transmission line
- segment
- metal waveguide
- waveguide transmission
- length
- Prior art date
Links
- 210000004369 Blood Anatomy 0.000 title claims abstract description 37
- 239000008280 blood Substances 0.000 title claims abstract description 37
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N D-Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 title claims description 26
- 239000008103 glucose Substances 0.000 title claims description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 61
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 61
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 54
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 4
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 206010012601 Diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 210000000707 Wrist Anatomy 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для неинвазивного определения содержания глюкозы в крови с использованием электромагнитных волн.The invention relates to devices designed for non-invasive determination of blood glucose using electromagnetic waves.
Диабет является одним из распространенных опасных заболеваний человека. Важнейшей задачей профилактики заболевания диабетом и протекания болезни у человека является постоянный контроль содержания глюкозы в крови человека. При этом необходимо своевременно устанавливать, когда содержание глюкозы приближается к критическим значениям и немедленно принимать меры для восстановления нормального содержания глюкозы в крови.Diabetes is one of the common dangerous human diseases. The most important task for the prevention of diabetes and the course of the disease in humans is the constant monitoring of glucose in human blood. In this case, it is necessary to establish in a timely manner when the glucose content approaches critical values and immediately take measures to restore the normal glucose content in the blood.
Известно устройство для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови, работающее в оптическом диапазоне длин волн, содержащее средство для регулирования тока в цепи источника питания и для обработки данных, соединенные последовательно с цифроаналоговым преобразователем, блок питания полупроводникового лазера, регулятор температуры, полупроводниковый лазерный источник излучения и оптическое средство [1].A device for non-invasively measuring the concentration of glucose in the blood, operating in the optical wavelength range, comprising means for regulating the current in the power supply circuit and for processing data connected in series with a digital-to-analog converter, a semiconductor laser power supply, a temperature controller, a semiconductor laser radiation source and optical tool [1].
Недостатки этого устройства:The disadvantages of this device:
- большая погрешность (20-30%) в определении содержания глюкозы в крови,- a large error (20-30%) in the determination of glucose in the blood,
- необходимость использования дорогостоящей лазерной и спектральной аппаратуры.- the need to use expensive laser and spectral equipment.
Известно устройство для определения содержания глюкозы в крови, содержащее отрезок металлической волноводной линии передачи, снабженный фланцами с обоих концов, с размерами внутреннего поперечного сечения, при которых в отрезке металлической волноводной линии передачи распространяется электромагнитная волна сантиметрового или миллиметрового диапазона длин волн, плоскопараллельную пластину из диэлектрика, которая расположена на одном конце отрезка металлической волноводной линии перпендикулярно направлению распространения электромагнитной волны в металлической волноводной линии передачи, при этом плоскопараллельная пластина из диэлектрика, расположенная на одном конце упомянутого отрезка волноводной линии передачи, контактирует с кожной поверхностью человека - объектом с кровью, другой конец отрезка металлической волноводной линии передачи предназначен для соединения его с источником электромагнитной волны и измерителем коэффициента отражения электромагнитной волны [2] - прототип.A device for determining the glucose content in the blood, containing a segment of a metal waveguide transmission line, equipped with flanges at both ends, with dimensions of the internal cross section, in which an electromagnetic wave of a centimeter or millimeter wavelength range propagates in a segment of a metal waveguide transmission line, a plane-parallel dielectric plate , which is located at one end of a segment of a metal waveguide line perpendicular to the direction of propagation of the electric a magnetic wave in a metal waveguide transmission line, while a plane-parallel dielectric plate located at one end of the said segment of the waveguide transmission line is in contact with the human skin surface — an object with blood, the other end of the metal waveguide transmission line is designed to connect it to an electromagnetic wave source and a meter for the reflection coefficient of the electromagnetic wave [2] - prototype.
Это устройствоThis device
- повышает точность измерений за счет согласования волноводной линии передачи с кожной поверхностью с помощью согласующей плоскопараллельной пластины из диэлектрика,- improves the accuracy of measurements due to the coordination of the waveguide transmission line with the skin surface using a matching plane-parallel dielectric plate,
- снижает стоимость медицинских исследований за счет использования широко распространенных панорамных измерителей коэффициента отражения электромагнитной волны сантиметрового или миллиметрового диапазона длин волн.- reduces the cost of medical research through the use of widespread panoramic meters of the reflection coefficient of the electromagnetic wave of the centimeter or millimeter wavelength range.
Недостатки этого устройства:The disadvantages of this device:
- для улучшения согласования падающей электромагнитной волны с кожным покровом человека - объектом с кровью согласующая диэлектрическая пластина должна иметь толщину, кратную нечетному числу четверти длины электромагнитной волны в диэлектрическом материале пластины, при этом величина добротности снижается и коэффициент отражения электромагнитной волны по мощности от кожного покрова человека не имеет четко выраженного минимума, что затрудняет определение частоты, соответствующей минимуму коэффициента отражения электромагнитной волны по мощности, и тем самым снижает точность определения содержания глюкозы в крови,- to improve the matching of the incident electromagnetic wave with the skin of a person - an object with blood, the matching dielectric plate must have a thickness that is a multiple of an odd number of a quarter of the length of the electromagnetic wave in the dielectric material of the plate, while the quality factor is reduced and the reflection coefficient of the electromagnetic wave in power from the skin of a person does not have a clearly defined minimum, which makes it difficult to determine the frequency corresponding to the minimum reflection coefficient of electromagnetic power, and thereby reduces the accuracy of determination of glucose in the blood,
- величина диэлектрической проницаемости пластины должна быть выбрана такой, при которой выполняются оптимальные условия согласования, однако это условие практически не выполнимо, поскольку пластина изготавливается из диэлектрического материала с определенной величиной диэлектрической проницаемости, которая отличается от оптимальной величины диэлектрической проницаемости, что снижает точность определения содержания глюкозы в крови.- the dielectric constant of the plate should be chosen so that the optimal matching conditions are met, however, this condition is practically not feasible, since the plate is made of dielectric material with a certain value of dielectric constant, which differs from the optimal value of dielectric constant, which reduces the accuracy of determination of glucose content in blood.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение точности определения содержания глюкозы в крови при сохранении низкой стоимости используемой аппаратуры.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determination of glucose in the blood while maintaining the low cost of the equipment used.
Указанный технический результат достигается предложенным устройством для определения содержания глюкозы в крови, содержащимThe specified technical result is achieved by the proposed device for determining glucose in the blood, containing
отрезок металлической волноводной линии передачи, снабженный фланцами с обоих концов, с размерами внутреннего поперечного сечения, при которых в отрезке металлической волноводной линии передачи распространяется электромагнитная волна сантиметрового или миллиметрового диапазонов длин волн,a section of a metal waveguide transmission line equipped with flanges at both ends, with dimensions of the internal cross section, in which an electromagnetic wave of a centimeter or millimeter wavelength range propagates in a section of a metal waveguide transmission line,
плоскопараллельную пластину, расположенную на одном конце отрезка металлической волноводной линии перпендикулярно направлению распространения электромагнитной волны в металлической волноводной линии передачи,a plane-parallel plate located at one end of a segment of a metal waveguide line perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic wave in the metal waveguide transmission line,
при этом другой конец отрезка металлической волноводной линии передачи предназначен для соединения его с источником электромагнитной волны и измерителем коэффициента отражения электромагнитной волны, в которомwhile the other end of the segment of the metal waveguide transmission line is designed to connect it to a source of electromagnetic waves and a meter of the reflection coefficient of the electromagnetic wave, in which
дополнительно введен второй отрезок металлической волноводной линии передачи, снабженный фланцами с обоих концов, одинакового внутреннего поперечного сечения с первым отрезком металлической волноводной линии передачи,additionally introduced a second segment of a metal waveguide transmission line provided with flanges at both ends of the same internal cross section with the first segment of a metal waveguide transmission line,
внутренняя часть второго отрезка металлической волноводной линии передачи заполнена диэлектриком,the inside of the second segment of the metal waveguide transmission line is filled with a dielectric,
плоскопараллельная пластина выполнена из металла и снабжена резонансным окном с размерами, меньшими размеров внутреннего поперечного сечения первого отрезка металлической волноводной линии передачи,a plane-parallel plate is made of metal and is equipped with a resonant window with dimensions smaller than the dimensions of the internal cross section of the first segment of the metal waveguide transmission line,
фланец одного конца первого отрезка металлической волноводной линии передачи, плоскопараллельная пластина и фланец одного конца второго отрезка металлической волноводной линии передачи соединены между собой механически,a flange of one end of the first segment of the metal waveguide transmission line, a plane-parallel plate and a flange of one end of the second segment of the metal waveguide transmission line are mechanically connected,
другой конец второго отрезка металлической волноводной линии передачи предназначен для контакта с объектом с кровью,the other end of the second segment of the metal waveguide transmission line is intended for contact with the object with blood,
при этом длина второго отрезка металлической волноводной линии передачи кратна половине длины электромагнитной волны в отрезке металлической волноводной линии передачи с диэлектриком.the length of the second segment of the metal waveguide transmission line is a multiple of half the length of the electromagnetic wave in the segment of the metal waveguide transmission line with a dielectric.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Второй отрезок металлической волноводной линии передачи, заполненный диэлектриком, с одной стороны которого расположена отражающая стенка в виде плоскопараллельной пластины, выполненной из металла, а с другой стороны поглощающе- отражающая стенка - объект с кровью, представляет собой резонатор с отражающей и поглощающе-отражающей стенками.The second segment of the metal waveguide transmission line, filled with a dielectric, on one side of which there is a reflecting wall in the form of a plane-parallel plate made of metal, and on the other hand an absorbing-reflecting wall - an object with blood, is a resonator with reflecting and absorbing-reflecting walls.
Поскольку длина второго отрезка металлической волноводной линии передачи L выбрана кратной половине длины электромагнитной волны в отрезке металлической волноводной линии передачи с диэлектриком (L=m×λв/2, где λв - длина электромагнитной волны в металлической волноводной линии передачи с диэлектриком, m=1, 2, 3, …), то в резонаторе устанавливаются стоячие волны.Since the length of the second segment of the metal waveguide transmission line L is chosen to be a multiple of half the length of the electromagnetic wave in the segment of the metal waveguide transmission line with a dielectric (L = m × λv / 2, where λv is the length of the electromagnetic wave in a metal waveguide transmission line with a dielectric, m = 1, 2, 3, ...), then standing waves are established in the resonator.
В силу электромагнитных процессов, протекающих в резонаторе, он является существенно узкополосным устройством: на частотах, близких к резонансной частоте, коэффициент отражения электромагнитной волны по мощности имеет острый минимум.Due to the electromagnetic processes occurring in the resonator, it is a substantially narrow-band device: at frequencies close to the resonant frequency, the reflection coefficient of the electromagnetic wave in power has a sharp minimum.
Величину этого минимума коэффициента отражения электромагнитной волны по мощности и частоту, на которой он достигается, измеряют на панорамном измерителе коэффициента отражения электромагнитных волн с высокой точностью (менее 1%), что обеспечивает существенное увеличение точности определения содержания глюкозы в крови.The value of this minimum of the reflection coefficient of the electromagnetic wave in terms of power and the frequency at which it is achieved is measured on a panoramic meter of the reflection coefficient of electromagnetic waves with high accuracy (less than 1%), which provides a significant increase in the accuracy of determination of glucose in the blood.
При этом, как и в прототипе, величину минимума коэффициента отражения электромагнитной волны по мощности и частоту, на которой он достигается, измеряют на панорамном измерителе коэффициента отражения электромагнитных волн сантиметрового или миллиметрового диапазона длин волн, что обеспечивает сохранении низкой стоимости используемой аппаратуры.In this case, as in the prototype, the minimum value of the reflection coefficient of the electromagnetic wave in power and the frequency at which it is achieved is measured on a panoramic meter of the reflection coefficient of electromagnetic waves of the centimeter or millimeter wavelength range, which ensures the low cost of the equipment used.
Таким образом, комплексный подход в предложенном устройстве для определения содержания глюкозы в крови, а именно выполнениеThus, an integrated approach in the proposed device for determining glucose in the blood, namely the implementation
двух отрезков металлической волноводной линии передачи с размерами внутреннего поперечного сечения, при которых в них распространяется электромагнитная волна сантиметрового или миллиметрового диапазона длин волн,two segments of a metal waveguide transmission line with internal cross-sectional dimensions at which an electromagnetic wave propagates in them in the centimeter or millimeter wavelength range,
с длиной второго отрезка металлической волноводной линии передачи, кратной половине длины электромагнитной волны,with the length of the second segment of the metal waveguide transmission line, a multiple of half the length of the electromagnetic wave,
плоскопараллельной пластины из металла, снабженной резонансным окном с размерами, меньшими размеров внутреннего поперечного сечения отрезка металлической волноводной линии передачи,a plane-parallel plate of metal, equipped with a resonant window with dimensions smaller than the dimensions of the internal cross section of a section of a metal waveguide transmission line,
заполнение диэлектриком внутренней части второго отрезка металлической волноводной линии передачи,filling the insulator of the inner part of the second segment of the metal waveguide transmission line,
соединение между собой механически фланца одного конца первого отрезка металлической волноводной линии передачи, плоскопараллельной пластины и фланца одного конца второго отрезка металлической волноводной линии передачи,the mechanical connection of the flange of one end of the first segment of the metal waveguide transmission line, a plane-parallel plate and the flange of one end of the second segment of the metal waveguide transmission line,
позволит по сравнению с прототипом использовать узкополосные резонансные явления и тем самым максимально увеличить точность определения содержания глюкозы в крови.compared with the prototype will allow you to use narrow-band resonant phenomena and thereby maximize the accuracy of determination of glucose in the blood.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 дан чертеж предложенного устройства для определения содержания глюкозы в крови в разрезе, гдеFigure 1 is a drawing of the proposed device for determining glucose in the blood in the context, where
- отрезки металлической волноводной линии передачи - 1 и 2 соответственно,- segments of a metal waveguide transmission line - 1 and 2, respectively,
- фланцы отрезков металлической волноводной линии передачи - 3, 4, 5 и 6 соответственно,- flanges of segments of a metal waveguide transmission line - 3, 4, 5 and 6, respectively,
- плоскопараллельная пластина из металла - 7, которая снабжена- plane-parallel plate of metal - 7, which is equipped
- резонансным окном - 8,- resonance window - 8,
- диэлектрик - 9,- dielectric - 9,
- исследуемый объект с кровью - 10.- the investigated object with blood - 10.
На фиг. 2 дан общий вид экспериментальной установки для измерения содержания глюкозы в крови:In FIG. Figure 2 shows a general view of an experimental setup for measuring blood glucose:
- панорамный измеритель коэффициента отражения PNA - L N5230C - 1,- panoramic meter of reflection coefficient PNA - L N5230C - 1,
- коаксиальный кабель - 2,- coaxial cable - 2,
- коаксиально-волноводный переход - 3,- coaxial waveguide transition - 3,
- предлагаемое устройство - 4,- the proposed device is 4,
- исследуемый объект с кровью - 5.- the investigated object with blood - 5.
Заявленное устройство (фиг. 1) содержит второй отрезок металлической волноводной линии передачи 2 с внутренним поперечным сечением с размерами широкой стороны стенки, равной а, и узкой равной b, длиной L, кратной половине длины волны в отрезке металлической волноводной линии с диэлектриком 9, и плоскопараллельной пластины из металла 7, расположенной на одном конце первого отрезка металлической волноводной линии 1. В плоскопараллельной пластине 7 выполнено резонансное окно 8 шириной а1 и высотой b1. Первый отрезок металлической волноводной линии передачи 1 одними концом посредством фланца 3 подключен к волноводной линии передачи от источника электромагнитной волны сантиметрового или миллиметрового диапазона длин волн. Второй отрезок металлической волноводной линии передачи 2 одним концом посредством фланца 6 приведен в контакт с объектом с кровью. Фланцы 4 и 5 других концов отрезков металлической волноводной линии передачи и пластина из металла 7 соединены между собой механически.The claimed device (Fig. 1) contains a second segment of a metal
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При проведении измерений на измерительной установке, изображенной на фиг. 2, электромагнитная волна от панорамного измерителя коэффициента отражения 1 по коаксиальному кабелю 2 и коаксиально-волноводному переходу 3 поступает в заявленное устройство 4, где взаимодействует с объектом с кровью 5. Отраженная от устройства электромагнитная волна возвращается к панорамному измерителю, на экране которого отображается резонансная зависимость коэффициента отражения по мощности R устройства от частоты f.When taking measurements on the measuring apparatus shown in FIG. 2, the electromagnetic wave from the panoramic meter of
Коэффициент отражения по мощности R определяется как отношение отраженной от устройства мощности Ротр к падающей мощности Рпад The power reflection coefficient R is defined as the ratio of the power Pgr reflected from the device to the incident power P pad
или в логарифмическом масштабеor on a logarithmic scale
где βсв - коэффициент связи, который равенwhere β St - the coupling coefficient, which is equal to
Ррез - мощность, поглощаемая в самом резонаторе,P rez - the power absorbed in the resonator itself,
Рсв - мощность, которая возвращается назад из отрезка линии передачи через резонансное окно в подводящую линию.P St - power, which returns back from the segment of the transmission line through the resonant window into the supply line.
Различают следующие режимы работы устройства:The following modes of operation of the device are distinguished:
1) при βсв=1 существует режим критической связи, мощность, рассеиваемая в самом резонаторе Ррез, в точности равна мощности, излучаемой из резонатора Рсв и рассеиваемой во внешних линиях передач;1) when β st = 1 there is a critical coupling mode, the power dissipated in the resonator P res is exactly equal to the power radiated from the resonator P st and dissipated in external transmission lines;
2) при βсв<1 существует режим недосвязи, мощность, рассеиваемая в самом резонаторе, превосходит мощность, рассеиваемую во внешних линиях передач;2) when β sv <1, there is a mode of non-coupling, the power dissipated in the resonator itself exceeds the power dissipated in external transmission lines;
3) при βсв>1 существует режим пересвязи, мощность, передаваемая из резонатора во внешнюю линию передач, превосходит мощность, рассеиваемую в самом резонаторе.3) communication with β> 1 there reconnection mode, the power transferred from the resonator to the external transmission line exceeds the power dissipated in the resonator.
Максимальная чувствительность коэффициента отражения по мощности устройства к изменению состава крови в объекте с кровью будет наблюдаться при коэффициенте связи βсв, стремящемся к 1.The maximum sensitivity of the reflection coefficient in the power of the device to a change in the composition of blood in an object with blood will be observed when the coupling coefficient β sv tends to 1.
Пример.Example.
Устройство было реализовано в сантиметровом диапазоне длин волн. Два отрезка металлической волноводной линии 1 и 2 выполнены из меди одинакового прямоугольного внутреннего поперечного сечения с размером широкой стороны а=22,86 мм и узкой стороны b=10,16 мм. В плоскопараллельной пластине из металла 7 выполнено прямоугольное резонансное окно 8 с размерами, меньшими размеров внутреннего поперечного сечения отрезка волноводной линии, шириной а1=9,542 мм, высотой b1=10,16 мм и толщиной пластины 0,28 мм [3]. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика 9 - фторопласта, заполняющего отрезок волноводной линии передачи 2, равнялась 2,04.The device was implemented in the centimeter wavelength range. Two segments of the
Рабочим типом волны в прямоугольном волноводе является волна H10.The working type of wave in a rectangular waveguide is wave H 10 .
Величина мощности потерь Рсв задается шириной размера резонансного окна в пластине из металла [3], а мощность, поглощаемая в самом резонаторе Ррез, определяется значением коэффициента отражения на границе диэлектрик - объект с кровью.The value of the power loss P s is determined by the width of the resonance window in the metal plate [3], and the power absorbed in the resonator P rez is determined by the value of the reflection coefficient at the boundary between the insulator and the object with blood.
Для измерения малых изменений содержания глюкозы в крови работают в диапазоне модулей коэффициентов отражения по мощности в логарифмическом масштабе от минус 30 до минус 40 дБ. В этом случае погрешность измерений коэффициента отражения по мощности панорамного измерителя не превышает 1%.To measure small changes in blood glucose, they work in the range of power reflection coefficient modules on a logarithmic scale from minus 30 to minus 40 dB. In this case, the error in measuring the reflection coefficient by the power of the panoramic meter does not exceed 1%.
На изготовленном образце устройства были измерены модули коэффициента отражения по мощности.On the manufactured sample of the device, the power reflection coefficient modules were measured.
С помощью заявленного устройства предварительно снималась так называемая «сахарная кривая». Выделялся участок запястья на руке пациента, и снималась резонансная кривая резонатора, нагруженного на выделенный участок на руке. Фиксировались резонансная частота и минимум коэффициента отражения на резонансной частоте. Одновременно с помощью инвазивного глюкометра ONE TOUCH определялось содержание глюкозы в крови пациента.Using the claimed device previously shot the so-called "sugar curve". A part of the wrist on the patient’s hand was distinguished, and the resonance curve of the resonator loaded on the selected part on the arm was recorded. The resonant frequency and the minimum of the reflection coefficient at the resonant frequency were recorded. At the same time, the glucose level in the patient's blood was determined using an ONE TOUCH invasive glucometer.
Затем исследуемый пациент выпивал сладкий раствор, содержащий 5 чайных ложек сахара, растворенных в стакане воды. После этого с интервалом в 10 минут снимались резонансные зависимости, в ходе которых определялись минимумы коэффициентов отражения и резонансные частоты, а глюкометром определялось содержание глюкозы в крови. Измерения проводились в течение 90 минут, полученные экспериментальные данные представлены в таблице.Then, the test patient drank a sweet solution containing 5 teaspoons of sugar dissolved in a glass of water. After that, with an interval of 10 minutes, the resonance dependences were taken, during which the minima of the reflection coefficients and resonance frequencies were determined, and the glucose content in the blood was determined with a glucometer. The measurements were carried out for 90 minutes, the obtained experimental data are presented in the table.
Как видно из таблицы, в течение первых 50 минут наблюдался рост содержания глюкозы в крови человека от 5,6 до 8.5 ммол/л. Одновременно увеличился и модуль коэффициента отражения резонатора от значения минус 34,3 дБ до минус 30,1 дБ. Затем при уменьшении содержания глюкозы уменьшалась и величина коэффициента отражения. То есть наблюдается корреляция между изменениями содержания глюкозы в крови пациента и изменением коэффициента отражения устройства.As can be seen from the table, during the first 50 minutes there was an increase in glucose in human blood from 5.6 to 8.5 mmol / L. At the same time, the modulus of the cavity reflection coefficient increased from minus 34.3 dB to minus 30.1 dB. Then, with a decrease in glucose content, the value of the reflection coefficient also decreased. That is, there is a correlation between changes in the glucose content in the patient’s blood and a change in the reflection coefficient of the device.
Таким образом, предложенное устройство позволит измерить коэффициент отражения по мощности с высокой точностью - 1%, что примерно в 5 раз больше точности прототипа, и как следствие в 5 раз позволит увеличить точность определения содержания глюкозы в крови, в том числе в крови человека.Thus, the proposed device will allow you to measure the reflection coefficient by power with high accuracy - 1%, which is about 5 times more than the accuracy of the prototype, and as a result, 5 times will increase the accuracy of determination of glucose in the blood, including human blood.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США. Patent US #5,243,983. Sept. 14, 1993.1. US patent. US Patent # 5,243,983. Sept. 14, 1993.
2. Патент США. Patent US #2006/0025664 A1, Published Feb. 2, 2006 - прототип.2. US patent. Patent US # 2006/0025664 A1, Published Feb. 2, 2006 - prototype.
3. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств, М.: Радио и связь. 1987, с 88.3. Gupta K., Garge R., Chadha R. Machine design of microwave devices, M .: Radio and communications. 1987, p. 88.
Claims (1)
отрезок металлической волноводной линии передачи, снабженный фланцами с обоих концов, с размерами внутреннего поперечного сечения, при которых в отрезке металлической волноводной линии передачи распространяется электромагнитная волна сантиметрового или миллиметрового диапазонов длин волн,
плоскопараллельную пластину, расположенную на одном конце отрезка металлической волноводной линии перпендикулярно направлению распространения электромагнитной волны в металлической волноводной линии передачи,
при этом другой конец отрезка металлической волноводной линии передачи предназначен для соединения его с источником электромагнитной волны и измерителем коэффициента отражения электромагнитной волны,
отличающееся тем, что
в устройство дополнительно введен второй отрезок металлической волноводной линии передачи, снабженный фланцами с обоих концов, одинакового внутреннего поперечного сечения с первым отрезком металлической волноводной линии передачи,
внутренняя часть второго отрезка металлической волноводной линии передачи заполнена диэлектриком,
плоскопараллельная пластина выполнена из металла и снабжена резонансным окном с размерами, меньшими размеров внутреннего поперечного сечения первого отрезка металлической волноводной линии передачи,
фланец одного конца первого отрезка металлической волноводной линии передачи, плоскопараллельная пластина и фланец одного конца второго отрезка металлической волноводной линии передачи соединены между собой механически,
другой конец второго отрезка металлической волноводной линии передачи предназначен для контакта с объектом с кровью,
длина второго отрезка металлической волноводной линии передачи кратна половине длины электромагнитной волны во втором отрезке металлической волноводной линии передачи с диэлектриком. A device for determining blood glucose containing
a section of a metal waveguide transmission line equipped with flanges at both ends, with dimensions of the internal cross section, in which an electromagnetic wave of a centimeter or millimeter wavelength range propagates in a section of a metal waveguide transmission line,
a plane-parallel plate located at one end of a segment of a metal waveguide line perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic wave in the metal waveguide transmission line,
while the other end of the segment of the metal waveguide transmission line is designed to connect it to a source of electromagnetic waves and a meter of the reflection coefficient of the electromagnetic wave,
characterized in that
the second segment of the metal waveguide transmission line, equipped with flanges at both ends of the same internal cross section with the first segment of the metal waveguide transmission line, is additionally introduced into the device,
the inside of the second segment of the metal waveguide transmission line is filled with a dielectric,
a plane-parallel plate is made of metal and is equipped with a resonant window with dimensions smaller than the dimensions of the internal cross section of the first segment of the metal waveguide transmission line,
a flange of one end of the first segment of the metal waveguide transmission line, a plane-parallel plate and a flange of one end of the second segment of the metal waveguide transmission line are mechanically connected,
the other end of the second segment of the metal waveguide transmission line is intended for contact with the object with blood,
the length of the second segment of the metal waveguide transmission line is a multiple of half the length of the electromagnetic wave in the second segment of the metal waveguide transmission line with a dielectric.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126789/15A RU2575568C2 (en) | 2014-07-02 | Device to define content of glucose in blood |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126789/15A RU2575568C2 (en) | 2014-07-02 | Device to define content of glucose in blood |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014126789A RU2014126789A (en) | 2016-01-27 |
RU2575568C2 true RU2575568C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5243983A (en) * | 1990-12-14 | 1993-09-14 | Georgia Tech Research Corporation | Non-invasive blood glucose measurement system and method using stimulated raman spectroscopy |
US5685300A (en) * | 1994-04-01 | 1997-11-11 | Kuenstner; J. Todd | Noninvasive and in-vitro measurement of glucose and cholesterol by nuclear magnetic resonance spectroscopy |
RU2438130C2 (en) * | 2009-12-08 | 2011-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Method for blood cell analysis for glucose content |
RU2473307C1 (en) * | 2011-06-17 | 2013-01-27 | Артур Джагафарович Эльбаев | Device for non-invasive determination of cholesterol and glucose concentration in blood |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5243983A (en) * | 1990-12-14 | 1993-09-14 | Georgia Tech Research Corporation | Non-invasive blood glucose measurement system and method using stimulated raman spectroscopy |
US5685300A (en) * | 1994-04-01 | 1997-11-11 | Kuenstner; J. Todd | Noninvasive and in-vitro measurement of glucose and cholesterol by nuclear magnetic resonance spectroscopy |
RU2438130C2 (en) * | 2009-12-08 | 2011-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Method for blood cell analysis for glucose content |
RU2473307C1 (en) * | 2011-06-17 | 2013-01-27 | Артур Джагафарович Эльбаев | Device for non-invasive determination of cholesterol and glucose concentration in blood |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4180069B2 (en) | Bloodless blood glucose measuring device and method using millimeter wave | |
US20230218205A1 (en) | Sensor | |
DK1949084T3 (en) | CONDITIONS AND METHOD OF MEASUREMENT OF LEVELS OF COMPONENTS IN A BIOLOGICAL tissue structure | |
US4240445A (en) | Electromagnetic energy coupler/receiver apparatus and method | |
EA001007B1 (en) | Improving radio frequency spectral analysis for in vitro or in vivo environments | |
JP2012507382A (en) | Impedance spectroscopy with coupled antennas. | |
US20210177310A1 (en) | Component Concentration Measurement Device and Component Concentration Measurement Method | |
US20210161419A1 (en) | Component concentration measurement device and component concentration measurement method | |
Ramalingam et al. | A compact microwave device for fracture diagnosis of the human tibia | |
JP6908834B2 (en) | Dielectric spectroscopy sensor and permittivity measurement method | |
Yi et al. | Noninvasive glucose sensors using defective-ground-structure coplanar waveguide | |
RU2575568C2 (en) | Device to define content of glucose in blood | |
KR101132634B1 (en) | Interstitial blood glucose sensor and apparatus for measuring blood glucose in real time using thereof | |
Koutsoupidou et al. | Study and suppression of multipath signals in a non-invasive millimeter wave transmission glucose-sensing system | |
Al-Gburi et al. | Solid Characterization Utilizing Planar Microwave Resonator Sensor | |
Muley et al. | Design and simulate an antenna for aqueous glucose measurement | |
JP3787615B2 (en) | Method and apparatus for nondestructive measurement of complex permittivity | |
US11547328B2 (en) | Detection device and method, and computer program for detecting a blood image parameter | |
CN208404585U (en) | A kind of noninvasive microwave blood sugar test set | |
Mansour et al. | A Novel Biosensor for Non-Invasive Blood Glucose Measurement Based on Double Square Complimentary Split Ring Resonator | |
Kandwal et al. | Designing highly sensitive microwave antenna sensor with novel model for noninvasive glucose measurements | |
WO2017064153A1 (en) | Enhanced characterization of dielectric properties | |
RU2599104C2 (en) | Method of determining content of glucose in blood | |
RU2575468C1 (en) | Device to define complex capacitivity of materials | |
WO2015152715A1 (en) | Method for measuring dielectric properties of a tissue sample |