RU33235U1

RU33235U1 - Измерительный узел неинвазивного определения содержания сахара в крови человека

Info

Publication number: RU33235U1
Application number: RU2003120661/20U
Authority: RU
Inventors: Е.А. Протасов; О.С. Есиков
Original assignee: Протасов Евгений Александрович; Есиков Олег Семенович
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2003-10-10

Description

Измерительный узел неинвазивного определения содержания

сахара в крови человека

Полезная модель относится к области определения времени ядерной магнитной релаксации в крови Т| на основе ядерного магнитного резонанса.

Известно устройство неинвазивного определения содержания сахара в крови человека, содержащее монокулярную трубу, в которой расположены источники спектрального голучения, выполненные в виде светодиодов красного и желтого цвета.

Патент Российской Федерации № 2023270, МПК: G01 N 33/66, 1994 Г.

Применение устройства ограничено при нарушении цветовосприятия, при миопии и гиперметропии, когда глаз перестает быть оптическим прибором.

Известно устройство неинвазивного определения содержания сахара в крови человека, содержащее датчик и анализатор, датчик выполнен в виде высокочастотного генератора, анализатор в виде измерительного моста и чувствительный индуктивный элемент, включенный в диагональ моста.

Патент Российской Федерации № 2088927, МПК: GOI N 33/49, 1997 Г. (прототип).

В данном устройстве палец человека по существу является сердечником, изменяющим индуктивность чувствительного элемента анализатора.

Пи аналог, ни прототип не обладают высокой точностью оценки содержания глюкозы в крови. Дают возможность получить лишь качественную информацию об отклонениях содержания сахара в крови в ту или другую сторону, если предварительно

проведена обязательная индивидуальная тарировка с применением инвазивного метода.

Данный измерительный узел устраняет недостатки аналога и прототипа.

Техническим результатом полезной модели является неинвазивное определение содержания сахара в крови для любых пациентов повышение точности измерений.

Технический результат достигается тем, что в измерительном узле неинвазивного определения содержания сахара в крови человека, содержащем датчик, выполненный на основе высокочастотного генератора, анализатор и чувствительный индуктивный элемент, датчик, анализатор и чувствительный индуктивный элемент выполнены на Основе ЯМР-спектрометра, в зазорах постоянного магнита которого расположены элементы генератора асимметричной низкочастотной модуляции, генератора модулирующего напряжения зв ковой частоты, а в центральной части постоянного магнита расположены датчик ЯМР выполнеьшый в виде катущки индуктивности для пальца руки человека и элементы генератора свипирования магнитного поля, узел содержит элементы для его соединения с персональным компьютером и снабжен носителем информации.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. I -2. На фр1г. 1 схематично представлена принципиальная схема, где: 1 - элементы генератора свипирования магнитного поля, 2 элементы генератора треугольных импульс-ов для ассиметричной низкочастотной модуляции, 3 -датчиком ЯМР для пальца, 4 элементы генератора модулвфующего напряжения звуковой частоты, 5 - постоянный магнит.

На фиг. 2 представлена экспериментально полученная на макетной установке последовательность пар импульсов.

Объем, занимаемый межклеточной жидкостью, кровью и мышечной тканью позволяет получать амплитуды сигналов поглощения ЯМР от жидкостной компоненты пальца достаточные для дальнейшего усттения и обработки. Изменения соотношения объемов, заш1маемых костной и мышечной тканями, которые могут быть у разных людей, не вносят существенных изменений в измеряемую величину TI. При регистрации магниторезонансного сигнала поглощения от пальца практически измеряется сигнал от крови, а поведение времени релаксации непосредственно связано с концентрацией глюкозы в крови человека.

Измерительный узел неинвазивного определения содержания глюкозы в крови человека работает следующим образом.

Палец помещают в инд асп1вном датчике 3, представляющем собой катушку индуктивности, расположенную в зазоре постоянного магнита 5 и являющуюся частью колебательного

контура генератора высокочастотныхколебаний.

Высокочастотные колебания электромагнитной энергии создаются

ct aSb/генератором в режимеколебаний, при котором небольшие

изменения добротности его задающего контура, приводят к изменению амплитуды генерируемых колебаний, а изменение индуктивности или емкости к изменению частоты этих колебаний. Палец, помещенный внутрь катушки 3, на несколько процентов снижает частот колебаний генератора. Для устранения этого нежелательного эффекта в устройстве предусмотрена система автоматической подстройки частоты ВЧ-генератора. Амплитуды колебаний контура генератора при поглощении электромагнитной энергии в момент резонанса, промодулированные звуковой

;// c5i/x

частотой, усиливаются на звуковой частоте модуляции. После амплитудного и импульсного детекторов сигнал поступает на АЦП и далее в ячейку памяти микропроцессора (на фиг. не показаны). В память микропроцессора записываются все сигналы 5ШР, а также временные интервалы между сигналами поглощения.

Сигналы поглощения при помощи элементов генератора свипирования 1 появляются дважды в течении одного периода треугольной модуляции создаваемой элементами асимметричной модуляции 2 при выполнении условий ЯМР;

HO Q)Q / YP , где (Оо - частота генератора слабых колебаний,

Ур - гиромагнитное отнощение для ядер водорода,

HQ - напряженность магнитного поля при которой происходит резонансное поглоще1ше электромагнитной энергии.

Использование двойной модуляции позволяет существенно повысить отношение сигнал / шум и, тем самым, уменьшить погрешность определения времени Ть

Требования к стабильности источника, создающего скачки магнитного поля, существенно снижаются, т.к. измерения проводят в режиме модзляцин, амплитуда которой на много порядков превышает амплитуду флуктуации в источнике тока. Дополнительная модуляция магнитного поля осуществляется элементами 4 генератора модулирующего напряжения звуковой частоты. Период следования токовых скачков кратен периоду треугольной модуляции Тск пТм.

Время спин-решеточной релаксации TI определяется из соотношения:

TI т / -1п(1 - A(t)/Ai, где:

А(т) - амплитуда второго сигнала,

AI - амплитуда первого сигнала, которая не ниже амплитуды второго сигнала А(т) и в процессе измерений остается неизменной/ )

Некоторый разброс значений амплитуды первого сигнала AI определяет ошибку измерений времени спин-решеточной релаксации TI Вся информация об амплитудах первого и второго сигнала, а также временного интервала между ними поступает в компьютер, где по заданной программе определяют время спин решеточной релаксации TI и при помощи калибровочного коэффициента определяют концентрацию глюкозы. Измерительный узел снабжен носителем информации и элементами соединения с персональным компьютером, который по заданной программе в носителе информации отображает информацию о содержании глюкозы в крови пациента.

Claims

Измерительный узел неинвазивного определения содержания сахара в крови человека, содержащий датчик, выполненный на основе высокочастотного генератора, анализатор и чувствительный индуктивный элемент, отличающийся тем, что датчик, анализатор и чувствительный индуктивный элемент выполнены на основе ЯМР-спектрометра, в зазорах магнита которого расположены элементы генератора асимметричной низкочастотной модуляции, генератора модулирующего напряжения звуковой частоты, а в центральной части магнита расположены датчик ЯМР, выполненный в виде катушки индуктивности для пальца руки человека и элементы генератора свипирования магнитного поля, узел содержит элементы для его соединения с персональным компьютером и снабжен носителем информации.