Окклюзионный спектрофотометрический глюкометр

Обнадёживающий способ неинвазивного измерения КГК спектрофотометрическим методом показан на рис. 20.4. При подготовке к измерению пациент вставляет конечную фалангу своего пальца 2 сквозь кольцо-манжету 11 и кладет пучку пальца на измерительное ложе 1. Поверхность пальца автоматически входит в оптический контакт с выведенными в это ложе волоконно-оптическими световодами 17-19.

Рис. 20.4. Функциональная схема окклюзионного спектрофотометрического неинвазивного глюкометра: 1 – измерительное ложе для пальца; 2 – передняя фаланга пальца; 3 – оптические связи; 4 – модулятор источников света; 5 – фотоприемники и усилители сигналов; 6 – демодулятор и АЦП; 7 – дисплей; 8 – клавиатура управления; 9 – интерфейс с внешним компьютером; 10 – блок питания; 11 – надувное кольцо-манжета; 12 – соединитель; 13 – управляемый 2-ходовой вентиль; 14 – ресивер; 15 – нагнетатель воздуха; 16 – манометр; 17-19 – волоконно-оптические световоды. Справа – кольцо-манжета 11 и сжимаемый палец в условном сечении: 20 – костная ткань; 21 и 22 – артериальные и венозные сосуды; 23 – мягкие ткани

Перед измерениями с помощью компрессора 15 (это может быть и обычная резиновая "груша") в ресивер 14 нагнетается воздух до достижения заданного давления (например, 50-60 мм рт. ст.), которое контролируется манометром 16. Трёхходовой вентиль 13 сначала пневматически соединяет надувное эластичное кольцо-манжету 11 с атмосферой, и на первом этапе измерений дополнительного давления в ней нет.

После нажатия кнопки "Пуск" на клавиатуре 8 микропроцессор через схему управления светодиодами 4 включает источник света с длиной волны , характерной для поглощения глюкозой, и по заранее заданной программе модулирует его интенсивность, одновременно управляя синхронной демодуляцией соответствующего светового сигнала в узле 5. Модулированный свет через волоконно-оптический световод 17 поступает к пучке пальца 2 и входит перпендикулярно к его поверхности в мягкие ткани пальца в виде остро направленного светового зонда. Часть света от этого зонда, рассеиваясь вблизи наиболее вероятной траектории, условно изображенной на рисунке штриховой линией, проходит сквозь ткани пальца и попадает в приемный световод 18. Вдоль соответствующего оптического волокна выделенный световой сигнал передается к фотоприемнику 5, превращается в электрический сигнал, усиливается, демодулируется и в узле 6 превращается в двоичный код измеренной спектральной интенсивности. В микропроцессоре этот двоичный код () запоминается.

Дальше микропроцессор через схему управления 4 выключает первый и включает второй источник света с длиной волны , характерной для поглощения гемоглобином. Модулированный свет от этого второго источника через волоконно-оптический световод 19 передается к пальцу. И, аналогично описанному выше, осуществляется измерение второй спектральной интенсивности и запоминается ее двоичный код .

После этого по сигналу от микропроцессора вентиль 13 перекрывает выход кольца-манжеты 11 в атмосферу и присоединяет его к ресиверу 14. Поскольку объем ресивера во многие десятки раз больше внутреннего объема кольца-манжеты, то давление в манжете 11 быстро возрастает до заданного уровня. Она, в свою очередь, создает такое же давление на ткани пальца. На рис. 20.4 справа это схематически показано стрелками. Через мягкую ткань пальца 23 давление передается на костные ткани 20 и на артериальные (21) и венозные (22) кровеносные сосуды. Давление в ресивере выбрано так, чтобы давление в артериальных сосудах оставалось выше, чем давление извне. Благодаря этому, кровь продолжает поступать в палец. А давление внутри венозных сосудов оказывается ниже давления извне, поэтому вены перекрываются, и отток крови из пальца прекращается. Конечная фаланга пальца дополнительно наполняется кровью до тех пор, пока давление внутри вен не сравняется с внешним давлением манжеты.

Для слежения за кровенаполнением пальца микропроцессор организует периодическое измерение спектральной интенсивности на длине волны . Когда значение этой спектральной интенсивности стабилизируется (это означает стабилизацию после достижения нового уровня кровенаполнения), микропроцессор запоминает соответствующий код . Затем производится измерение спектральной интенсивности на длине волны при новом уровне кровенаполнения и запоминается соответствующее значение . После окончания измерений микропроцессор подает сигнал на управляемый вентиль 13, который перекрывает выход кольца-манжеты 11 к ресиверу 14 и открывает выход в атмосферу. Давление в манжете снижается и уравнивается с атмосферным. Теперь пациент может свободно вынуть палец из измерительного пальцевого ложа. Микропроцессор рассчитывает концентрацию глюкозы в крови пациента и высвечивает полученное значение на дисплее 7.