SE442919B - Anvendning av ett polarimetriskt forfarande for kvantitativ bestemning av blodglykos - Google Patents

Description

7896232-0 blodsockerhalten. Även inom farmakologi, biokemi och allmän kemisk analytik föreligger liknande behov.

Uppfinningen enligt huvudkravet gör det möjligt att med hög käns- lighet kvantitativt bestämma blodsocker icke-incisivt in vivo el- ler oberoende härav in vitro. De kända metodernas nackdelar undvi- kes och blodsockernivån kan även ske genom direkt transkutan mätning.

Uppfinningen bygger på polarimetrins principer. Förutom analys in vitro är det exempelvis möjligt att bestämma blodsockerhalten i en människas eller ett djurs organism på ett strâlningsgenomsläpp- ligt ställe, exempelvis vid örsnibben eller ett hudveck, och man får pålitliga mätvärden även vid mycket ringa analysvolym. En an- ordning enligt uppfinningen kan alternativt vara utförd för mätning in vitro med ringa krav på volym (dimensioner), varvid ändå kvan- titativ analys av ett optiskt verksamt ämne i ett oberoende prov blir möjlig med hög mätnoggrannhet.

Uppfinningen går ut på att mäta vridningen av en linjärt polarise- rad strålning vid dess passage genom ett optiskt aktivt ämne. Vrid- vinkelmätningen måste ske med hög noggrannhet på 10-4 till 10-6 gra- der. Om analysområdet inbegriper genomstrålad hud och nära mätstäl- let belägna vävnadspartier, så verkar dessa depolariserande, men denna effekt kan i hög grad korrigeras (kompenseras) medelst optis- ka åtgärder såsom användning av transparent skikt verkande som en f/4-platta.

Vid blodsockerhaltsbestämning åstadkommer dock andra optiskt akti- va ämnen i blodet likaledes en vridning av polarisationsplanet, varför polarisationsbestämning i det enklaste fallet endast ger re- lativa mätvärden. Detta kan dock enligt uppfinningen undvikas ge- nom att skilja den av glukosen förorsakade vridningen från den av andra ämnen förorsakade, vilket_är möjligt, eftersom de båda ämnes- .gruppernas verkningar har helt olika förlopp i tiden. En ändring av blodsockerhalten sker med en högsta frekvens av ungefär 8 mHz (millihertz), medan exempelvis de optiskt aktiva blodfetterna så- som kolesterin, lipider osv. ändrar sina vridvinkelmedelvärden med en högsta frekvens av omkring 0,01 mHz. Vid de erhållna signaler- nas behandling kan man därför separera de båda vridvinklarna med hjälp av denna frekvensskillnad. Det är häri man har att se utgångs- punkten för föreliggande uppfinning. 7806232-0 En mätning av det absoluta glukoshaltvärdet kan ske genom att de- rivera signalspänningen, avskilja de låga frekvenserna medelst högpassfilter och integrera därefter. Högpassfiltrets amplitud- och fasegenskaper kan vara så valda, att man erhåller endast det av glukos förorsakade vinkelvridningsfrekvensbandet, varvid detta dock kan erhållas i sin helhet.

Vid en anordning enligt uppfinningen kan den polarimetriska delen vara skild från den strömförsörjande och signalbehandlande delen, vilket är mycket önskvärt vid mätningar in vivo. Om anordningen endast skall användas för mätning in vitro, behövs dock inte nämn- da åtgärd.

Indikeringen av det avsedda optiskt aktiva ämnets koncentration, dvs av blodsockerhalt, kan antingen ske i anordningens matardel (strömförsörjande del) eller skilt därifrån, exempelvis genom di- gital indikering på liknande sätt som hos ett elektriskt armbands- ur. Stigande eller fallande blodsockerhalt kan indikeras exempelvis genom upprepad manövrering av en tangent (tryckknapp) eller medelst en optisk signal. Den övre och den undre signalgränsnivån och där- med en koncentrationströskel kan vara inställbara, varvid en akus- tisk och/eller optisk varningssignal automatiskt kan utlösas, om någon av dessa nivåer överskrides.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas och belysas på grundval av ritningarna, som visar uppfinningen och dess bakgrund.

Den bifogade ritningens fig. 1 är ett principschema av en polari- sationsanordning av känt slag. Fig. 2 visar en polarimeter. Fig. 3 visar en anordning enligt uppfinningen. Fig. 4 är ett schema för förklaring av mätprincipen enligt den uppfinningsmässiga använd- ningen, för mätning av glukoskoncentrationens absoluta värde.

Fig. 5 visar det yttre mekaniska utförandet av en anordning för så- dan mätning. Fig. 6 visar ett med hjälp av uppfinningen erhållet diagram av mätresultatet vid en viss metod av mätning in vitro.

Fig. 1 visar en ljuskälla 1 för linjärt polariserat ljus, varvid denna ljuskälla kan vara en laser, en lysdiod eller en med polari- sator försedd vanlig ljuskälla, som avger ljus av viss våglängd.

Detta ljus passerar genom ett prov 3, en Ä/4-platta 4, en analysa- tor 6 och en detektor 7 i form av en fotomultiplikator, fotodiod, 78Il6232-0 fototransistor e.d. Denna detektor omvandlar ljuset till en av ljusintensiteten beroende elektrisk signal, som förstärkes av en förstärkare 9 samt indikeras och/eller upptecknas av en indikeran- de eller registrerande anordning 10.

Fig. 2 visar en polarimeter, vars känslighet är oberoende av den absoluta ljusintensiteten. Efter att ha passerat genom provet 3 och plattan 4 träffar ljuset en strålningsdelare 5, som avgrenar en referensstråle och avger densamma till en detektor 7x, vilken om- vandlar referensstrålen till en elektrisk signal. Denna signal till- föres en differentialförstärkare eller annan differensbildares (jämförares) 8 ena ingång. Den av den andra detektorn 7 avgivna sig- nalen tillföres förstärkarens 8 andra ingång. En efterföljande för- stärkare 9 avger då en förstärkt differenssignal, som indikeras och/ eller registreras av anordningen 10.

Hela anordningens känslighet kan ytterligare förbättras och ökas genom att använda en anordning enligt fig. 3. Det av ljuskällan 1 utsända polariserade ljuset moduleras av en ljusmodulator 2, varvid frekvens-, fas- eller amplitudmodulering kan åstadkommas medelst en generator 11. Därefter behandlas signalerna på samma sätt som en- ligt fig. 2, men i föreliggande fall kan förstärkarna 8 och 9 vara växelströmsförstärkare. Förstärkaren 9 kan vara en selektiv eller s.k. läsande förstärkare med frekvens-, fas- eller amplitudmodula- tor, t.ex. en synkronförstärkare, alltefter den i modulatorn 2 an- vända modulationstypen. Härigenom kan signal-brusförhâllandet ökas med minst en storleksordning.

Av fig. 4 framgår, hur enligt föreliggande uppfinning en glukosni- vås absoluta värde kan mätas. Fram till förstärkarens 9 utgång är förloppet detsamma som enligt fig. 3, men därefter följer ett deri- verande steg 12, ett högpassfilter 13, en integrator 14 och en yt- terligare förstärkare 15, vars utsignal indikeras och/eller upp- tecknas av anordningen 10.

Fig. 5 visar hur en anordning enligt fig._4 kan vara utförd ifråga om yttre form och uppdelning. En mätdel 16 innehåller den miniatyri- serade optiska (polarimetriska) delen 17, som kan fästas exempelvis vid örsnibben. Apparaten 18 innehåller den elektriska matardelen och en signalbehandlande del och kan exempelvis stoppas i fickan vid användning av den visade anordningen. Mätresultatet indikeras 7806232-0 digitalt av anordningen 10, som exempelvis på samma sätt som ett armbandsur kan fästas på handleden eller annat lämpligt ställe.

Själva den indikerande delen (sifferfältet) kan eventuellt ingå i ett smycke såsom ett armband eller fingerring.

Fig. 6 visar resultatet av en mätning in vitro medelst en anord- ning enligt fig. 3, varvid delen 3 är en mätkyvett, genom vilken pumpades först vatten, därefter en koncentrerad glukoslösning med en glukoshalt av 5 millimol/liter och därefter åter vatten.

Mätning skedde med två olika ljusintensiteter på 0,25 och 0,65 mW.

Det visar sig att känsligheten är tillräcklig och faktiskt obero- ende av den absoluta ljusintensiteten.

Med uppfinningen förknippad är den betydande fördelen, att man ifrå- ga om polarisationen kan skilja mellan vänstervridande och höger- vridande optiskt verksamma ämnen. För strålningen kan man använda våglängder inom hela området från ultraviolett till yttersta inf- rarött och till med radiovâgor (mikrovågor).

Enligt uppfinningen kan och bör icke-mekanisk, elektronisk mätning användas. Anordningen enligt uppfinningen kan utföras med samtliga komponenter inbyggda i ett gemensamt hölje.

Claims (3)

vsuezsz-o L 6 Patentkrav

1. Användning för kvantitativ in vivo- eller in vitro-bestämning av glukoskoncentrationer i blod, av ett polarimetriskt förfarande, varvid linjärpolariserat ljus sändes genom ett prov (3) varefter det ljus som passerat provet uppdelas (med 5) i två delstrâlar och intensiteten för den ena delstrâlen mätes direkt och för andra delstrålen efter genomgång av en analysator (6), vilka mät- ningar göres elektriskt, och ur de bâda mätta delintensiteterna bildas en skillnadssignal, vilken skillnadssignal exempelvis genom derivering eller frekvensseparering uppdelas i tvâ eller flera signalkomponenter med olika tidsvariation, vilken därefter integreras och utgör mätetal för en i provet förekommande optiskt aktiv substans.

2. Användning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en anordning utnyttjas, i vilken ljuskällan är en laserdiod och detektorerna är fototransistorer.

3. Användning enligt något av krav 1 - 2, k ä n n e t e c k - n a d av att en anordning utnyttjas, som dessutom är anord- nad att dâ en bestämd glukoskoncentration föreligger, avge en optisk eller akustisk signal.