(57) 1. Устройство для неинвазивного измерения уровней сахара в крови млекопитающих путем измерения электромагнитного излучения, отраженного от кожи и/или ткани, отличающееся тем, что устройство содержит
источник синего света с длиной волны от 430 до 480 нм;
источник инфракрасного (ИК) излучения с длиной волны от 700 до 3000 нм;
блок датчиков для измерения синего света и ИК излучения, отраженного от кожи и/или ткани, и преобразования их в изменение сопротивления или электрического тока, или напряжения;
набор частотных фильтров для фильтрации сигнала, содержащий один или несколько аналоговых и/или цифровых частотных фильтров для отфильтровывания всех частот сигнала, кроме заданной полосы частот вокруг частоты F_C пульсации синего света, включая указанную частоту, при измерении синего света, и заданной полосы частот вокруг частоты F_ИК пульсации ИК изучения, включая указанную частоту, при измерении ИК излучения; и
блок обработки с памятью для программы и памятью для хранения и обработки результатов измерений, который:
a) управляет возбуждением источника синего света с частотой F_C пульсации и интервалом T_C времени возбуждения, причем частота F_C выбрана из диапазона частот от 100 до 300 кГц, а интервал T_C выбран из диапазона от 1 до 10 с;
b) управляет возбуждением источника ИК излучения с частотой F_ИК пульсации и интервалом Т_ИК времени возбуждения, причем частота F_ИК выбрана из диапазона частот от 1 до 50 кГц, а интервал Т_ИК выбран из диапазона от 1 до 10 с;
c) управляет фильтрацией, осуществляемой набором частотных фильтров;
d) перехватывает искомые значения сигнала из отфильтрованного сигнала в отдельных интервалах измерения для синего света и отдельно для ИК излучения;
e) вычисляет уровень сахара в крови, используя предварительно заданный математический алгоритм, на основании искомых значений сигнала.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник синего света представляет собой синий светодиод с длиной волны 460 нм, пульсирующий с частотой F_C, равной 200 кГц, в интервале T_C времени возбуждения, равном 7 с, а источник ИК излучения представляет собой инфракрасный светодиод с длиной волны 940 нм, пульсирующий с частотой F_ИК, равной 10 кГц, в интервале Т_ИК времени возбуждения, равном 7 с, при этом блок датчиков представляет собой фотодиод с диапазоном обнаруживаемых длин волн от 300 до 1100 нм, причем синий светодиод и инфракрасный светодиод установлены на устройстве как можно ближе к фотодиоду.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что набор частотных фильтров включает в себя фильтры верхних частот, полосовые фильтры и аналого-цифровой преобразователь, который имеет по меньшей мере 20-ти битное разрешение для синего света и по меньшей мере 10-ти битное разрешение для ИК излучения.
4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что набор частотных фильтров дополнительно содержит трансимпедансный усилитель с коэффициентом усиления 1:1000 при измерении отражения синего света и трансимпедансный усилитель с коэффициентом усиления 1:1 при измерении отражения ИК излучения.
5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит дисплей для отображения уровня сахара в крови, схему связи, которая позволяет программировать устройство и управлять устройством и/или передавать измеренные и вычисленные значения уровня сахара крови в компьютер или другое устройство, и по меньшей мере одну кнопку для включения и выключения устройства и управления настройками дисплея.
6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что устройство содержит ленту для крепления устройства в точке измерения на теле, предпочтительно на запястье, и аккумуляторную батарею или другой источник питания.
7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что искомые значения сигнала в отфильтрованном сигнале представляют собой абсолютные максимальные значения напряжения и абсолютные минимальные значения напряжения в каждом интервале измерения, а именно U_Смакс и U_Смин при измерении отражения синего света, и U_ИКмакс и U_ИКмин при измерении отражения ИК излучения.
8. Способ измерения уровня сахара в крови с применением устройства по любому из пп.1-7, включающий в себя следующие этапы:
прикрепляют устройство в месте измерения на теле так, что источник синего света, источник ИК излучения и блок датчиков находятся в непосредственном контакте с кожей и/или тканью в месте измерения;
осуществляют измерение с помощью источника синего света, которое включает в себя:
a) возбуждение источника синего света, так что он пульсирует с частотой F_C в интервале T_C времени,
b) выявление отраженного света с помощью блока датчиков и преобразование выявленного света в электрический сигнал,
c) фильтрацию сигнала из блока датчиков посредством набора частотных фильтров, которые отфильтровывают из сигнала все частоты кроме определенной полосы частот вокруг частоты F_C пульсации синего света, включая указанную частоту,
d) перехват искомых значений сигнала из отфильтрованного сигнала при измерении отражения синего света;
осуществляют измерение с помощью источника ИК излучения, которое включает в себя:
a) возбуждение источника ИК излучения, так что он пульсирует с частотой F_ИК в интервале Т_ИК времени,
b) выявление отраженного ИК излучения с помощью блока датчиков и преобразование выявленного ИК излучения в электрический сигнал,
c) фильтрацию сигнала из блока датчиков посредством набора частотных фильтров, которые отфильтровывают из сигнала все частоты кроме определенной полосы частот вокруг частоты F_ИК пульсации ИК, включая указанную частоту,
d) перехват искомых значений сигнала из отфильтрованного сигнала при измерении отражения ИК излучения;
вычисляют значение уровня сахара в крови с помощью предварительно заданного математического алгоритма, используя искомые значения сигнала при измерениях отражения синего света и искомые значения сигнала при измерениях отражения ИК излучения,
причем измерение с помощью источника синего света и измерение с помощью источника ИК излучения не зависят друг от друга и, соответственно, порядок их выполнения является произвольным.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что искомые значения сигнала в отфильтрованном сигнале представляют собой абсолютные максимальные значения напряжения и абсолютные минимальные значения напряжения в каждом интервале измерения, а именно U_Смакс и U_Смин при измерении отражения синего света, и U_ИКмакс и U_ИКмин при измерении отражения ИК излучения.
10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что фильтрация сигнала при измерении с помощью источника синего света включает в себя:
a) усиление сигнала с помощью трансимпедансного усилителя с коэффициентом усиления 1000 и одновременно преобразование электрического сигнала, представляющего собой электрический ток, в напряжение,
b) последующую фильтрацию сигнала с помощью полосового фильтра, который отфильтровывает все частотные составляющие из сигнала, кроме частотной составляющей F_C, равной 200 кГц, и окружающего ее диапазона, составляющего ±10%, и
c) преобразование сигнала в цифровую форму посредством аналого-цифрового преобразователя, который имеет по меньшей мере 20-ти битное разрешение.
11. Способ по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что фильтрация сигнала при измерении с помощью источника ИК излучения включает в себя:
a) направление сигнала из блока датчиков в трансимпедансный усилитель с коэффициентом усиления 1:1, в котором электрический сигнал, представляющий собой электрический ток, преобразуется в напряжение,
b) фильтрацию сигнала посредством фильтра верхних частот, который отфильтровывает из сигнала все частоты менее 20 кГц,
c) извлечение внешней составляющей из отфильтрованного таким образом сигнала,
d) преобразование сигнала в цифровую форму посредством аналого-цифрового преобразователя, который имеет по меньшей мере 10-ти битное разрешение, и
e) частотную фильтрацию с помощью полосового фильтра, который отфильтровывает из сигнала все частотные составляющие кроме частотной составляющей F_ИК, равной 10 кГц, и окружающего ее диапазона, составляющего ±10%.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что измерение внешней составляющей осуществляют перед измерением ИК сигнала или после измерения ИК сигнала, причем между последним возбуждением источника света/излучения и измерением внешней составляющей должна пройти, по меньшей мере, половина секунды, причем во время измерения источник ИК излучения и источник синего света не должны быть возбуждены; причем полученный таким образом сигнал усиливают посредством трансимпедансного усилителя и преобразуют из тока в напряжение с тем же самым коэффициентом, что и измеренный ИК сигнал.
13. Способ по п.9, отличающийся тем, что значение уровня сахара в крови вычисляют с помощью следующей формулы:

где

а

14. Способ по любому из пп.9-13, отличающийся тем, что до начала измерения осуществляют протокол испытания для проверки того, что устройство надлежащим образом установлено в месте измерения на теле, при котором возбуждают либо источник синего света с частотой F_C пульсации, либо источник ИК излучения с частотой F_ИК пульсации, причем блок датчиков выявляет синий свет или ИК излучение, отраженное от кожи и/или ткани, преобразует его в сигнал, который фильтруют посредством набора частотных фильтров; блок обработки сравнивает отфильтрованный сигнал с предварительно заданным значением, и, если полученный сигнал больше предварительно заданного значения, это означает, что отражение является достаточно сильным, и, соответственно, устройство надежно закреплено на части тела.
15. Способ по любому из пп.9-14, отличающийся тем, что способ измерения повторяют несколько раз подряд, причем полученные при этом положительные результаты измерения статистически обрабатывают и предоставляют пользователю в виде среднего значения всех измерений или в виде значение ± погрешность.

---