浓度测量设备制造技术

为了在不和溶液接触的情况下测量溶液中的旋光性物质的浓度，本发明专利技术的浓度测量设备包括：一个用于输出线性偏振光的光源；一个位于该光源的对面的光强检测元件，二者之间设置着一个样本；一个位于该光源和该光强检测电路之间的旋光性液晶元件；一个用于控制施加给该旋光性液晶元件的电压的控制电路，从而事实上会使该光强检测元件的一个输出值取极值；一个浓度计算电路，用于根据该控制电路的输出计算该样本内一旋光性物质的浓度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种测量溶解在溶液中的旋光性物质的浓度的技术，该技术不使用任何机械移动部件并且只依赖于一种利用一个电子可控的旋光控制元件的纯电子控制方法。
技术介绍
本专利技术实现一种安全测量血糖浓度、管理测出的浓度并且通知报警状态的系统，其中该系统理想地通过非侵入式地测量人体中的血糖浓度或以不接触方式学光地测量尿中的血糖浓度，或者通过都植入在人体中的一个线性偏振光发光元件以及一个小巧液晶低电压低功耗型旋光角检测元件，以稳定和无伤害方式长期地测量血糖浓度。尤其对于有糖尿病的总在日常生活中管理他们的血糖水平的人们，本专利技术通过实现一种以可听或可视方式发出告警的系统或者实现一种自动地管理胰岛素或葡萄糖的系统，作为在预期会严重影响人体时的一种应急和临时处理手段，从而提供一种帮助他们的社会活动的支持工具。如果达到非侵入式血糖监视，可以保证不必抽血的社会活动，尤其是对于几乎占人口的10％的可能的糖尿病人，并且从而提供一种有用的保健设备。在现有技术中，为了检测液体溶液里的糖浓度，把线性偏振光射到该溶液中，在改变分析仪上的线性偏振器的转动角时，测量{旋光角/光径长度}，并且从测量值计算糖的浓度，但是，这种周知的用于测量血糖浓度的测量溶液中的旋光角的方法需要从人体抽取出相对大量的血液样本，从而涉及采血时的疼痛并且涉及潜在感染的风险。为了缓解疼痛和感染风险，在美国已经在某种程度的日常生活中实行只需要少许血液并且使用酶传感器的血检。但是，这仍是一种皮肤侵入式方法，其需要刺破皮肤以便采血，并且从而仍涉及潜在感染的风险，这种侵入式血糖测量总是要求患者携带消毒棉球从而在采血前消毒皮肤。另外，当患者必须消毒皮肤并且在有其他人的情况下采血时，患者的心理负担增大。除了上面的方法之外，已经在一些范围内提出并实行一种把一个温暖的加热器放在皮肤上以造成局部出汗并分析汗的组成的非侵入式测量方法。但是，这种导汗加热器需要加热功率，并且如果将该加热器包含在一个便携式设备中，用户可能发现更换电池组是麻烦的，另外，可能出现因加热皮肤出现烧伤的问题，并且还可能出现由于皮肤和导汗加热器之间的接触故障而不能测量的情况。事实上，在手表式加热器的情况下，表带的记紧程度在不同的人之间变化很大，并且从而，不同的人中皮肤和加热器之间的接触程度明显变化。结果是，在使用要求和皮肤足够接触的糖浓度感测手表时，取决于用户常常发生皮肤和加热器之间的接触故障。出于这些和其它原因，在社会活动期间达到血糖浓度的实时安全自动监视是特别困难的。如果能得到一种可以不必更换部件而长期使用的小巧低功耗可植入血糖检测器，即使它不是非侵入式糖浓度测量设备，仍会提供一种有用的装置。在这种情况下还必须在人体和测量设备之间提供隔离结构，从而能使测量探子在不影响血液的情况下留在人体内。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是实现一种不必抽取血液样本而测量人体内的糖浓度的非侵入式血糖监视设备。为达到此目的，必须通过在不使用任何移动部件的情况下测量人体中的透光度来计算糖浓度。已经提出一种通过利用人体中特定波长光的透射度的波长依从性(dependence)随糖浓度改变的特性计算血糖浓度的方法；但是，难以从含有各种类型的成分的人体血液高精确地检测糖浓度，并且迄今尚未成功地实现实用的非侵入式血液监视器。取决于状态，经历低血糖水平患者可觉察到的症状程度可能是弱的。从而，在患者自己不能注意到症状的情况下，不可能在恰当的时刻测量血糖水平，并且这会威胁他的生命。为了在患者自己未注意到任何症状时也测量血糖水平，唯一可使用的方法是在时钟的控制下自动测量，但是当测量失败时无法提供可靠测量。如果实现一种非侵入式血液监视器，可以在时钟的控制下测量血糖，并且把结果反馈给患者。为了预防不能及时向患者施予糖或胰岛素的情况，可以和该自动血糖测量设备相组合地使用一个自动给药设备，从而可以自动地施予安全的糖或胰岛素量作为一种可靠地防止患者无知觉的措施。上述设备方便糖尿病人和潜在的糖尿病人的社会活动。即使得到的非侵入式血糖测量含有一定程度的误差，只要它在由于血糖降到正常水平之下造成事故之前向患者提供警告，如果尚未引起真正伤害则是有好处的。在社会活动支持应用中，和用于诊断或科学分析的精确血糖测量设备不同，强烈需要一种简单、易于使用并且允许有限程度的误差的血糖预测测量系统。从而社会上需要提供一种便携手提式非侵入式血糖浓度估计设备。本专利技术的配置的重点是通过一个扭转向列液晶元件产生旋光的光电调制。理论上，可以通过该液晶元件和一个线性偏振器以及一个光接收元件的组合来测量糖的浓度。如果对上述组合添加一个从平行对准液晶元件构建的光电相位调制元件，并且通过把椭圆偏振光转换成线性偏振光来测量光量，可进一步提高旋光测量的精度。更具体地，把线性偏振光发射到一个旋光性样本上，通过用扭转向列液晶元件构建的光电旋光调制元件来补偿从该样本发出的椭圆偏振光，通过该光电相位调制元件该椭圆偏振光转换回到线性偏振光，读出检测到的光强的极值，反馈控制该扭转向列液晶元件以及该相位调制平行对准液晶元件的驱动电压，并且通过从该控制电压的测定计算溶液中旋光物质的浓度。为了改进信噪比(以下简写成S/N)，在短时间内并行地或顺序地进行发射光强度的测量以及旋光的测量，并且例如从糖浓度测量波长范围内的旋光值和光强之间的预定关系估计血糖的浓度。为了防止由于外部光而使S/N下降，还使用一个和测量光的波长对应的波长选择滤光器，或者按时间序列方式进行编码调制是有效的，从而对和被检测光对应的电信号输出的编码施加适当的滤波，并由此通过减小外部干扰光的影响测量血糖浓度。在一具体例子中，一个能发出线性偏振光的激光二极管或者一个发光二极管和一个线性偏振器的组合充当光源，并且利用用来控制旋光角的扭转向列液晶元件和用来控制双折射光的二个分量之间的相位差的平行对准液晶元件的组合进行自动控制，从而在反方向上校正样本产生的旋光角以便向回转动旋光角并恢复原始的线性偏振光，而且从上述旋转角控制所需的液晶驱动电压值估算血糖浓度。在上述原理的一个修改例子中，事先通过旋转角控制液晶元件在与样本产生的转动方向相反的方向上旋转线性偏振光；这样，向该转动角控制液晶元件施加一个电压，从而当光通过样本时光的偏振角会回到原始偏振角。在椭圆偏振光的情况下，通过相位调制液晶元件把该椭圆偏振光转换成线性偏振光以改进S/N比。附图说明图1是一个方块图，示出依据本专利技术的第一实施例的浓度测量设备的配置；图2是曲线图，示出旋光液晶元件的施加电压和光检测元件的输出之间的关系；图3是曲线图，示出糖浓度和施加电压之间的关系；图4是一个方块图，示出依据本专利技术的第二实施例的浓度测量设备的配置；图5是一个方块图，示出依据本专利技术的第三实施例的浓度测量设备的配置；图6是一个方块图，示出依据本专利技术的第四实施例的浓度测量设备的配置；图7是一个方块图，示出依据本专利技术的第五实施例的浓度测量设备的配置；图8是一个方块图，示出依据本专利技术的第六实施例的浓度测量设备的配置；图9是一个方块图，示出依据本专利技术的第七实施例的浓度测量设备的配置；图10A是用于解释依据本专利技术的浓度测量设备的操作的图；图10B是用于解释依据本专利技术的浓度测量设备的操作的图；图11是一个方块图，示出依据本专利技术的第八实施例的浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浓度测量设备，包括： 一个用于输出线性偏振光的光源； 一个位于所述光源的对面的光强检测元件，二者之间放置着一个样本； 一个位于所述光源和所述光强检测电路之间的旋光性液晶元件； 一个控制施加给所述旋光性液晶元件的电压的控制电路，从而事实上将使所述光强检测元件的一个输出值取极值；以及 一个浓度计算电路，用于根据所述控制电路的输出计算所述样本内一旋光性物质的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸川滋，矢野敬和，松本健志，植松宏之，
申请(专利权)人：西铁城时计株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]