СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЦЕЛЕВЫХ ВЕЩЕСТВ В КРОВИ

1. Неинвазивное испытательное устройство для определения концентрации целевого вещества в крови, которое содержит:
генератор радиочастотного сигнала, выполненный с возможностью, при использовании, вывода выходного радиочастотного сигнала;
процессор; и
по меньшей мере одну антенну, функционально соединенную, при использовании, с кровью пациента, по меньшей мере одну антенну, функционально соединенную с генератором радиочастотного сигнала и процессором,
при этом процессор выполнен с возможностью, при использовании:
измерения переданного или отраженного ответного сигнала за счет использования по меньшей мере одной из антенн, при этом ответный сигнал является функцией выходного радиочастотного сигнала, модифицированного взаимодействием с кровью пациента,
измерения амплитуды и фазы ответного сигнала на множестве частот выходного радиочастотного сигнала;
расчета измеренной амплитуды и фазы ответного сигнала в зависимости от выходных частот радиочастотного сигнала;
с использованием графика, определять любые два или более производных параметров ответного сигнала из группы, содержащей: Q-фактор (добротность) резонанса; групповую задержу; форм-фактор графика; и градиент графика на разных частотах; и
определения концентрации целевого вещества в крови пациента на основе корреляции между производным параметром или параметрами и соответствующими значениями концентрации целевого вещества в крови пациента в модели, причем:
процессор выполнен с возможностью:
сравнения множества полученных параметров с соответствующими моделями соответствующих производных параметров в зависимости от концентрации целевого вещества в крови;
определения для каждого производного параметра концентрации целевого вещества в крови пациента на основе корреляции между соответствующим производным параметром и соответствующими значениями концентрации целевого вещества в крови пациента в соответствующей модели; и
применения статистической модели к полученным в результате определенным концентрациям целевого вещества в крови пациента на основе каждого производного параметра для достижения единой общей определенной концентрации целевого вещества в крови пациента.
2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее возможность определения, используя график, любого одного или более параметров ответного сигнала из группы, содержащей: сдвиг резонансной частоты; фазовый сдвиг; и изменение амплитуды.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанная или каждая модель содержит одно или более из следующего:
справочную таблицу производных параметров и их соответствующих концентраций целевого вещества в крови пациента, и при этом процессор выполнен с возможностью определения ближайшего соответствия с данными в справочной таблице или интерполирования данных в справочной таблице для того, чтобы достичь определенной концентрации целевого вещества в крови пациента; и
уравнение, определяющее взаимосвязь между производным параметром и концентрацией целевого вещества в крови пациента, и при этом процессор выполнен с возможностью использования производного параметра в качестве аргумента уравнения для получения значения, которое представляет собой концентрацию целевого вещества в крови пациента.
4. Устройство по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что амплитуда и фаза ответного сигнала измеряются схемой, в которой:
выход генератора радиочастотного сигнала подключается к входному узлу, при этом входной узел сконфигурирован, при использовании, для разделения радиочастотного сигнала на устойчиво равные первый и второй сигналы,
при этом первый сигнал соединен с тестовым выходом через антенну,
второй сигнал соединен с эталонным выходом через регулируемую эталонную схему,
при этом тестовые и эталонные выходы подключаются к соответствующим входам компаратора, причем компаратор выполнен с возможностью вывода на выходе компаратора разности между тестовым выходом и эталонным выходом,
при этом схема дополнительно содержит микропроцессор, содержащий:
вход микропроцессора, подключенный к выходу компаратора; и
управляющий выход, соединенный с эталонной схемой; при этом
эталонная схема содержит переменный аттенюатор и переменный фазовращатель, управляемый выходным сигналом управления микропроцессора, и при этом микропроцессор выполнен с возможностью:
регулировки его выходного сигнала управления и, таким образом, регулировки амплитуды и фазы эталонной схемы для того, чтобы довести выход компаратора до нуля или, по существу, нуля, посредством чего регулируемая эталонная схема регулируется таким образом, что она является аналогом крови; и
вывода сигнала данных, указывающих амплитуду и фазу эталонной схемы, где выход компаратора равен нулю или практически равен нулю.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что эффективные длины пути сигнала проводников, несущих первый и второй сигналы между входным узлом и входами компаратора, являются равными или, по существу, равными.
6. Устройство по п. 4 или 5, дополнительно содержащее одно или более из следующего:
средство для преобразования выходного сигнала компаратора в сигнал DC или PWM на микропроцессорном входе, при этом сигнал DC или PWM является пропорциональным выходному сигналу компаратора; и
устройство отображения, при этом сигнал передачи данных, указывающий амплитуду и фазу эталонной схемы, где выход компаратора равен нулю, или, по существу равен нулю, является представленным на устройстве отображения, таком как экран дисплея, ЖК-панель, или на одной или более шкалах.
7. Устройство по любому из пп. 4-6, содержащее гибкий вывод для подключения любого одного или более из следующего: генератора радиочастотного сигнала и входного узла; выхода компаратора и входа микропроцессора; управляющего выхода микропроцессора и эталонной схемы; генератора радиочастотного сигнала и процессора; и антенны и процессора, или любого гибкого вывода, содержащего съемный соединительный элемент.
8. Устройство по п. 7, дополнительно содержащее устройство для калибровки, в котором антенна соединена с соединительным элементом, имеющим вход соединительного элемента, подключенный, при использовании, к соответствующему соединительному элементу гибкого вывода, и другое устройство для калибровки, содержащее:
средство переключения, представляющее собой полупроводниковый переключатель, который представляет собой однополюсный переключатель на четыре положения, расположенное между выходом соединительного элемента и антенной, при этом средство переключения имеет:
вход, подключенный к выходу соединительного элемента;
первый выход, подключенный к антенне;
второй выход, подключенный к разомкнутой схеме;
третий выход, соединенный с землей; и
четвертый выход, соединенный с эталонной нагрузкой, отличающееся тем, что:
средство переключения может быть приведено в действие, при использовании, для того, чтобы избирательно подключить соединительный элемент к каждому из четырех выходов по отдельности, в результате чего при использовании, антенна может быть откалибрована по отношению к системе передачи сигнала, подключенной на вход соединительного элемента, и
эталонная нагрузка необязательно содержит нагрузку по существу 50 Ω.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что средство переключения выполнено с возможностью циклического перемещения входного радиочастотного сигнала на каждый из его четырех выходов таким образом, что измеренные отклики для каждой позиции переключателя могут быть проанализированы и использованы в калибровочном алгоритме или матрице для калибровки антенны и, тем самым, без учета переменных, связанных с подключенной системой передачи сигналов.
10. Устройство по п. 8 или 9, отличающееся тем, что средства переключения дополнительно содержат пятое положение выхода, которое соединяет выход первого соединительного элемента, связанного с первой антенной, с выходом второго соединительного элемента, связанного со второй антенной.
11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что генератор радиочастотного сигнала содержит любую одну или более групп, содержащие:
схему стабильного резонатора, способную выдавать радиочастотный сигнал, имеющий по существу постоянную амплитуду, частоту и фазу;
средства для выборочной регулировки любого одного или более из следующих элементов: амплитуды, частоты и фазы радиочастотного сигнала на его выходе;
средства для непрерывной регулировки любого одного или более из следующих элементов: амплитуды, частоты и фазы радиочастотного сигнала на его выходе;
средства для регулировки с дискретностью любого одного или более из следующих элементов: амплитуды, частоты и фазы радиочастотного сигнала на его выходе;
множество резонаторов, каждый из которых выполнен с возможностью вывода различной частоты, амплитуды и/или фазы радиочастотного сигнала, и средства переключения для избирательного подключения выбранного одного из множества резонаторов к выходу генератора радиочастотных сигналов, в результате чего генератор радиочастотного сигнала может выборочно выводить радиочастотный сигнал, имеющий выбранную частоту, амплитуду и/или фазу;
множество согласованных по частоте антенн, причем каждая согласованная по частоте антенна настраивается на конкретную полосу частот и при этом генератор радиочастотного сигнала сконфигурирован для вывода соответствующего множества выходных сигналов с узкой полосой частот на каждую из согласованных по частоте антенн; и
средства для вывода пакетного сигнала от 1 до 10 мс, и при этом процессор выполнен с возможностью транспонирования ответного сигнала от временной области к частотной области для получения частотного спектра из пакетного сигнала, и кроме того, процессор выполнен с возможностью применения Z-преобразования для получения ответного сигнала частотного спектра.
12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что процессор выполнен с возможностью подтверждения точности полученной концентрации целевого вещества путем построения графика отраженного ответного сигнала по сравнению с переданным ответным сигналом путем проверки того, что точка данных для полученной концентрации целевого вещества находится в пределах статистически приемлемой области калиброванной диаграммы рассеяния концентрации целевого вещества.
13. Устройство по любому из предшествующих пунктов, содержащее первую антенну, через которую посылается выходной сигнал, и вторую антенну, через которую принимается переданный и отраженный ответные сигналы, при этом первая и вторая антенны размещены в непосредственной близости друг от друга на одной стороне целевой части тела цели, при том, что первая и вторая антенны являются направленными антеннами, в результате чего при использовании выходной сигнал направляется на вторую антенну и таким образом, что коэффициент усиления второй антенны смещается в направлении первой антенны.
14. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная или каждая антенна представляет собой прямоугольную микрополосковую антенну, расположенную на нижней стороне самоклеящейся подложки, и где либо:
соединительный элемент, подключенный к указанной или каждой антенне, расположен на верхней поверхности самоклеящейся подложки, и при этом генератор радиочастотного сигнала и процессор встроены в основную часть устройства типа наручных часов, в котором дополнительный соединительный элемент представлен на его нижней стороне для указанного или каждого соединительного элемента, и при этом устройство типа наручных часов дополнительно содержит дисплей для отображения определенной концентрации целевого вещества в крови пациента; или
прямоугольная микрополосковая антенна представлена на нижней стороне устройства типа наручных часов, содержащего генератор радиочастотного сигнала и процессор, и дисплей для отображения определенной концентрации целевого вещества в крови пациента, при этом прямоугольная микрополосковая антенна устройства типа наручных часов удерживается в контакте с кожей пациента с помощью ремня устройства типа наручных часов.
15. Устройство по любому из предшествующих пунктов, содержащее:
основную часть, содержащую по меньшей мере одну антенну, функционально связанную, при использовании, с кожей пациента; и
корпус, содержащий по меньшей мере одну приемную антенну и/или отражатель, также функционально соединенные, при использовании, с кожей пациента, при этом находящийся в использовании корпус находится на противоположной анатомической стороне пациента к основной части; и
регулируемый ремень, соединяющий основную часть с корпусом,
при этом:
ремень выполнен в виде ременной передачи, прикрепленной на одном конце к основной части или корпусу, которая намотана вокруг соответствующих роликов основной части и корпуса, и которая имеет свободный конец, при этом ременная передача и ролики сконфигурированы для центрирования корпуса относительно основной части таким образом, что натяжение свободного конца ремня уменьшает расстояние между основной частью и корпусом, сохраняя при этом практически постоянную соосность между основной частью и корпусом,
ролики прикреплены с возможностью вращения к основной части и корпусу, и при этом
ремень прикрепляется на одном конце к основной части и проходит вокруг запястья пользователя или другой части тела к первому ролику, расположенному на одной стороне корпуса, при этом ремень сгибается вокруг своей оси и проходит вокруг той же стороны запястья или части тела пользователя обратно к основной части, причем ремень проходит вокруг противоположной стороны запястья или части тела пользователя ко второму ролику, расположенному на противоположной стороне корпуса, в результате чего обеспечивается равные длины ремня с обеих сторон запястья пользователя, в результате чего при потягивании свободного конца ремня происходит равномерное перемещение корпуса относительно основной части, посредством чего длины ремня с обеих сторон запястья или части тела пользователя являются, по существу, равными или одинаковыми.
16. Устройство по любому из предшествующих пунктов, содержащее:
основную часть, содержащую по меньшей мере одну антенну, имеющую переднюю поверхность, функционально связанную, при использовании, с кожей пациента; и
регулируемый ремень, соединенный с основной частью и проходящий, при использовании, вокруг части тела пациента для того, чтобы удерживать антенну, прилегающую вплотную к коже пациента,
неинвазивное испытательное устройство дополнительно содержащее:
цилиндр для воздуха;
средство для наполнения цилиндра для воздуха, что заставляет переднюю поверхность антенны прижиматься вплотную к коже пациента с предварительно заданным усилием; и
клапан для сброса давления, расположенный между средствами для накачивания и цилиндром для воздуха.
17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что средства для накачивания содержат ручной насос, при этом ручной насос содержит сжимаемую камеру с выпускным отверстием, соединенным посредством одноходового клапана с впускным отверстием цилиндра для воздуха.
18. Устройство по п. 16 или 17, дополнительно содержащее датчик давления воздуха, выполненный с возможностью, при использовании, указания, когда давление воздуха в цилиндре для воздуха является ниже давления воздуха, соответствующего предварительно заданному усилию.
19. Устройство по любому из пп. 16-18, отличающееся тем, что цилиндр для воздуха располагается между основной частью и задней поверхностью антенны.
20. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что процессор представляет собой одно из следующего:
интегрированный в основную часть корпуса неинвазивного испытательного устройства; или
физически или логически отделенный от основной части неинвазивного испытательного устройства и содержащий интерфейс ввода/вывода, который функционально связывает, при использовании, задающее устройство и процессор с дополнительным блоком обработки информации, при этом блок дополнительной обработки данных расположен в любой одной или более группе, содержащей:
выделенный наружный блок обработки информации;
устройство в виде смартфона;
планшетное компьютерное устройство;
персональный компьютер; и
облачный компьютерный сервер.