DE69032126T2

DE69032126T2 - Nicht-invasive messung der glukose im blut

Info

Publication number: DE69032126T2
Application number: DE69032126T
Authority: DE
Inventors: Linda Mackie; Lynn Paynter; Robert Rosenthal
Original assignee: Futrex Inc
Current assignee: Futrex Inc
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: AU5042190A; CA2045599A1; JPH02191434A; ATE163844T1; JPH0558735B2; EP0456716A4; KR910700022A; EP0456716B1; KR0145695B1; WO1990007905A1; CA2045599C; US5028787A; ES2114860T3; DE69032126D1; EP0456716A1

Description

Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft Instrumente und Verfahren für die nicht-invasive, quantitative Messung von Blutzucker. Genauer betrifft die Erfindung eine derartige quantitative Messung, die über eine Beeinflussung und Übertragung von nahem Infrarot durchgeführt wird.

Hintergrund der Erfindung

Informationen bezüglich der chemischen Zusammensetzungen von Blut werden weit verbreitet verwandt, um die Gesundheitscharakteristika sowohl von Menschen als auch von Tieren zu erhalten. Die Blutanalyse verschafft einen Hinweis auf den derzeitigen Status von dem Metabolismus oder Stoffwechsel (z. B. Zuckergehalt und auch von dem Risikopegel, der bestimmten Hauptkrankheiten (z. B. das Risiko einer Herzgefäßerkrankung als eine Funktion des Cholesterinspiegels). Eine Blutanalyse durch die Erfassung von oberhalb oder unterhalb normaler Pegel liegender verschiedener Substanzen verschafft des weiteren eine direkte Anzeige über das Vorhandensein von vielen Arten von Krankheiten und Fehifunktionen.
Die normale Methode zur Erfassung der Blutzusammensetzung besteht aus einer Entnahme einer Blutprobe (z. B 5 - 10 ml) und aus dem Durchführen von einem oder mehreren chemischen Standardtests. Diese Arten von Tests sind einigermaßen kostspielig, benötigen eine besondere Art gut trainierter Techniker, um das Blut zu entnehmen und eine andere Art gut trainierter Techniker, um die chemischen Tests durchzuführen. Darüber hinaus sind die Ergebnisse der Bluttests oft für einige Stunden nicht verfügbar, und sogar manchmal für einige Tage nicht verfügbar.
Kürzlich ist eine alternative Art einer Technologie (das heißt unabhängige Instrumente) für eine relativ rasche Blutuntersuchung einer großen Anzahl von Subjekten eingeführt worden. Diese Instrumente verwenden im allgemeinen eine sehr viel geringere Blutprobe (in etwa 0,25 ml) von einem "Fingereinstich". Diese geringe Blutprobe wird auf einem chemisch behandelten Träger aufgetragen und in das Instrument eingeführt. Diese Instrumente verschaffen normalerweise entweder eine individuelle Analyse (z. B. Zuckerspiegel) oder eine Mehrfachanalyse innerhalb weniger Momente. Diese Arten von Instrumenten sind unglücklicherweise recht kostspielig, z. B. liegen Preise in einem Bereich von mehreren Tausend Dollar.
Eine dritte Klasse von Blutuntersuchungs-Instrumenten ist für den speziellen Zweck der Erfassung des Blutzuckerspiegels von Diabetikern verfügbar. Diese Technologie verwendet ebenfalls eine kleine Probe von einem Fingerspitzeneinstich, und diese Probe wird auf einem chemisch behandelten Träger aufgetragen, der wiederum in ein tragbares und batteriebetriebenes Instrument eingeführt wird. Allgemein stellen diese Instrumente eine einzige Funktion zur Verfügung; das heißt, die Messung des Zuckers. Obwohl diese spezialisierten Instrumente relativ kostengünstig sind (300 US-Dollar oder weniger ist ein typischer Preis dafür), muß dabei der Preis für den wegwerfbaren Träger-"Stab" mit berücksichtigt werden. Da einige Patienten mit Diabetes eine Zuckeranalyse vier oder mehrere Male pro Tag benötigen können, können die Kosten für den Verlauf eines Jahres signifikant werden.
Derzeitige Zuckeranalysesysteme machen es notwendig, daß das Blut aus dem Körper vor der Analyse zu entnehmen ist. Diese Notwendigkeit der Blutentnahme schränkt die Anwendung derartiger Teste ein; viele Menschen, die an einer Kenntnis ihres Blutzuckerspiegels interessiert sein könnten, weigern sich nämlich, daß entweder ihr Finger angestochen oder Blutproben mittels einer Injektionsspritze entnommen werden. Diese Weigerung oder Abneigung, die Entnahme einer Blutprobe zuzulassen, liegt auch an Bedenken bezüglich der Möglichkeit einer Infektion einer Unannehmlichkeit (Schmerz) und allgemeiner Patientenangst.
Daher besteht ein großer Bedarf an nicht-invasiven analytischen Instrumenten und Verfahren, die im wesentlichen die gleiche Genauigkeit wie konventionelle Blutzukkertests zur Verfügung stellen könnten. Darüber hinaus besteht ein Bedarf an einer kostengünstigen nicht-invasiven Methode zur Messung des Zuckers von Diabetikern.
Quantitative Analysen mit Hilfe von nahem Infrarot (manchmal hierin einfach als "nahes IR" bezeichnet), wird häufig im Bereich der Landwirtschaft verwandt zur Feststellung der chemischen Zusammensetzung innerhalb von Getreide, Ölsamen und anderen landwirtschaftlichen Produkten. Als ein Beispiel ist dazu zu nennen, daß die Energie von nahmen IR, die von der Oberfläche fein gemahlener Samen und Getreide reflektiert wird, informationen bezüglich des Protein- und Feuchtigkeitsgehaltes zur Verfügung zu stellen. Für eine allgemeine Einführung in die quantitative Analyse mittels nahmen Infrarot siehe "An Introduction to Near-Infrared Quantitave Analysis", die Robert D. Rosenthal bei dem jährlichen Treffen der "American Association of Cereal Chemists" im Jahre 1977 gegeben hat. Die Technologie mit nahem Infrarot ist erweitert worden, um vollständig zerstörungsfreie Messungen unter Verwendung von Lichtübertragung durch eine Probe zuzulassen, wie es z. B. diskutiert ist in "Characteristics of Non-Destructive Near-Infrared Instrument for Grain and Foot Products", und zwar von Robert D. Rosenthal, anläßlich des 1986er Meetings des "Japan Food Sciene Institute". Obwohl dieser Übertragungsversuch die Notwendigkeit vermeidet, die Probe fein zu mahlen, ist sie nicht für eine Verwendung geeignet, bei der ein Zugang auf zwei einander entgegengesetzten Oberflächen nicht möglich ist.
Ein Beispiel dieses Übertragungsversuches ist gegeben in dem US-Patent mit der Nr.4,621,643 (New, Jr. und andere 1986), und er betrifft eine optische Sauerstoffmeßvorrichtung zur Feststellung der Pulsrate und des Grades der artierellen Sauerstoffsättigung. Dabei wird Lichtenergie durch ein Gliedmaß des Körpers, z. B. ein Finger, hindurchgeleitet und trifft auf einen Detektor, der an einer Seite des Gliedmaßes angeordnet ist, die derjenigen der Lichtquelle entgegegengesetzt ist. Die Pulsrate und der gesättigte Sauerstoff werden berechnet von Extinktionskoeffizienten des Lichtes bei ausgewählten Wellenlängen.
Ein weiterer Versuch einer quantitativen Analyse mittels nahem Infrarot, die die Wechselwirkung des nahes Infrarots verwendet, wurde für eine nicht-invasive Messung des Fettgehaltes des Körpers entwickelt. Dieser Versuch ist beschrieben in "A New Approach for the Estimation of Body Composition: Infrared Interactance", von Joan M. Conway u.a., erschien in "The American Journal of Clinical Nutrition, 40, Dezember 1984, Seiten 1123 - 1230. Bei Dieser nicht-invasiven Technik wird eine optische Sonde, die einen Eintritt optischer Energie in den Arm ermöglicht, auf dem Bizeps angeordnet. Der Prozentgehalt an Körperfett des gesamten Körpers wird festgelegt durch Messen der Spektraländerung der Energie, die von einem an dem Lichteintrittspunkt angrenzenden Bereich zurückkehrt.
Das Dokument EP-A 0 160 768 offenbart eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren, wie sie in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 17 angegeben sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher zur Verfügung gestellt ein Instrument, das im nahen Infrarot arbeitet, zur quantitativen Analyse von nichtinvasiven Messungen von Blutzucker, der in dem Blut in einem Körperteil eines Wesens vorhanden ist, umfassend: (a) Einrichtungen zum Einbringen der Energie des nahen Infrarots in das in einem Körperteil von einem Wesen vorhandene Blut; (b) einen Detektor für nahes Infrarot zur Erfassung der von dem Körperteil austretenden Energie des nahen Infrarots und zur Erzeugung eines Sig-nals aufgrund der Erfassung der aus dem Körperteil austretenden Energie des nahen infrarots; (c) Einrichtungen zum Positionieren sowohl der Einrichtungen zum Einbringen des nahen Infrarots als auch des Detektors für das nahe Infrarot eng angrenzend an dem Körperteil derart, daß von dem Detektor erfaßte Energie des nahen Infrarots dem Blutzuckerspiegel dieses Körperteils entspricht; und (d) Einrichtungen zum Verarbeiten des von dem Detektor erzeugten Signais in ein zweites Signal, das die Quantität des im Blut des Wesens vorhandenen Zuckers anzeigt; dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor für das nahe Infrarot angeordnet ist, um die aus dem Körperteil austretende Infrarot-Energie zu erfassen, wobei die Energie des nahen Infrarots eine Vielzahl von Wellenlängenpaaren innerhalb eines Bereiches von etwa 600 bis 1.100 nm erfaßt, wobei die Vielzahl dieser Wellenlängenpaare auf die gleiche Wellenlänge zentriert sind.
Die vorliegende Erfindung stellt des weiteren zur Verfügung ein nicht-invasives Verfahren zur quantitativen Analyse des Blutzuckers im Blut eines Wesens mit den Verfahrensschritten: (a) Einbringen einer Energie des nahen Infrarots in das Blut innerhalb eines Körperteils (F) eines Wesens; (b) Erfassen der aus dem Wesen heraustretenden Energie des nahen Infrarots mit einem Detektor (28; 128), der durch das Erfassen dieser aus dem Wesen austretenden Energie ein Signal erzeugt, und (c) Verarbeiten des Signals, um ein zweites Signal zu erzeugen, das die Menge des in dem Blut des Wesens vorhandenen Zuckers anzeigt; dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Paaren von Wellenlängen der Energie des nahen Infrarots innerhalb des Bereichs von etwa 600 - 1100 nm von diesem Detektor erfaßt werden, wobei die Vielzahl dieser Paare von Wellenlängen um die gleiche Wellenlänge zentriert sind.
Einige dieser erfinderischen Verfahren verwenden das Prinzip der Übertragung von nahem IR, wohingegen andere das Prinzip der Wechselbeziehung des nahen IR anwenden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Instrument, das im nahen Infrarot arbeitet, zur quantitativen Analyse von nicht-invasiven Messungen von Blutzucker Einrichtungen zum Eindringen der Energie des nahen IR in das Blut, das in einem Blutgefäß enthalten ist, Einrichtungen zum Erfassen der Energie des nahen IR, nachdem diese mit dem Blut eine Wechselbeziehung eingegangen ist, sowie Einrichtungen zum Positionieren sowohl der Einrichtungen zum Einbringen als auch der Einrichtungen zum Erfassen über einen Blutgefäß von einem Wesen.
Dieser Aspekt der Erfindung betrifft des weiteren Verfahren, bei denen Energie des nahen IR in eine Vene oder Arterie eines Wesens eingebracht wird und mit dem Blutzucker eine Interaktion eingeht, wobei die von dem Wesen wieder austretende Energie des nahen Infrarots von einem Detektor erfaßt wird, der ein elektrisches Signal erzeugt, wobei das Signal verarbeitet wird, um einen Meßwert zu erhalten, der die Menge des Zuckers in dem Blut wiedergibt.
Dieser Aspekt der Erfindung betrifft ebenfalls Einrichtungen und Verfahren, um eine Position über einer Vene oder einer Arterie des Wesens zu markieren und um dann das Analyseinstrument, das im nahem IR arbeitet, mit den Markierungen auszurichten, um dieses Instrument akkurat zu positionieren.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Blutzuckers mittels Übertragen von nahem Infrarot in einen Blut enthaltenden Körperteil, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung enthält zur Einbringung der Energie des nahen Infrarots in eine Seite des Körperteus, Einrichtungen hat zur Erfassung der Energie des nahen Infrarots, die von der entgegengesetzten Seite des Körperteils austritt, sowie Einrichtungen zum Positionieren der mit nahem Infrarot arbeitenden Einrichtungen zum Einbringen und Erfassen an einander entgegengesetzten Seiten des Körperteils.
Dieser Aspekt der Erfindung betrifft des weiteren Verfahren zur Messung des Blutzuckers mittels Übertragen des nahen IR mit den Schritten: Einbringen der Energie des nahen IR in eine Seite des Blut enthaltenden Körperteus, Erfassen der Energie des nahen IR, die von der entgegengesetzten Seite des Körperteils austritt sowie Berechnen des Blutzuckergehaltes.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines im nahen Infrarot arbeitenden Instruments zur quantitativen Analyse, auf welches sich die vorliegende Erfindung bezieht.
Fig. 2A und 2B sind teilweise schematische Seitenansichten alternativer Ausführungsbeispiele der im nahen Infrarot arbeitenden quantitativen Analyseinstrumente.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Positionierungseinrichtung zur Verwendung mit dem in Fig. 1 gezeigten Instrument.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 5A und 5B stellen zwei bekannte Konfigurationen für das Zwischenfügen von Filtern in einen Lichtpfad dar.
Fig. 6 ist ein Diagramm zur Darstellung des log (1/l) gegenüber der Wellen länge.
Fig. 7 stellt eine Studie der Wellenlängensuche dar mittels eines Diagramms des Korrelationskoeffizienten gegenüber der Wellenlänge.
Fig. 8 und 9 sind Diagramme der Mittelpunktwellenlänge gegenüber dem Korrelationskoeffizienten für erste abgeleitete Gleichungen.
Fig. 10 und 11 zeigen Diagramme des Korrelationskoeffizienten gegenüber der Wellenlänge für zweite abgeleitete Gleichungen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Diese Erfindung verwendet das Prinzip der Lichtinteraktion (gegenseitige Beeinflussung des Lichtes), um den Blutzuckerpegel nicht-invasiv durch Anordnen eines optischen Transmitters sowie eines Detektors auf der Hautoberfläche entweder in der Nähe einer Arterie oder in der Nähe einer Vene zu messen. Alternativ verwendet die Erfindung das Prinzip der Lichttransmission durch einen Bereich des Körpers mit einer relativ einheitlichen Durchblutung, um dem Blutzucker nicht-invasiv zu messen.
Allgemein kann gesagt werden, daß die Arterien und Venen in einem menschlichen Körper tief innerhalb des Körpers vorhanden sind, um diese vor einer möglichen Verletzung zu schützen. Allerdings befinden sich an bestimmten Orten des Körpers diese Blut enthaltenden Gefäße nahe der Hauptoberfläche. Dies gilt insbesondere für Venen. Einige Beispiele dieser Örtlichkeiten sind die Ellenbogenbeuge, das Handgelenk, der Handrücken sowie der Nasenrücken. Da die Konzentration des Zuckers in beiden Blutgefäßen, nämlich den Venen und den Arterien, relativ konstant ist, können gültige Messungen an beiden vorgenommen werden. Da allerdings Venen sich im allgemeinen näher an der Hautoberfläche befinden, sind sie gewöhnlich der bessere "Kandidat" für nichtinvasive Messungen.
Die Fingerspitze ist ein anderer Bereich, der insbesondere gut geeignet ist zur Durchführung von Blutmessungen mit Licht im nahen Infrarotbereich. Die Blutzufuhr ist innerhalb der Fingerspitze verteilt, und aus diesem Grund haben geringe Variationen in der Anordnung des Emitters für nahes Infrarot und des Detektors keine große Auswirkung auf die Meßergebnisse.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das die Interaktions- Analysetechniken des nahen Infrarots verwendet, wird Lichtenergie des nahen Infrarots durch die Haut und dem sich daran anschließenden Gewebe in ein Blutgefäß eines Wesens hindurchgeleitet. Ein Teil der Energie tritt aus dem Blutgefäß des Probanten erneut aus und wird von einem Detektor erfaßt. Nach der Verstärkung des von dem Detektor erzeugten Signals wird der verstärkte Ausgang in ein Ausgangssignal verarbeitet, daß die Menge des Zuckers in dem Blut des Wesens anzeigt. Das Ausgangssignal treibt auch eine Anzeigevorrichtung an, um eine visuelle Anzeige des Blutzuckergehaltes zu erhalten.
Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, das die Transmissions-Analysetechniken des nahen Infrarots verwendet, wird Lichtenergie des nahen Infrarots durch einen Blut enthaltenden Abschnitt des Körpers des Probanten hindurchgeleitet. Die Energie des nahen Infrarots tritt aus dem Probanten an einer Stelle wieder heraus, die der Quelle des nahen Infrarotlichts entgegengesetzt ist, und sie wird von einem Detektor erfaßt. Nachfolgend einer Verstärkung des von dem Detektor erzeugten Signals wird der verstärkte Ausgang in ein Ausgangssignal verarbeitet, daß die Menge des Zuckers in dem Blut des Wesens darstellt.
In einem Ausführungsbeispiel, daß die Interaktion des nahen Infrarots verwendet, ist das gesamte analytische Instrument, einschließlich der Quelle für das nahe Infrarot, des Transmitters, des Detektors, des Verstärkers, des Datenverarbeitungsschaltkreises sowie der Ausleseeinrichtung, innerhalb einer leichten und transportablen Einheit enthalten. Infrarot emittierende Dioden (IREDs), die in einer Kammer der Einheit angeordnet sind, sind so fokussiert, daß sie Energie des nahen Infrarots mit vorausgewählten Wellenlängen auf z. B. eine vorstehende Vene des Handgelenks übertragen. Die Energie des nahen Infrarots interagiert mit den Bestandteilen des venösen Blutes und wird von der Vene wieder erneut emittiert. Ein innerhalb einer zweiten Kammer der Einheit angeordneter Detektor ist entlang der Vene in einer Distanz (I) von dem Emitter angeordnet und sammelt diese Energie. Das erfaßte Signal wird verstärkt und es werden diese Daten zu einem Signal verarbeitet, das die Menge des im Blut enthaltenden Zuckers darstellt. Dieses Signal wird dann einer Ausleseeinrichtung (bevorzugt eine digitale Ausleseeinrichtung) für eine Aufnahme durch einen Techniker oder für eine Direktanalyse eines Arztes oder der Person selbst zugeführt.
Andere Vorrichtungen, die in nahmen Infrarot arbeiten, wie z. B. die optische Sonde und die zugeordnete Instrumentation, wie sie in dem US-Patent mit der Nr.4,633,087 (Rosenthal) beschrieben sind, sind für die Anwendung der vorliegenden Verfahren geeignet, in denen die Interaktion des nahen Infrarots für eine quantitative Messung des Blutzuckerspiegels verwandt wird.
Es kann eine Positionierungseinrichtung verwandt werden, die speziell dazu ausgelegt ist, es dem Benutzer zu ermöglichen, das oben diskutierte Interaktionsinstrument akkurat entlang einer Vene zu positionieren. Die Positionierungseinrichtung ermöglicht es, die Haut zu markieren, um sicherzustellen, daß wiederholte Messungen an den gleichen Positionen durchgeführt werden, falls dieses gewünscht wird.
Ein besonders bevorzugtes, leichtes und transportables Interaktions-Analyseinstrument gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Das Instrument 10 enthält eine oder mehrere Einrichtungen, um zumindest eine Punktquelle für Energie des nahen Infrarots mit einer vorbestimmten Halbwertband breite zur Verfügung zu stellen, die auf eine interessierende Wellenlänge zentriert ist, welche Einrichtungen innerhalb einer ersten Kammer 30 des Instruments 10 angeordnet sind. Die Punktquellen-Einrichtungen für das nahe Infrarot sind derart positioniert, daß Energie des nahen Infrarots, die von den Punktquelleneinrichtungen emittiert wird, von der Linse 12 durch das Fenster 14 und auf die Haut der Testperson fokkusiert wird. Die Punktquellen-Einrichtungen für das nahe Infrarot können eine oder eine Vielzahl von Infrarot emittierenden Dioden (IREDs) enthalten. Zwei dieser IREDs 16 sind in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sichtbar. In anderen Ausführungsbeispielen, die eine Vielzahl von IREDs z. B. drei, vier oder mehr IREDs verwenden, können auch als Punktquellen-Einrichtungen verwandt werden.
Anstelle der arbeitsintensiven Überprüfung und des Sortierens einer jeden großen IRED bevorzugen wir es, zwischen den Infrarot emittierenden Dioden und der Linse 12 optische Schmalbandfilter (wie schematisch in Fig. 1 gezeigt) zu verwenden. Ein Filter 23 ist zwischen jeder IRED und der Linse 12 positioniert zur Filterung naher Infrarotstrahlung, die von jeder IRED abgegeben wird, um es dadurch zu ermöglichen, daß ein schmales Band naher Infrarotstrahlung mit vorbestimmter Wellenlänge durch das Filter und die Linse 12 hindurchtritt. Die Verwendung von optischen Schmalbandfiltern sorgt für eine spezifische Wellenlängenauswahl unabhängig von der Mitte der Wellenlänge des Bandes der speziellen Infrarot emittierenden Dioden, die verwandt werden. Es können Messungen innerhalb der Halbwertbandbreite der IREDs oder, alternativ, außerhalb der Halbwertbandbreite der IREDs durchgeführt werden, wie aus dem US- Patent mit der Nr.4,286,327 allgemein bekannt ist. Die Fig. 5A und 5B zeigen zwei bekannte Konfigurationen für ein Zwischenfügen von Filtern in einen Lichtpfad.
Es ist ein optischer Detektor, der schematisch dargestellt und mit der Bezugsziffer 28 versehen ist, innerhalb eines unteren Endabschnitts 42 in dem Gehäuse 20 angeordnet. Die innere Wandung 22 ist zwischen dem Detektor 28 und der Linse 12 positioniert, wodurch eine optische Isoliermaske zur Vergügung gestellt wird, die die Strahlung des nahen Infrarots von der Punktquelleneinrichtung und/oder Linse 12 daran hindert, direkt auf den Detektor 28 aufzutreffen. Der optische Detektor 28 erzeugt ein elektrisches Signal, wenn die Strahlung des nahen Infrarots erfaßt wird.
Der optische Detektor 28 ist über eine geeignete elektrische Verbindungseinrichtung 33 an den Eingang eines Verstärkers 32 für das elektrische Signal angeschlossen. Der Verstärker 32 kann ein kostengünstiger, aus einem integrierten Schaltkreis (IC) bestehender Signalverstärker sein, und er verstärkt die erzeugten Signale, wenn die Energie des nahen Infrarots auf den Detektor 28 auftritt. Der Ausgang des Verstärkers 32 wird einem Datenprozessor und einem Anzeigetreiber 34 eingegeben, der ein Signal an eine Auslesevorrichtung 36 anlegt. Die Auslesevorrichtung 36 kann eine digitale Anzeige sein zur direkten Anzeige der in dem Blut vorhandenen Menge des Zuckers.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 enthält ein optisches Filter 29, um die gesamte Energie, mit Ausnahme der gewünschten Energie des nahen Infrarots, von dem Detektor 28 abzuschirmen. Das Filter 29 und das Fenster 14 sind für einen direkten Kontakt mit der Haut der Testperson angeordnet. Falls gewünscht, kann ein optisch klares Fenster anstatt des Filters 29 verwandt werden.
Wie bereits früher bemerkt, verwendet dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für die quantitative Analyse das Prinzip der Wechselwirkung des nahen Infrarots. Bei der Wechselwirkung wird Licht von einer Quelle mittels eines matten Elements derart von einem Detektor abgeschirmt, das lediglich Licht erfaßt wird, das mit dem Wesen oder der Person eine Wechselbeziehung eingegangen ist. Akkurate Messungen der Konzentration des Blutzuckers können durchgeführt werden unter Verwendung von vielen bekannten Algorithmen, die bei einer quantitativen Analyse des nahen Infrarots verwandt werden, einschließlich derjenigen, die lediglich einen einzigen variablen Term aufweisen, wie z. B. der folgende: Angenäherter erster Ableitungs-Algorithmus Angenäherter zweiter Ableitungs-Algorithmus Normierter erster Ableitungs-Algorithmus Normierter zweiter Ableitungs-Algorithmus
wobei die ersten beiden der oben angegebenen Gleichungen nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, und wobei C die Konzentration des in dem Blut vorhandenen Zuckers, Ko die Interzept-Konstante, K&sub1; die Linienneigung des variablen Terms und die log 1/l-Terme in der Fig. 6 definiert sind. Die Fig. 6 zeigt, wie eine Vielzahl von Wellenlängenpaaren, die alle auf der gleichen Wellenlänge (angenähert 980 nm) zentriert sind, in den Algorithmen verwandt werden. Diese Algorithmen sind Standard bei den Analysetechniken des nahen Infrarots und können von den entsprechenden Fachleuten einfach in geeignete Mikroprozessorschaltungen programmiert werden. Die Verwendung dieser Gleichungen mit einem einfachen variablen Term ist höchst wünschenswert, da sie eine vereinfachte Kalibrierung der Instrumente ermöglicht, wodurch es weiterhin möglich ist, kostengünstige Instrumente herzustellen.
Die Interzept-Konstante K&sub0; und die Linienneigung-Konstante K&sub1; werden anfänglich festgelegt für eine "Standard-Einheit" (die Komponenten verwendet, die ähnlich oder identisch mit denjenigen der hergestellten Einheiten sind) mittels einfacher Regressionsanalysen von bekannten Proben, das heißt, optisches Auslesen wird erhalten von dem Instrument, das für eine repräsentative Anzahl von Proben konstruiert worden ist, welche im vorhinein akkurat analysiert worden sind mittels einer anderen gut bekannten und etablierten Technik, und die optischen Auslesungen und die vorher gemessenen Prozentwerte werden verwandt, um Sätze von konstanten Werten für den Blutzuckergehalt zu berechnen, und zwar unter Verwendung eines bekannten Regressionsalgorithmus in einem digitalen Computer. Die entsprechenden Linienneigung K&sub1; und in Interzept-Werte Ko werden dann in jeder hergestellten Einheit des analysierenden Instruments derart einprogrammiert, daß jede hergestellte Einheit direkt von optischen ausgelesenen Daten Werte für den Blutzucker berechnen kann.
Eine andere Klasse von verwendbaren Standardalgorithmen für das nahe Infrarot benutzt die Verwendung von vielen Regressionstermen. Diese Terme können individuelle log 1/l-Terme sein, oder aber können eine Mehrzahl von ersten oder zweiten abgeleiteten Termen sein, die einen normierten Nenner aufweisen. Derartige multiple Terme können eine zusätzliche Genauigkeit zur Verfügung stellen, verlangen aber einen viel höheren Kalibrierungsaufwand, was wiederum zu erhöhten Kosten für das Instrument führt.
Um die Genauigkeit der vorliegenden Blutzuckermessungen zu erhöhen, können Daten von einer Vielzahl physikalischer Parameter des Körpers ebenfalls in Verbindung mit der multiplen Wellenlängenmessung der Wechselbeziehung des Infrarots verwandt werden, siehe auch US-PS mit der Nr.: 4,633,0087.
Im Gebrauch ist das Analyseinstrument 10 derart positioniert, daß seine flache Bodenoberfläche direkt oberhalb der vorstehenden Vene des Handgelenks einer Testperson aufliegt. Licht mit den ausgewählten Wellenlängen, das von dem Instrument abgestrahlt wird, interagiert mit dem venösen Blut der Person und wird von dem Detektor 28 erfaßt. Der Detektor 28 erzeugt ein elektrisches Signal, das wie oben beschrieben, verarbeitet wird.
Ein Schlüssel zu akkuraten Analyse ist die Möglichkeit des Verwenders, daß Übertragungs- und das Detektorfilter (oder Fenster) direkt über eine vorstehende Vene des Handgelenks zu positionieren. Die Positionierungsvorrichtung, die in der Fig. 3 dargestellt ist, erleichtert zum großen Maße diese Vorgehensweise. Die Vorrichtung 50 besteht z. B. aus einem Kunststoffmaterial und weist eine gesamte Länge L auf, die gleich der Länge L des Analyseinstruments 10 von Fig. 1 ist. Zwei Löcher 51 sind in der Vorrichtung vorhanden und mit der gleichen Beziehung zueinander positioniert, wie die Positionen 14 und 19 von Fig. 1, und zwar auf der Mittellinie 52, wobei eine Distanz 1 dazwischen der Distanz 1 von Fig. 1 entspricht. Die Löcher 51 ermöglichen die Betrachtung der vorstehenden Vene. Wenn die Vorrichtung auf dem Handgelenk plaziert und die Vene in jedem Loch 51 zentriert ist, wird das Handgelenk bei den Kerben markiert (z. B. mit einem Filzschreiber). Die Positionierungsvorrichtung wird dann entfernt und von dem Analyseinstrument ersetzt, wobei sichergestellt ist, daß das Instrument akkurat direkt über der Vene positioniert ist.
Eine alternative Vorgehensweise zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegeben durch die Verwendung von optischen Lichtfasersonden, wie sie in der Fig. 4 zu sehen sind. Diese Sonden sind mit einem bekannten Analyseinstrument für nahes Infrarot verbunden, wie z. B. das abtastende Spektralphotometer TREBOR-70. Eine Sonde 60 wird über eine vorstehende Vene plaziert und überträgt Energie des nahen Infrarots mit der gewünschten Wellenlänge bzw. den gewünschten Wellenlängen. Die Energie des nahen Infrarots tritt mit den Bestandteilen des Blutes in eine Wechselbeziehung und wird von einer zweiten Sonde 62 gesammelt, die über der Vene in einer kurzen Distanz 1 von der ersten Probe 60 plaziert ist. Ein dem analytischen Instrument zugeordneter Detektor stellt ein elektrisches Signal zur Verfügung, das wie oben beschrieben, verarbeitet wird, um eine quantitative Information bezüglich des Blutzuckers zu erhalten.
Wir haben herausgefunden, daß akkurate quantitative Analysen des Blutzukkerspiegels bei einer Vielzahl von Wellenlängen sowohl mit Wechselbeziehungs- als auch mit Übertragungs-Technologien durchgeführt werden können. In dem in Fig. 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispiel wird Lichtenergie des nahen Infrarots durch den Finger der Testperson hindurch übertragen und dann von einem optischen Detektor erfaßt. Wie bei allen quantitativen Analyseinstrumenten des nahen Infrarots wird eine Kombination von Messungswellenlängen ausgewählt, die die Zuckerabsorption anhebt und den Einfluß der störenden Absorption, z. B. aufgrund von Wasser, Fett und Protein entfernt. Eine derartige Auswahl wird normalerweise mittels Computerrecherchestudien durchgeführt. Die Fig. 7 zeigt eine derartige Recherchenstudie. Die Fig. 7 repräsentiert den Korrelationskoeffizienten gegenüber der Wellenlänge für einen genäherten ersten Ableitungs-Algorithmus, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, und stellt dar, daß die Verwendung des Wellenlängenpaars von 980 ± (plus und minus) 35 nm eine hohe Korrelation zwischen dem Blutzucker und der Absorption der Energie des nahen Infrarots bei diesen zwei Wellenlängen zur Verfügung stellt.
Ein Beispiel von einer Ausführungsform der Erfidnung verwendet IREDs, die Energie des nahen Infrarots zur Verfügung stellen. Zwei Frequenzen sind entsprechend äquidistant oberhalb und unterhalb von angenäherten 980 nm, das heißt, sie können repräsentiert werden durch die Formel 980 ± x nm. Der Wert von x ist nicht kritisch, so lange diese zwei Frequenzen auf angenähert 980 nm zentriert sind. Zum Beispiel kann x eine Zahl von 10 bis 40 einnehmen.
Die Fig. 8 zeigt, daß eine optimale Wellenlänge für einen Zähler in der ersten abgeleiteten Teilungsgleichung etwa 1013 nm (das heißt, 980 + 35 nm) beträgt. Die Fig. 9 zeigt, daß es viele Wellenlängenbereiche gibt, die Mittelpunkt-Wellenlängen zur Verfügung stellen können, zur Verwendung in dem Nenner für die erste abgeleitete Teilungsgleichung, wenn der Zähler Wellenlängen von 980 ± 35 nm verwendet. Beispiele für derartige Regionen können erkannt werden in dem Bereich von 610 bis 660 nm, von 910 bis 980 nm und von 990 bis 1080 nm.
Die Fig. 10 und 11 stellen optimale Mittelwellenlängen zur Verwendung in zweiten abgeleiteten Teilungsgleichungen dar. Die Fig. 10 zeigt über einen Ausdruck des Korrelationskoeffizienten gegenüber der Wellenlänge, daß die optimale Zähler-Mittelfrequenz in etwa 1020 nm beträgt. Die Fig. 11 zeigt, daß die Nenner-Mittelfrequenz von etwa 850 nm einen Optimalwert darstellt.
Wie in der Fig. 2A zu sehen, ist eine Sonde 100 für nahes Infrarot dazu geeignet, über dem Finger F eine Testperson plaziert zu werden, und in dieser speziellen Ausführungsform enthält sie eine Punktquelleneinrichtung für Lichtenergie des nahen Infrarots mit zwei IRED 116, die innerhalb eines oberen Flansches 110 angeordnet sind. Jeder IRED ist ein optisches Schmalbandfilter 123 zugeordnet und ist über eine matte Lichtreflektionsplatte 119 optisch voneinander isoliert. Die nach innen weisende Oberfläche des Flansches 110 ist mit einem optionalen optisch klaren Fenster 114 versehen zur Anlage an den Finger der Person.
Der obere Flansch 110 ist über eine Welle 111 an einem unteren Flansch 120 verschwenkbar angelenkt, und eine Feder 112 dient dazu, die Flansche in eine geschlossene Position zu halten. Ein optischer Detektor 128 ist in dem unteren Flansch 120 der Quelle 116 des nahen Infrarots gegenüber angeordnet. Der Detektor ist hinter einem optischen Fenster 129 positioniert, welches aus einem Material bestehen kann, das entweder optisch klar ist oder das verhindert, daß sichtbares Licht, mit Ausnahme des Lichtes des nahen Infrarots, hindurchtritt. Ein Fingeranschlag 103 unterstützt die Plazierung und hält den Finger der Person in einer geeigneten Position innerhalb der Sonde 100. Jeder der Flansche ist mit lichtabschirmenden Barrieren 113 (in der Fig. 2A in Phantomlinien gezeigt) versehen, um Umgebungslicht an einem Eintreten in die Sonde zu hindem.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die IREDs gepulst, das heißt, sie werden in einer Sequenz mit Energie versorgt, so daß der Detektor 128 lediglich zu einer Zeit Licht von einer der IREDs empfängt. Diese gepulse IRED-Technologie ist in dem bekannten US-Patent mit der Nr.4,286,327 beschrieben. In anderen, ähnlichen Ausführungsbeispielen kann eine Gruppe von IREDs (und optionelle Schmalbandfilter) mit einem identischen Wellenlängenausgang gepulst werden.
Die Sonde 100 steht in elektrischer Verbindung mit einer Prozessoreinheit, was in der Fig. 2A schematisch dargestellt ist. Die Prozessoreinheit enthält eine Energiequelle, eine Signalverstärkung, eine Datenverarbeitungs- und Anzeigeschaltung, wie bereits in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 beschrieben, sowie eine Standard-Analyseinstrumentation für ein nahes Infarot.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 2B gezeigt. Hier enthält die Sonde 110 eine einzelne IRED 116 mit konstantem Ausgang, die hinter einem optischen Fenster 114 installiert ist. Durch den Finger hindurchgeführtes Licht wird von einem optischen Trichter 112 gesammelt, der aus einem transparenten Material besteht, und wird von einer Vielzahl Detektoren 128 erfaßt. Die Detektoren sind mittels eines matten Lichtreflektors 119 optisch voneinander isoliert. Jedem Detektor ist ein optisches Schmalbandfilter 123 zugeordnet und ist dadurch dazu ausgelegt, Licht lediglich innerhalb des schmalen Wellenlängenbereichs seines Filters zu erfassen.
Die Punktquelleneinrichtung 116 für nahes Infrarot kann aus einer oder mehreren IREDs mit bekannter Bandbreite und Zentrumsfrequenzausgang bestehen, oder, wie oben beschrieben, kann ein optisches Schmalbandfilter innerhalb des Lichtweges enthalten, um lediglich eine Erfassung von denjenigen Wellenlängen zu ermöglichen, die von Interesse sind. In der Übertragungsanalyse kann eine Vielzahl von Wellenlängen verwandt werden, und diese können über eine Vielzahl von vorgesehenen IREDs erzeugt werden, die nacheinander illuminiert werden. Ein anderer Weg, um eine einzelne IRED mit mehreren Bandfiltern zu verwenden, die durch den Lichtpfad mechanisch bewegt werden, ist in der Fig. 5B zu sehen. Ein dritter Weg verwendet eine einzelne oder eine Gruppe von IREDs, die eine Vielzahl gewünschter Wellenlängen unter Verwendung einer Vielzahhl optischer Filter emittieren können, wobei jedes Filter einem entsprechendem Detektor zugeordnet ist. Einzelne IREDs, die zwei, drei oder vier Schmalbänder aussenden können, sind kommerziell verfügbar.
Im Gebrauch wird der Finger der Testperson zwischen den Flanschen 110 zu der Sonde 100 eingeführt. Es wird eine Lichtenergie des nahen Infrarots von einer Punktquelleneinrichtung emittiert, und diese wird durch den Finger hindurchgeleitet, und von einem optischen Detektor 128 erfaßt. Die von den Detektoren erzeugten elektrischen Signale werden über eine Leitung 130 zu einer Prozessoreinheit übertragen, wo das Signal verstärkt wird und die Daten verarbeitet (unter Verwendung des oben angegebenen Algorithmus) werden, wie es bereits oben in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 beschrieben worden ist. Der Blutzuckerspiegel wird mit einer Ausleseeinrichtung angezeigt, die bevorzugt eine digitale Anzeige enthält.
Die Genauigkeit dieser bevorzugten Ausführungsform für die Übertragung von nahem Infrarot kann durch Ändern des Algorithmus noch weiter verbessert werden, wenn er die Fingerdicke als einen Parameter enthält. Nach dem Lambert'schen Gesetz ist die Energieabsorption annähernd proportional zu dem Quadrat der Stärke des Objekts. Die Stärke des Fingers der Testperson kann durch Installation eines Potentiometers 140 zwischen den Flanschen und der Sonde 100 quantifiziert werden, wie es in den Fig. 2A und 2B zu sehen ist. Der Ausgang von diesem Potentiometer, der in elektrischer Verbindung mit der Datenverarbeitungsschaltung besteht, ist kennzeichnend für die Fingerstärke. Ein nicht-lineares Potentiometer kann den T²-Wert über seinen Ausgang alleine derart annähern, daß eine separate Quadratbildung nicht notwendig ist.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden, ist sie nicht auf diese begrenzt. Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche ergeben sich für die Fachleute auf diesem Gebiet. Zum Beispiel können akkurate Messungen von Teilen des Körpers neben dem Handgelenk und dem Finger erhalten werden. Der Algorithmus, der verwandt wird, um die Blutbestandteilskonzentration bzw. -konzentrationen zu berechnen kann geändert werden, und zwar in Abhängigkeit von bekannten analytischen Techniken für nahes Infrarot.

Claims

1. Instrument (10; 100), das im nahen Infrarot arbeitet&sub1; zur quantitativen Analyse von nicht-invasiven Messungen von Blutzucker, der in dem Blut in einem Körperteil (F) eines Wesens vorhanden ist, umfassend:

(a) Einrichtungen (12, 16, 16', 23; 116; 23'; 23") zum Einbringen der Energie des nahen Infrarots in das in einem Körperteil von einem Wesen vorhandene Blut;

(b) einen Detektor (28; 128) für nahes Infrarot zur Erfassung der von dem Körperteil (F) austretenden Energie des nahen Infrarots und zur Erzeugung eines Signais aufgrund der Erfassung der aus dem Körperteil austretenden Energie des nahen Infrarots;

(c) Einrichtungen (50; 110; 111, 112, 120) zum Positionieren sowohl der Einrichtungen (12) zum Einbringen des nahen Infrarots als auch des Detektors (28; 128) für das nahe Infrarot eng angrenzend an dem Körperteil derart, daß die von dem Detektor erfaßte Energie des nahen Infrarots dem Blutzuckerspiegel dieses Körperteils entspricht; und

(d) Einrichtungen (32, 34; 150) zum Verarbeiten des von dem Detektor (28; 128) erzeugten Signals in ein zweites Signal, das die Quantität des im Blut des Wesens vorhandenen Zuckers anzeigt; dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (28; 128) für das nahe Infrarot angeordnet ist, um die aus dem Körperteil (F) austretende Infrarot-Energie zu erfassen, wobei die Energie des nahen Infrarots eine Vielzahl von Wellenlängenpaaren innerhalb eines Bereiches von etwa 600 bis 1100 Nanometer erfaßt, wobei die Vielzahl dieser Wellenlängenpaare auf die gleiche Wellenlänge zentriert sind.

2. Analyseinstrument nach Anspruch 1, worin diese Positioniereinrichtungen ein Gehäuse (20) enthalten, diese Einrichtungen zum Einbringen in einer ersten Kammer (30) von diesem Gehäuse (20) angeordnet sind, dieser Detektor (28) in einer zweiten Kammer (40) von diesem Gehäuse (20) angeordnet ist, dieses Gehäuse (20) Einrichtungen (22) aufweist, die die erste von der zweiten Kammer trennt, um zu verhindern&sub1; daß die Energie des nahen Infrarots von den Einrichtungen zum Einbringen direkt auf den Detektor auftreffen.

3. Analyseinstrument nach Anspruch 1 oder 2, worin diese Einrichtungen zum Einbringen eine Energiequelle (16,16'; 116) für nahes Infrarot sowie Übertragungseinrichtungen (12) enthalten zum Übertragen dieser Energie in den Körperteil hinein.

4. Analyseinstrument nach Anspruch 3, worin diese Einrichtungen zum Übertragen eine Linse (12) umfassen zum Fokussieren dieser Infrarot-Energie auf den Körperteil.

5. Analyseinstrument nach irgend einem der vorstehenden Ansprüche, worin diese Einrichtungen zum Einbringen zumindest eine Infrarot emittierende Diode (16, 16'; 116) enthalten.

6. Analyseinstrument nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 5, worin diese Einrichtungen zum Verarbeiten eine Verstärkereinrichtung (32) umfaßt zum Verstärken des von diesem Detektor zur Verfügung gestellten Signals, sowie Datenverarbeitungseinrichtungen (34) enthält zum Konvertieren des Signals von dem Detektor in dieses zweite Signal.

7. Analyseinstrument nach irgend einem der vorstehenden Ansprüche, worin ein Filter (23) vorgesehen ist zum selektiven Übertragen der Energie des nahen Infrarots, wobei dieses Filter zwischen dieser Quelle und diesem Körperteil angeordnet ist.

8. Analyseinstrument nach irgend einem der vorstehenden Ansprüche, worin diese Einrichtungen (16, 16'; 116) zum Einbringen eine Bandbreite zur Verfügung stellt, die um etwa 980 Nanometer zentriert ist.

9. Analyseinstrument nach irgend einem der vorstehenden Ansprüche, worin diese Einrichtungen (50) zum Positionieren Einrichtungen (51, 53) umfassen zum Markieren einer Position für dieses Instrument über einem Blutgefäß von einem Wesen.

10. Analyseinstrument nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 8, worin diese Einrichtungen zum Positionieren Einrichtungen (110, 111, 112, 120) umfaßt, um diese Einrichtungen zum Einbringen nahe an einer Seite des Körperteils angrenzend zu positionieren, und um diesen Detektor (128) nahe an einer entgegengesetzten Seite des Körperteils zu positionieren, wodurch die von den Einrichtungen zum Einbringen abgegebene Energie des nahen Infrarots durch diesen Körperteil hindurch übertragen und von diesem Detektor erfaßt wird.

11. Analyseinstrument nach Anspruch 10, des weiteren Einrichtungen (140) enthaltend zur Messung der Dicke des Körperteils.

12. Analyseinstrument nach Anspruch 11, worin diese Einrichtungen (140) zum Messen angeordnet sind, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die Dicke des Körperteils anzeigt.

13. Analyseinstrument nach Anspruch 12, worin diese Einrichtungen (140) zum Messen einen variablen Widerstand umfassen.

14. Analyseinstrument nach irgend einem der vorstehenden Ansprüche, worin diese Vielzahl von Paaren der Wellenlängen um etwa 980 Nanometer zentriert sind.

15. Analyseinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die Einrichtungen (32, 34; 150) zum Verarbeiten der Signale das Signal gemäß folgender Formel berechnen:

worin C die Konzentration des in dem Blut vorhandenen Zuckers ist, K&sub0; eine Intercept-Konstante ist, K&sub1; die Linienneigung ist von

und log 1/IG, log 1/IH, log 1/II und log 1/IJ jeweils einen optischen Dichtewert bei den entsprechenden Wellenlängen G, H, I und J repräsentieren.

16. Anlayseinstrument nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die Einrichtungen (32, 34; 150) zum Verarbeiten der Signale das Signal gemäß folgender Formel verarbeiten:

worin C die Konzentration von in dem Blut vorhandenen Zucker ist, Ko eine Intercept-Konstante ist, K&sub1; die Linienneigung ist von

und wobei log 1/IA, log 1/IB, log 1/IC, log 1/ID, log 1/IE, und log 1/IF jeweils einen optischen Dichtewert bei den entsprechenden Wellenlängen A, B, C, D, E und F repräsentieren.

17. Nicht-invasives Verfahren zur quanititativen Analyse des Blutzuckers im Blut eines Wesens, mit den Verfahrensschritten:

(a) Einbringen einer Energie des nahen Infrarots in das Blut innerhalb eines Körperteils (F) eines Wesens;

(b) Erfassen der aus dem Wesen heraustretenden Energie des nahen Infrarots mit einem Detektor (28; 128), der durch das Erfassen dieser aus dem Wesen austretenden Energie ein Signal erzeugt, und

(c) Verarbeiten des Signals, um ein zweites Signal zu erzeugen, das die Menge des in dem Blut des Wesens vorhandenen Zuckers anzeigt;

dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Paaren von Wellenlängen der Energie des nahen Infrarots innerhalb des Bereichs von etwa 600-1100 nm von diesem Detektor erfaßt werden, wobei die Vielzahl dieser Paare von Wellenlängen um die gleiche Wellenlänge zentriert sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, worin diese Vielzahl von Paaren von Wellenlängen um etwa 980 Nanometer zentriert sind.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, worin das Signal gemäß der folgenden Formel verarbeitet wird

worin C die Konzentration des in dem Blut vorhandenen Zuckers ist, Ko eine intercept-Konstante ist, K&sub1; die Linienneigung ist von

20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, worin das Signal gemäß folgender Formel verarbeitet wird

21. Verfahren nach irgend einem der Ansprüche 17 bis 20, worin die Energie des nahen Infrarots in eine Vene oder eine Arterie des Wesens eingebracht wird durch Plazieren von Einrichtungen (16,16', 2, 23) zum Einbringen der Energie des nahen Infrarots eng an der Vene oder an der Arterie angrenzend, wobei diese Energie des nahen Infrarots mit dem Blutzucker des Wesens interagiert und anschließend aus der Vene oder aus der Arterie austritt; und worin der Detektor (28) nahe an der Vene oder an der Arterie angrenzend sowie entlang der Vene oder der Arterie mit einer vorbestimmten Distanz zu den Einrichtungen zum Einbringen angeordnet ist.

22. Verfahren nach irgend einem der Ansprüche 17 bis 21, mit den Verfahrensschritten

Markieren einer Position mit einer Markierungsvorrichtung, um ein Instrument zur quantitativen Analyse über einer Vene oder einer Arterie des Wesens zu positionieren;

Ausrichten dieses Instruments mit dieser markierten Position, wobei dieses Instrument Einrichtungen (16,16', 12) zum Eindringen dieser Strahlung des nahen Infrarots in das venöse oder arterielle Blut enthält, diesen Detektor (28) aufweist zur Erfassung der Energie des nahen Infrarots, die der Interaktion mit dem Blutzucker folgt, sowie Verarbeitungseinrichtungen aufweist zum Verarbeiten des von dem Detektor erzeugten Signals in eine Anzeige, die den Blutzuckergehalt darstellt; und

Anzeigen der Ergebnisse, die den Blutzuckerspiegel auf der Basis dieser erfaßten Strahlung des nahen Infrarots darstellt.