NO880891L - Fremgangsmaate og apparat for maaling eller deteksjon av konsentrasjonen av en substans. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og apparat for deteksjon og måling av konsentrasjonen av en substans i en prøve ved optoakustisk spektroskopi, hvor lys med utvalgte, diskrete frekvenser blir rettet mot prøven og den akustiske respons fra prøven detekteres. Frekvensene blir utvalgt i overensstemmelse med de optoakustiske spektra for den substans som underskes, for å skjelne denne substans fra andre. En laser (6, 74, 54) benyttes som lyskilde og styres for utsendelse av lys i pulser og en piezoelektrisk innretning (7,56,76) brukes til å detektere den akustiske responsen. Lys med flere frekvenser kan benyttes ved å bruke flere lasere eller en frekvensavstembar laser og utsendelse av pulsene praktisk talt samtidig. Apparatet og fremgangsmåten er særlig godt egnet for deteksjon av forekomst av substanser i levende organismer (in-vivo), f. eks. deteksjon av glukose i blodstrømmen, og unngår nødvendigheten av å punktere huden, og kan være slik konstruert at det kan bæres av pasienten, men det er også egnet for testing av uttrukne prøver (in-vitro testing) av substanser, og i dette tilfellet kan apparatet være utført som et personlig og bærbart apparat for bordbruk, eller tilpasset for overvåking av en kontinuerlig prosess ved kontinuerlig å. ta ut og teste prøver fra en hovedbehandlingslinje.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt apparater for måling av konsentrasjonen av substanser i prøver ved opto- eller fotoakustisk spektroskopi.

Opto- eller fotoakustisk spektroskopi er teknikker som brukes for å identifisere og anlysere forskjellige substanser i en oppløsning eller en væskemengde eller i et gassvolum. De bygger på det faktum at p.g.a. molekylenes natur i en substans, absorberer de lysenergi bare ved spesielle frekvenser. Den aktuelle molyekylarsammensetningen og strukturen, fastlegger hvilke frekvenser som blir absorbert og hvilke som ikke blir absorbert, og hver ulik substans absorberer lysenergi ved et unikt sett med frekvenser. Fordi hver substans, pr. definisjon, har en ulik molekylarstruktur, kan mønsteret med frekvenser ved hvilket lyset absorberes, identifisere denne substansen. Videre avhenger styrken av absorpsjonene av hvor mye av substansen som er tilstede (konsentrasjonen). Når absorpsjon av lys finner sted, blir molekylene som absorberer lyset oppvarmet og kan derfor generere en akustisk sjokkbølge. Denne sjokkbølgen plukkes opp av en akustisk sensor og brukes til å indikere at lys ble absorbert. Det skal imidlertid bemerkes at oppvarmingseffekten er svært liten og svært hurtig. Det er mulig å utlede fra det akustiske signalet hvor mye lys av den utstrålte frekvens som ble absorbert, og derved konsentrasjonen i de belyste områder av substansen som er under prøving.

I praksis blir ikke en prøve kontinuerlig belyst, i steden blir den enten opplyst av pulser av lys eller av en intensitets-modulert lysstråle. Bruken av pulset lys er populært blitt kjent som optoakustisk spektroskopi og bruken av en modulert lysstråle som fotoakustisk spektroskopi, men i beskrivelsen og de tilhør- ende krav vil uttrykket optoakustisk spektroskopi bli brukt for å omfatte begge disse teknikker.

Nå er mange viktige og mindre livsviktige medisinske prosedyrer basert på en nøyaktig diagnose av en pasients tilstand og ofte er diagnosen avhengig av patologiske prøver. Disse har ofte form av blodprøver eller urinprøver. En blodprøve tas typisk og sendes til et laboratorium for analyse, og her blir den optisk undersøkt og blandet med reagensmidler som vil vise forekomster og konsentrasjoner av substanser, noe som utgjør basis for legens diagnose og behandling.

Videre kan mange medisinske tilstander kreve en hyppig overvåkning av blodet for å justere legemiddeldosering i avhengighet av sykdomstilstanden. Den mest resultatavhengige sykdomsbehandling er muligens diabetes. Insulinavhengige diabetikere som er alvorlig syke, kan trenge å ta blodprøver hver time Normalt vil insulinavhengige diabetikere måtte overvåke sitt eget blodglukosenivå fire ganger om dagen to dager hver uke.

Hittil har alle grunnleggende blodundersøkelser vært avhengige av at det tas ut en blodprøve, og denne blodprøven utsettes for analyser utført utenfor pasientens kropp. Dette grunnleggende faktum medfører stort ubehag for pasienten og er en kilde til potensielle unøyaktigheter. Det finnes ingen full-stendig smerteløs måte å ta blodprøver på. Bærbare apparater som glukosemålere kan benyttes for å gjennomføre analyser ved senge-kanten, under bruk av en reagens-strimmel, men en fingerlanse brukes for å få en bloddråpe, og dette er smertefullt og vil vekke opp mange sovende pasienter. Denne prosedyren kan, hvis den repeteres hver halvtime, dag som natt på en pasient som er i en kritisk tilstand, frarøve dem muligheten å få hvile ut i ufor-

styrret søvn.

Mer kompliserte patologiske prøver må foretas i et laboratorium. Prøver må transporteres til og fra steder i et sykehus, og derfor må legene vente, ofte i timesvis, før resultatet er kjent.

Urinologi er et annet viktig sykdomsområde. Overvåkning av urin utføres oftest i rutinemessige sykehuskontroller, og likevel er teknologien som nyttiggjøres enda mindre effektiv enn den som benyttes ved blodprøver. Prosedyrene er svært arbeidsintensive.

a) Prøvene blir innsamlet fra pasienten.

b) Når betjeningen har tid, blir de grunnleggende prøvene

utført med reagens-strimler for å finne tilnærmede

verdier for glukoseinnhold, ketoner, surhetsgrad, osv.

c) Prøver som indikerer behov for ytterligere undersøkelser blir tatt, eller prøvene fra de pasientene som krever

detaljerte analyser plasseres i sterile beholdere og merkes.

d) De merkede prøvene blir eventuelt plukket opp av et sykehusbud og transportert til laboratoriet. Elding

eller forringelse av prøvene kan maskere enkelte resultater, og dette er direkte relatert til tidsfor-sinkelsen. Innen almennpraksis kan denne tidsforsink-

elsen representere mange dager. Prøven må ofte avkjøles over natten. Nivået av forurensende organismer kan flerdobbles ved romtemperatur, og dette kan forstyrre eller ugyldiggjøre testresultatene.

e) Ved ankomst til laboratoriet, vil trenede teknikere bruke kostbart utstyr og betydelig tid på å evaluere hver

prøve.

f) Resultatene vil bli opptegnet på et standardformular som så må behandles for å anbringes i pasientarkivet på ny,

eller til pasientjournalene i administrasjonen.

Pasientens lege må deretter bli gjort oppmerksom på resultatet hvis det er unormalt, og legen må i sin tur melde fra til pasienten.

Dette er åpenbart en tids- og arbeidskrevende oppgave. Videre er utstyret som benyttes innen urinologiens laboratorie-arbeid, svært kostbart, og selv datastyrt testutstyr er ganske arbeidskrevende.

Innen vitenskap og industri er det tallrike situasjoner i hvilke en detaljert analyse av den kjemiske sammensetning av væsker er nødvendig. Under overvåkning av dispersjonen av forurensninger i vann, må f. eks. utallige prøver tas, transporteres til et laboratorium og bli utsatt for en hel serie av prøver. Innen produksjonsrettet industri benyttes væsker som må ha kjemiske konsentrasjoner som ligger innen snevre toleranse-grenser. Prøver må ofte tas og anlegget justeres i overensstemmelse med dette. Ved matvarefremstilling benytter man seg typisk av store væskevolumer som må tilfredsstille gitte standarder, f. eks. til saltinnhold, alkohol- eller sukker-innhold. Tiden som medgår til å foreta disse testene ved konvensjonelt utstyr, skaper en større variasjon i produksjonsprosessen, og føyer nye kostnader til produksjonen.

Hittil har kjemisk testing stort sett vært avhengig av prøver utført med reagensmidler, og fremgangsmåter for spektroskopi som medfører store, kostbare utstyr med tilhørende ekspert-utdannet betjening og tilleggsutstyr. Prøver må tas, noen ganger under avbrudd i produksjonsprosessen, og et betydelig tidsforbruk opptrer mellom prøvetakning og tidspunktet når data er tilgjengelig for nyinnstilling av anlegget. Disse problemene medfører generelt at bare tester som er absolutt nødvendige blir gjennom-ført, og de tester som er vitale blir ofte utført ved maksimale intervaller. Dette betyr en distinkt variasjon i renhetsgraden til sluttproduktet, da en syklus av unøyaktighet er akseptert og "innebygget" i sluttproduktet. I tiden mellom fullførelsen av hvert prøveresultat, arbeider produksjonsingeniøren i realiteten i blinde. Betydelig sløsing er resultatet hvis en uventet variabel forandrer seg betydelig mellom testprosedyrene. Prøver som tas i felten, blir ofte ødelagt over tid. Hvis det er en stor forsinkelse mellom prøvetagning og testing, kan væskene ha forandret seg kjemisk ved det tidspunkt da de virkelig blir analysert.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et utstyr for detektering av konsentrasjonen til en substans i en prøve ved bruk av optoakustisk spektroskopi, hvilket utstyr omfatter en følerenhet som omfatter en lyskilde for utsendelse av lys i prøven og en akustisk sensor for mottaging av den akustiske respons fra prøven under testing, hvor lyskilden er tilpasset for utsendelse av lys med en frekvens eller flere diskrete frekvenser, idet frekvensen(e) blir innstilt i avhengighet av det optoakustiske spektrum for substansen som er under prøving.

Det er fordelaktig at lyset emitteres i pulser i stedenfor kontinuerlig, og for det tilfellet at prøven belyses av lys ved flere frekvenser, må pulsene ved de ulike frekvenser alle emitteres praktisk talt samtidig, fortrinnsvis innen 10 mikrosekunder etter hverandre.

En egnet lyskilde er en halvlederlåser, og den er innkapslet i et hus inneholdende en akustisk sensor, f. eks. en piezoelektrisk innretning for mottagelse av de akustiske responser fra prøven som er til undersøkelse. Den akustiske sensor kan være anbragt rundt lyskilden eller kan alternativt omfatte flere fysisk adskilte sensorer anbragt i innkapslingen eller huset med sine utganger koblet sammen.

Sensoren omfatter fortrinnsvis en fotodiode og en fotocelle for å tillate måling av refleksjonsgraden, og i enkelte utfør-elser av transmisjonsgraden for prøven, og utstyret kan videre omfatte en temperaturføler, f. eks. en hurtigvirkende halvleder-anordning som tillater at temperaturen til prøven måles.

I følge et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes et utstyr for måling av konsentrasjonen av substanser i en kroppsvæske, og hvor undersøkelsen kan utføres "in vivo" (dvs. i den levende organismen), idet det omfatter en lyskilde for utsendelse av lys inn i legemet som er under prøving, og en akustisk sensor for å detektere den akustiske responsen fra legemet for å måle konsentrasjonene av disse substansene ved optoakustisk spektroskopi.

Foreliggende oppfinnelse angår videre en fremgangsmåte for å detektere en substans i en kroppsvæske omfattende trinnet med å detektere substansen "in vivo" ved optoakustisk spektroskopi.

Utstyret har fortrinnsvis en slik størrelse og form at det er personlig og bærbart, og det omfatter anordninger for å feste det til menneskekroppen eller til en dyrekropp, f. eks. i form av et armbånd. Utstyret kan også omfatte utstyr for overvåking av hjerteslagene i legemet, og dette kan enten gjøres ved å overvåke signalet fra den piezoelektriske anordning som brukes i den optoakustiske spektroskopiprøven, eller ved å benytte en separat fotodiode og en fotocelle som overvåker lyset som reflekteres fra legemet ved en frekvens som absorberes av blodet. Dessuten kan kretsene som styrer energiseringen av lyskildene for den optoakustiske spektroskopien, omfatte utstyr for tidsstyring av energiseringen av lyskildene i forhold til hjerteslagene.

Oppfinnelsen omfatter videre et utstyr for avføling av en substans i en menneske- eller dyrekropp, hvor substansen avføles ved optoakustisk spektroskopi og belysning av legemet for prøvetakingen styres i tidsrelasjon til hjerteslagene i kroppen som utsettes for prøven.

Lyskilden som benyttes for den optoakustiske bevegelse, er tilpasset for å sende ut lys ved en eller flere forskjellige, diskrete frekvenser, idet frekvensen eller frekvensene blir innstilt i relasjon til det optoakustiske spekter for den substans som utprøves.

Utstyret er fortrinnsvis forsynt med apparatur for opptegning av resultatene fra den optoakustiske spektroskopiprøven og også apparatur for opptegning av tiden i forhold til hjerteslagene mens testen ble utført.

Med fordel benyttes en mikroprosessor som styrer energiseringen av de ulike dioder, og sorterer signalene som mottas. Signalene kan bli kalibrert og fremvist, eller kan videreføres til andre styrings- eller opptegningsapparater. Slik kan utstyret gi en relativt hurtig eller kontinuerlig fremvisning av konsentrasjonen av visse bestanddeler i blodet.

Mikroprosessoren vil automatisk diagnostere feil ved laserdiodene og fremvise en feil-melding.

Laseren eller laserene er fortrinnsvis avstemt, ikke bare til en karakteristisk frekvens for substansen som undersøkes, men også for å arbeide i det laserterapeutiske vindu i huden til legemet som undersøkes.

Ved dette aspekt ved oppfinelsen, kan et stort antall substanser testes, slik som komponenter i blod-, urin-, tåre-væsken, benmargen, spinalvæsker, avførings- og nesesekreter. Den kan også benyttes til å detektere forekomster av legemidler, gasser, giftstoffer, forurensninger og metaller og for å detektere spektroskopiske responsmønstre for vanlige sykdomstilstander slik som artritt, lupis, porphyrinia, diabetes, kreft, AIDS og anemi, og for å detektere nærvær av bakterier og gi informasjon angående deres forekomst, tetthet, utviklingstadium, type eller deres påvirkelighet for antibiotika.

Ifølge et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse, er det tilveiebragt et utstyr for "in-vitro" testing av substanser under bruk av teknikken med optoakustisk spektroskopi. I dette utstyret kan sensorene være anbragt rundt et hulrom som opptar en beholder med en prøve, f. eks. i form av et prøverør. Hulrommet inneholder fortrinnsvis en prøveprobe for å registrere det fysiske nærvær av prøven og utstyr som, som reaksjon på prøve-proben, beveger de andre sensorene i innkapslingen i stilling for testing, fortrinnsvis inntil siden av prøverøret.

Alternativt kan utstyret konstrueres slik at sensorene er fjærende opphengt og prøverøret er tett tilpasset innkapslingen i kontakt med sensorene. Utstyret er fortrinnsvis selvforsynt og bærbart slik at det er egnet til bruk som en bordmodell. Utstyret kan være forsynt med flere ulike sensorer i tillegg til laseren og den piezoelektriske sensor som er nødvendig for optoakustisk spektroskopi nettopp som i utstyret beskrevet ovenfor for "in-vivo" målinger. Derved kan lystransmisjon, refleksjon og tempera-

turen til en prøve måles.

Signalbehandlingen og laserdrivkretsene kan generelt være som i ovennevnte form av opfinnelsen. Det er forutsatt at en bordmodell av utstyret for "in-vitro" målinger (dvs. målinger på uttrukne prøvetakninger), kan forsynes med flere lasere som "skyter" eller arbeider ved ulike frekvenser, slik at substanser med komplekse optoakustiske spektre kan bli undersøkt.

Hvis mange lasere foreligger, er det fordelaktig at laserne plasseres forskjøvet fra de piezoeiektriske sensorene, dvs. slik at ingen laser befinner seg rett overfor en piezoelektrisk sensor. Dette betyr at ingen laser vil "skyte" rett inn i en piezoelektrisk sensor.

Med denne utførelse av foreliggende oppfinnelse, kan et stort antall medikamenter, lovlige som ulovelige, bli testet såvel som metaller, hormoner og steroider som har en klar spektroskopisk signatur. Utstyret kan også benyttes for tester mot parasittinfeksjoner i kroppsvæsker, samt ved generelle sykdomstilstander og bakterier som allerede nevnt i forbindelse med den første utførelse som nevt ovenfor.

For å detektere forekomster av substanser som kan være vanskelige å oppdage med direkte spektroskopisk deteksjon, kan utstyret i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatte en måle-syklus som omfatter introdusering av et eller flere reagensmidler i prøven. Den kjemiske reaksjon som finner sted med reagensmid-lene, tjener til å "forsterke" forekomsten av målsubstansene i en ekstraordinær grad, i samarbeid med spektroskopiske teknikker, noe som vil forbedre anvendeligheten til reagensmiddelet, idet det tillater målinger ved lavere konsentrasjoner eller tidligere faser av reaksjonen.

Ifølge enda et ytterligere trekk ved foreligende oppfinnelse er det tilveiebragt et utstyr for å ta prøver fra en kontinuerlig prosess og utsette dem for optoakustisk spektroskopi. Fortrinnsvis omfatter utstyret et prøverør som er koblet til hovedprosess-linjen, idet prøverøret kan omfatte utstyr for utjevning av strømmen av prøver gjennom røret, slik at støyen i prøven redu-seres. Disse hjelpemidlene kan være skjermplater (baffles), eller strømmen kan alternativt stanses midlertidig i prøverøret mens testen utføres. Fortrinnsvis blir en rekke laserdioder og piezoelektriske omformere anbragt rundt prøverøret for å gjennomføre den optoakustiske spektroskopi. Signalprosesserings-delen og laserstyringsdelen til apparatet er generelt lik de som er beskrevet under den andre utførelseform av oppfinnelsen. Analysekretsene til oppfinnelsen kan være koblet til hovedstyr-ingsenheten til den kontinerlige prosess ved et grensesnitt, slik at en kontinuerlig styringssløyfe settes opp.

Oppfinnelsen kan derved nyttes direkte i produksjonslinjen, og da kan resultatene fra analysene benyttes for elektronisk å justere enhetene til anlegget som fastlegger de relevante kjemiske konsentrasjoner. Brukt på denne måten kan den gi øyeblikkelig tilbakekopling ved utvalgte punkter i produksjonsprosessen og kan derved sikre helautomatisk kvalitetskontroll. Denne utførelsen av oppfinnelsen er særlig egnet for bruk i oljeindustrien, ølbrygging og mange kjemiske prosesser.

Under realiseringen av ett eller alle de ovennevnte trekk,

kan utstyret tilpasses slik at det lett kan utstyres for testing av ulike substanser. Klart ulike substanser kan kreve lasere som "skyter" eller arbeider ved ulike frekvenser, og dermed vil denne tilpasningsdyktighet oppnås ved å anbringe laserne og det

piezoelektriske utstyr i en innpluggbar modul som også kan inneholde en vilkårlig krets som er spesifikk for den substansen for hvilken nettopp denne modulen skal brukes. Videre kan en hvilken som helst av anordningne bli tilpasset, f. eks. ved programmering av mikroprosessoren, til å ta en avlesning eller flere avlesninger ved nominelle intervaller.

Med den ovennevnte "in-vitro" testing, kan fiberoptisk utstyr nyttes for å utvide bruken av sensorene til omgivelser som kunne være farlige for operatøren eller utstyret. Dermed kan laserdiodeutgangene bli matet inn i fiberoptiske kabler som fører til prøvene og lysmikrofonene som er brukt til å plukke opp den akustiske respons og føre den tilbake til analyse- og prosesskretsene.

Videre blir det, når det i noen av de ovennevte betrakt-ninger brukes flere lyskilder, mulig å teste ulike deler av prøven ved å arrangere og styre lyskildene slik at de danner en faset strålingskilde (phased array).

Ifølge et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangmåte for å detektere konsentrasjonene til en substans i en prøve ved optoakustisk spektroskopi under anvendelse av trinnene med å stråle lys inn i prøven, og å detektere den akustiske responsen fra prøven, innbefattet trinnet med å velge frekvensen til lyset som emitteres inn i prøven til å være minst en blandt flere, diskrete frekvenser innstilt i overensstemmelse med det optoakustiske absorbsjonsspektrum til substansen som er under testing.

Fortrinnsvis blir lyset fra flere diskrete frekvenser utsendt i prøven, og da fortrinnsvis i form av pulser utsendt praktisk talt samtidig med hverandre, og fortrinnsvis innenfor

ca. 10 mikrosekunder fra hverandre.

Det faktum at pulsene blir utsendt praktisk talt samtidig, medfører flere fordeler. For det første er det utilstrekkelig tid for diffusjon av prøven mellom de ulike utskytningsbanene (dette er viktig dersom prøven kan bli påvirket av laser lyset). For det andre er virkningene av prøvens forringing med tiden avdempet, fordi alle målingene tas innenfor et kort tidsintervall, og for det tredje blir akustisk interferens mellom de ulike lasere også redusert eller eliminert.

Dermed vil, med hvert av trekkene til foreliggende oppfin-else, forekomsten og konsentrasjonen av visse substanser i en prøve bli målt med optoakustisk spektroskopi. Frekvensen til lyset som benyttes, ligger vanligvis i det infrarøde området, f. eks. 700 til 2500 nm.

Den forutbestemte frekvens(er) blir fastlagt ifølge absorb-sjonsspekteret til substansen som skal måles. I de fleste tilfellene, slik som ved måling av glukose i blod, er det påkrevet å måle den akustiske repons ved flere frekvenser for å differensiere dem fra andre substanser, og derved benyttes enten en avstembar laser som er i stand til å innstilles på flere diskrete frekvenser, eller det fordres et antall lasere som sender ut lys med ulike frekvenser. Testingen ved to eller flere frekvenser tillater også at bakgrunns-støy elimineres ved å subtrahere resultatene fra testene fra hverandre. Det er fore-trukket at flere laser brukes, slik at de alle kan styres til å emittere en lyspuls virtuellt samtidig (dvs. bare mikrosekunder fra hverandre), slik at målingene ved hver av frekvensene blir utført praktisk talt til samme tid. Dette er særlig fordelaktig i det tilfellet som gjelder f. eks. for urinprøver, som forringes med tiden, og som kan forandres av laserlyset selv. Således blir ved foreliggende oppfinnelse, et komplett frekvensbånd ikke avsøkt. Isteden blir det bare utsendt lys ved den eller de frekvenser som er nødvendige for å detektere substansen som er under testing og for å skjelne den fra andre substanser. Den akustiske respons blir deretter prosessert elektronisk for å gi en avlesning av konsentrasjonen til substansen i prøven, dvs et interpretert resultat, og ikke et spektrogram. Denne tilnærming betyr at foreliggende oppfinnelse kan gi et utstyr som er lett å benytte og som kan brukes av personale med liten opplæring og praktiskt talt uten tidligere kjennskap til optoakustisk spektroskopi, og slikt utstyr blir mer konvensjonelt enn hva som tidligere var mulig.

Videre har ikke bruken av en pulset lyskilde bare den fordel at signal/støy-forholdetøker, men det tillater, hvis det er ønskelig, en dybdeprofil (dvs en indikasjon av konsentrasjonene ved ulike dybder i prøven) for en gitt substans.

Foreliggende oppfinnelse vil bli ytterligere beskrevet ved hjelp av ikke-begrensede eksempler med referanse til de ledsag-ende tegninger hvor: Figur 1 viser en første utførelse av foreliggende oppfinnelse ,

figur 2 viser en andre utførelse av foreliggende oppfinnelse ,

figur 3 viser skjematisk et sideriss av en tredje utførelse av foreliggende oppfinnelse,

figur 4 viser skjematisk utførelsen ifølge fig. 3, sett ovenfra,

figur 5 viser skjematisk en fjerde utførelse av foreliggende

oppfinnelse,

figur 6 viser skjematisk oppkoblingen av de elektroniske kretser til en utførelse av foreliggende oppfinnelse, og

figur 7 viser en ytterligere skjematisk fremstilling av de elektroniske kretser som inngår i en utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Figurene 1 og 2 viser utstyr for "in-vivo" målinger av substanser i blodet. I begge disse utførelsene holdes et sensorhode som både omfatter laseren for utsendelse av lys og den akustiske sensor for detektering av den akustiske respons som forårsakes av lyset mot huden, slik at spektroskopiske avlesninger av blodet under hudoverflaten kan utføres. I den utfør-elsen som er vist i figur 1, er sensorhodet montert sammen med behandlende og fremvisende kretser på et armbånd 3, og derfor kan utstyret bæres kontinuerlig. Dette er særlig nyttig for diabetikere som kan dra fordel av hyppig eller kontinuerlig overvåkning av nivået av glukose i blodet. Utførelsen vist i figur 2 har sensorhodet montert i en konsoll mot hvilket pasienten plasserer en del av legemet, f. eks. hånden.

Utstyrets sensorhode og dets styringskretser er vist skjematisk i figurene 6 og 7, og det kan sees at sensorhodet 4 omfatter en halvlederlaser 6 og piezoelektriske omformere 7 . Under bruk blir halvlederlaseren energisert slik at den sender ut en puls med laserlys, og lysenergien absorberes av molekylene i blodet som varmes opp, og denne oppvarming forårsaker akustiske bølger som plukkes opp av de piezoelektriske tranduserne 7. Halvlederlaseren 6 styres av en laserdrivkrets 8 og styringskrets 10 som er innebygd i hovedstyringsmikroprosessoren 12 i enheten. Signalet fra de piezoelektriske sensorene 7 mates via en kob- lingsenhet 14 til en av to signalveier, som hver inneholder en bredbåndsforsterker 16, 18 som er portstyrt. Utgangen fra forsterkeren 18 er gjort tilgjengelig for spektroskopisk analyse og prosessering av analysatoren 19 ( som kan være en del av mikroprosessoren 12 eller være en separat krets), og mates som spektroskopiske data via analog/digital-omformeren 20 til mikroprosessoren 12. Den andre signalveien, blir via forsterkeren 16, benyttet til å tilveiebringe et signal som representerer hjerteslagene til pasienten. Signalet blir filtrert av et lavpassfilter 22 for å fjerne støy, og mates via en spissdetektor 24 og en prøve-og-holde krets 26 til analog/digital omformeren 20, og derfra til mikroprosessoren 12. Utgangen fra prøve-og-holde kretsen representerer pasientens pulsstyrke og utgangen fra spissdetektoren 24, som også mates direkte til mikroprosessoren 12, representerer spissverdien til hjerteslagene. Styringskretsen 10, benytttes for å portstyre forsterkerne 16 og 18 som øker signal/støy forholdet. Hjerteslagsignalet kan brukes for å tidsstyre enegiseringen til halvlederlaseren 6. Det er derfor mulig for laseren å avfyres ved et spesielt punkt i hjerteslag-syklussen og/eller å vite nøyaktig ved hvilket punkt under hjertesyklussen målingen er foretatt.

Utgangen fra lavpassfilteret 22 føres også til en terskel-innstillingskrets som består av en sammenlikningskrets 28, mikroprosessoren 12 og digital/analog omformeren 30. Dette tillater at man innstiller nivået ved hvilket hjerteslagsignalet tilveiebringes.

I en alternativ utførelse er laseren en frekvensavstembar laser, og det foreligger en styringskrets slik at laser frekvensen kan justeres og målinger utføres ved flere frekvenser. Laseren kan også ha spesielt konfigurerte linser for å oppnå spesiell gjennomtrengende effekt ved å forme lysstrålen slik at det oppnås en styring av inntrengningsdybden, intensiteten, selektiv filtrering av bølgelengder, diffusjon ved nivåer som nærmer seg skadenivået for pasientens hud, konsentrasjon til den dybde som vevet som undersøkes befinner seg i, og kvantifisering av aktivitetssonen for det formål å fremskaffe kalibreringsdata.

I de to utførelsene av oppfinnelsen som er vist i figurene 1 og 2, er sensorhodet 4 også forsynt med andre sensorer for å oppnå flere andre målinger på legemet. Som det fremgår av figur 7, har sensorhodet en halvledende lyskilde 3 2 som drives av drivkretsen 44, fotodetektoren 34 og en hurtigvirkende tempera-turomformer 36. Den halvledende lyskilden og fortodetektoren kan brukes for å måle mengden av blod som flyter under hudoverflaten ved å måle reflektansen fra legemet. Frekvensen til den halvledende lyskilden velges slik at lyset vil bli absorbert av blodet og derved vil signalet ved fotodetektoren avhenge av mengden av blod under huden. Signalet fra fotodetektoren 34 sendes også til koblingsenheten 14 slik at det kan prosesseres av den signalpro-sesserende kretsen som allerede er beskrevet ovenfor. Dette signalet kan brukes for å måle volumet av blodet under huden, hjerteslagene, eller ganske enkelt for å indikere at utstyret er blitt korrekt anbragt mot legemet til pasienten. Det kan derfor brukes til å styre energiseringen av andre deler av kretsen, slik at de bare energiseres når utstyret er i kontakt med huden. Det kan også indikere hvorvidt utstyret er blitt brukt korrekt, og hvorvidt den optoakustiske målingen sannsynligvis vil være meningsfull. Den hurtigvirkende temperaturomformeren 36 er fortrinnsvis av halvledertypen og brukes til å måle kroppstem- peraturen til pasienten. Utgangssignalet fra transduseren 36 blir ført til en forsterker/tilpasningkrets 38 og dermed til analog/- digital-omformeren 20 for inngang til mikroprosessoren 12 som en rekke av 8 eller 10 bits dataord.

Det faktum at volumet til blod under huden kan måles, betyr at blodtrykket til pasienten også kan avledes. Oppfinnelsen omfatter dermed også en måte for testing av blodtrykket til en pasient, uten noen sammentrykking av pasientens legeme.

Mikroprosessoren 12 er koblet til operatørkontrollene 40 og en fremvisningsskjerm 42, f. eks. en LCD-skjerm som vist i figurene 1 og 2.

Mikroprosessoren 12 er programmert til å styre utstyret og til å kalibrere resultatene til standard enheter. Resultatene blir lagret i en hukommelse (ikke vist separat), som er i stand til å lagre omkring 1000 avlesninger som samtidig fremvises på skjermen, og mikroprosessoren kan programmeres til å gi gjennom-snittlige resultater for flere spektroskopiske sykler.

Bruken av en mikroprosessor tillater også at utstyret utfører selvkalibrering til en viss grad. Åpenbart vil absolutt-målingene som kommer fra sensorhodet, bli påvirket av flere faktorer, f. eks. hudtykkelsen som vil variere fra pasient til pasient. Målingene kan imidlertid bli kalibrert ved å betrakte signaler for andre substanser som har kjente verdier og som er lagret i hukommelsen til mikroprosessoren.

De piezoelektriske omformeore 7 i sensorhodet, kan omfatte flere separate omformere som vist, eller kan f. eks. være en ringformet omformer anbragt omkring halvlederlaseren. Det er et særtrekk ved piezoelektriske omformere at de kan bli arrangert til å gi en tett, direkte akustisk kobling til legemet som blir målt. Dette er tilfelle både ved "in-vivo" målinger som diskutert ovenfor, og "in-vitro" målinger som diskutert nedenfor.

Utstyret kan også omfatte et grensesnitt( ikke vist) som tillater at data overføres til et utstyr som styrer administrer-ingen av en substans til pasienten. F. eks. kan utstyret benyttes for overvåking av blodglykosenivået til en diabetiker, og denne informasjonen kan overføres til kretser som styrer en pumpe som administrerer insulin til pasienten.

Utstyret som er beskrevet under henvisning til figur 1, er særlig egnet for måling av glukosenivået i blod, og utgjør derfor et svært velegnet utstyr for bruk av diabetikere som trenger en hyppig overvåkning av sitt blodsukkernivå. Nå for tiden overvåkes blodsukkernivået ved å punktere huden og bruke en reagensstrim-mel, dette er både tungvindt, og særlig dersom det skal utføres ofte, også smertefullt. Foreliggende oppfinnelse kan bæres kontinuerlig og avlesninger kan utføres når som helst. Videre kan resultatene av prøvene lagres i utstyret og det er ikke noe spørsmål om hvorvidt resultatene er blitt forandret hverken med hensikt eller uforskyldt av pasienten. Det er også mulig for utstyret å gi en avlesning som er representativ for pålitelig-heten til de spektroskopiske resultater som den kan overvåke, blant annet sitt eget batterinivå, tilstanden til laserdiodene, hvorvidt utstyret er anbragt korrekt og i nær kontakt med huden, temperaturen til pasienten, og det punkt i hjerteslaget ved hvilket målingen ble utført. Det kan også lagre en eller flere profiler for standardmålinger for sammenlikning med det aktuelle resutatet, slik at man atter kan få en indikasjon på pålitelig-heten til resultatet.

Det faktum at spektroskopiske avlesninger kan bli relatert til hjerteslagene, betyr at signal/støy forholdet blir ytterligere forbedret ved bruk av en pulset laser istedenfor å foreta en kontinuerlig belysning av overflaten, og bruken av en pulset laser tillater også registrering av en dybdeprofil for konsentrasjonene av substansen som blir målt. Denne dybdeprofilen kan lett bygges opp ved tidsstyring av intervallene mellom ankomst av den akustiske bølgen og slutten på laser pulsen.

Beskrivelsen ovenfor er blitt laget for et utstyr for måling av blodglukosenivåer, imidlertid er utstyret også egnet for måling av andre substanser i blodet. Dersom det er nødvendig kan sensorhodet bli utstyrt med flere lasere som hver arbeider ved en ulik frekvens, og noen eller alle laserne kan være avstembare slik at samtidige målinger ved flere frekvenser kan utføres. Dette kan være nødvendig hvis det optoakustiske spektrum for substansen som er under testing er kompleks. I den versjonen av utstyret som har flere lasere, er det mulig å anbringe laserne i en innpluggbar modul som også omfatter hvilke som helst kretser som er særegne for disse laserne eller for prosessering av signalet fra den aktuelle substansen, slik at utstyret lett kan utformes til å måle en av flere ulike substanser. Derved kan utstyret programmeres til å teste forekomsten av ulike antilege-mer i blodet, f. eks. antistoffer mot AIDS el. 1. Utstyret gjør det derfor mulig å undersøke et stort antall mennesker eller dyr i løpet av et svært kort tidsrom, og kan derfor bli svært viktig under frembringelse av bedrede helseprogrammer.

Foreliggende oppfinnelse er også brukbar ved "in-vitro" testing av prøver, og figurene 3, 4 og 5 viser utførelser av oppfinnelsen egnet for dette.

Utførelsen vist i figurene 3 og 4 ér en bordmodell for testing av prøver som rommes f. eks. i et prøverør 50. Utstyret omfatter en holder for prøverøret. Holderen omfatter et hulrom for å oppta prøverøret og en rekke strålingsenheter og mottagere anbragt rundt innsiden av hulrommet. Disse strålere og mottagere omfatter lasere 54 og piezoelektriske omformere 56. Som nevnt ovenfor, kan det ved testing av enkelte substanser, være nødven-dig å overvåke responsen fra prøven for lys med flere frekvenser, og derfor er flere lasere og piezoelektriske omformere benyttet. Hver av laserne er avstemt til en av frekvensene som det er nødvendig å foreta testen ved, og etter valg, kan noen eller alle laserne også være avstembare slik at de kan teste ved mer enn en frekvens. Det vil fremgå av figurene 3 og 4 at de piezoelektriske omformerene er forskjøvet, dvs, de er ikke anbragt rett imot hverandre slik at lyset fra en laser ikke rettes rett inn i noen av de piezoelektriske omformerene.

Holderen 52 er montert på en basisenhet 58 som omfatter en fremvisningsskjerm 60, brukerbetjenbare styringsorganer 64 og om ønskelig en skriver 62. Basisenheten inneholder også kraftfor-syningen , signalbehandlingsutstyr og mikroprosessoren.

Den elektroniske kretsen styrer utstyret og er generelt lik den som inngår i figurene 6 og 7, bortsett fra at laserdrivkret-sen er tilpasset for å drive flere lasere og signalbehandlende kretser for hver av de piezoelektriske utstyr sem er benyttet.

Ved bruk av halvlederlasere med den frekvens ved hvilken det er nødvendig å teste, blir alle drevet til å stråle ut pulser av laserlys samtidig eller innen mikrosekunder etter hverandre. Dette betyr at alle målingene ved de forskjellige frekvenser blir tatt ved samme tidspunkt eller svært nær hverandre i tid, noe som er viktig dersom prøven blir forringet med tiden (urin forringes f. eks. ganske hurtig) og dette medfører også at i prøver hvor urenheter dannes under påvirkning av laseren, er det ikke tid for urenhetene til å diffundere fra måleveien for én laser til måleveien til en annen laser. Hvor målingene utføres på en bevegende eller flytende prøve, slik som en væske, f. eks. blod, sikrer hurtigheten i målingen at alle målingene virkelig utføres på den samme prøven.

Laserne kan ha spesielt utformede linser som gir dem spesielle gjennomtrengningseffekter ved å forme lysstrålen analogt til dem som ble brukt ved "in-vivo" utstyret beskrevet ovenfor.

I en ytterligere utførelse av dette utstyret er det mulig å foreta målinger av flere ulike substanser fra en prøve. Dette oppnås ved å tilveiebringe lasere som er tilpasset utsendelse av lys av alle de ulike frekvenser som kreves for å teste ved de karakteristiske frekvenser for hver prøve, eller ved å tilveiebringe et tilstrekkelig antall avstembare lasere og programmere apparatet slik at først stråler alle laserne ved alle lysfrekven-sene som kreves for en spesiell substans, og den akustiske responen måles, deretter alle de lysfrekvenser som er nødvendige for neste substans, osv. I en ytterligere alternativ utførelse, vil holderen som omfatter laserne og de piezoelektriske omformere, istedenfor at den skal omfatte mange ulike lasere eller avstembare lasere for å dekke et stort antall substanser, være formet som en innpluggbar modul som inneholder et tilstrekkelig antall lasere til at alle frekvenser som kreves for en spesiell substans eller et sett substanser, er representert. Modulen kan også inneholde hvilke som helst deler av styrings- og signalbe-handlingsutstyret som er spesifikt for å bestemme en spesiell substans. I utførelsen i figur 3 og 4 er basisenheten som inneholder kretsene, felles for testing av alle relevante substanser. Modulene kan omfatte elektroniske kretser som prosesserer på signalene fra sensorene og tilveiebringer dem i et felles forutbestemt format til basisenheten som deretter fremviser resultatet. Det er derfor klart at en lege eller sykehusbetjeningen el. 1., kan være forsynt med en bordmodell av basisenheten og et "bibliotek" av innpluggbare moduler for å teste forskjellige substanser og derved være istand til å teste prøver fra pasienter hurtig og lett, og kunne presentere et øyeblikkelig forståelig resultat.

Bordmodellen vist i figurene 3 og 4 , kan i likhet med "in-vivo" utstyret også omfatte andre sensorer. Det kan derfor ha en temperaturføler for å måle temperaturen til prøven, og en fotodiode 66 med en fotocelle anbragt rett imot seg for å tillate at lys transmitteres for å bli målt, og en ytterligere fotocelle nær seg, for å tillate måling av reflektansen. Prosesskretsene kan også omfatte kretser for å overvåke tilstanden til laserdiodene og indikere for brukeren hvis noen av disse er feilak-tige .

Enheten er også forsynt med et trykkfølsomt utstyr ved basis til hulrommet i holderen 62, for å avføle den fysiske tilstede-værelsen av et prøverør og for å påvirke en mekansime for å bringe laserdiodene og de piezoelektriske sensorer i stabil forbindelse med siden av prøverøret.

En alternativ utførelse har et sensorhode uten noen bevege-lige deler hvor sensorene er fjærende understøttet i innkapslingen og prøverørene blir fastklemt i innkapslingen for hånd. Utstyret kan også brukes til å teste ikke-medisinske prøver, slik som vannprøver (for forurensninger osv.), flytende føde, industrielle væsker, gasser i væsker, agrikulturelle produkter, planter og dyr, pesticider og kan endog brukes til å teste faste stoffer ved å blande dem med en egnet væske for å gi en løsning eller en suspensjon. Utstyret som er vist, omfatter en skriver som kan fremskaffe en utskrift av resultatene, og utstyret omfatter også en hukommelse for lagring av resultatene.

Utstyret omfatter således en egnet bordmodell som kan benyttes for å analysere slike væsker som blod, urin, tårekan-alvæsken, benmarg, spinalfluider, avførings- og nasalsekreter. Det vil gi etøyeblikkelig og nøyaktig resultat utrykt ved konsentrasjonen av substansen i prøven og krever ingen særskilt dyktighet fra brukerens side. Videre foreligger det faktum at avlesningene av alle frekvensene som er nødvendige for å detektere en spesiell substans gjøres ved samme tid eller innen et svært kort tidsintervall, noe som medfører at resultatene blir nøyaktige. Utstyret er også fleksibelt da det kan programmeres til å se etter et vilkårlig antall substanser eller et sett av substanser så lenge som det spesielle optoakustiske spektrum for denne substansen er kjent. Typen av substanser som det kan søkes etter, er alle substanser som er relevante for patologiske tilstander f. eks. innen urinologi, og lister av slike substanser kan finnes i Merck Manual of Diagnosis and Therapy, 14. utgave sidene 2184 til 2201 begge inklusive, (appendiks 1). Videre er substanser som foreliggende utstyr egner seg for å teste, legemidler som blir lovlig eller ulovlig administrert, medikamenter som er lovlige eller ulovlige, giftstoffer, forurensninger, metaller og andre substanser som kan bli testet ved hjelp av optoakustisk spektroskopi.

I en typisk anvendelse av denne utførelsen av oppfinnelsen kan en enhet anbringes på hver vaktavdeling i et sykehus, slik at urin (og andre kroppsvæsker) kan testes på stedet. Resultatene kan da øyeblikkelig gå inn i pasientens journal. En alternativ utførelse foreligger hvor et grensesnitt tillater at data overføres til en dataliste, f. eks. sentralt på sykehuset.

En ytterligere utførelse av oppfinnelsen som er særlig velegnet til on-line, kontinuerlig overvåkning av industrielle prosesser, er vist i figur 5. I denne utførelsen er en rekke lasere og piezoelektriske omformere som er analoge med de som er vist i figurene 3 og 4 , arrangert omkring et prøverør 70. Prøverøret 70 er koblet som en gren til en hovedbehandlingslinje som fører materialet som skal testes. En prøve fra hovedbehandlingslinjen blir avledet til prøverøret 70, fortrinnsvis på en styrt måte, slik at en jevn, laminær strøm uten akustisk støy oppnås. Dersom støy er særlig fremtredende i en gitt situasjon, kan det være påkrevet å anbringe skjermplater i prøverøret, eller å stoppe væsken midlertidig under prøven.

Prosesserings- og styringskretsene rommes i hoveddelen 78 til utstyret, og er helt analogt med basisenheten 58 i utførelsen i figurene 3 og 4. Den kan også omfatte et grensesnitt for å tillate kobling til apparatet som styrer hovedprosessen, slik at en kontinuerlig styringssløyfe fås. Grensesnittet kan dessuten tillate mottak av data fra hovedstyringsapparatet i prosessen eller fra andre prøvetakingspunkter langs behandlingslinjen.

Dette utstyret kan brukes for å teste en hvilken som helst prøve som inneholder en substans hvis optoakustiske spektrum er kjent, og er særlig nyttig for overvåking av renheten eller viskositeten til petroleumsprodukter, konsetrasjonen i væsker i næringsmiddelindustrien, av f. eks. salt, sukker, forurensninger, vin, melk, alkohol, oljer, suspensjoner eller løsninger fra mange andre væskeprosesser som behandler store væskekvanta.

Det er atter forutsatt at laserne og kretsene som er spesifikke for prøvene/substansene, kan forsynes med en innpluggbar modul eller kan være programmerbar, slik at utstyret lett kan konfigureres til å overvåke ulike substanser.

Det er verdifullt at utstyret er særlig lett å installere i eksisterende anlegg, ved ganske enkelt å feste prøverøret til et egnet sted langs hovedbehandlingslinjen, og sensorene innstilles og kretsene programmeres ifølge den spesielle anvendelse som fordres.

Det er forutsatt at når halvlederkomponeneter brukes for avføling i utstyret, så kan alle komponentene tildannes på en eneste mikrochip eller brikke. Dette betyr at utstyret kan lages mer kompakt og vil være mer robust under bruk.

Det er nevnt at en prøve måles ved flere bølgelengder. For å oppnå en kvantitativ måling, antas det fordelaktig å måle en gitt substans ved en topp av dens optoakustiske respons, og ved en bølgelengde som ikke faller sammen med toppverdien, for å få en annen måling, som kombineres med toppmålingen for å gi den kvantitative verdi. Referansen som ikke er toppverdien, tillater effektvariasjoner i laseren, og tillater endringer i andre optoakustiske overføringsvariable. Som et eksempel kan en vandig løsning av glukose måles ved 1580 nm og 1300 nm, idet den siste verdien er referanseverdien. Brukes laserpulslengder ved de to bølgelengdene på f. eks. 0.5 mikrosek. med et pulsintervall på f. eks. 10 mikrosek, kan de akustiske data som skriver seg fra hver puls finnes, og lagres for prosessering.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for detektering av konsentrasjonen til en substans i en prøve ved optoakustisk spektroskopi, omfattende trinnene med å emittere lys inn i prøven og detektere den akustiske responsen til prøven, karakterisert ved at frekvensen for lyset som emitteres inn i prøven velges slik at den er minst én av mange diskrete frekvenser som innstilles i overensstemmelse med det optoakustiske absorbsjonsspektrum til substansen som er under prøving.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det utsendes en lyspuls ved hver av de mange diskrete frekvenser inn i prøven.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at pulsene emitteres praktisk talt samtidig.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at pulsene emitteres innen 10 mikrosekunder etter hverandre.

5. Fremgangsmåte for detektering av en substans i en væskemengde, karakterisert ved at substansen detekteres in-vivo ved optoakustisk spektroskopi.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at styringen av belysningen av legemet for optoakustisk spektroskopi skjer i tidsstyrt relasjon til hjerteslagene til det legeme som er under prøving.

7. Apparat for måling av konsentrasjonen av substanser i en legemsvæske, karakterisert ved at det er innrettet til å utføre målinger på levende vev (in vivo), idet apparatet bærer en lyskilde (6, 54, 74) for utstråling av lys inn i det legeme som undersøkes, og en akustisk føler (7, 56, 76) for detektering av den akustiske responsen fra legemet for å måle konsentrasjonen til substansen ved optoakustisk spektroskopi.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved a t lyskilden (6, 54, 74) er tilpasset for utsendelse av lys ved minst en av flere diskrete frekvenser som innstilles i overensstemmelse med det optoakustiske spektrum for substansen som er under prø ving.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved a t lyskilden (6, 54, 74) er tilpasset for utsendelse av lys ved hver av de mange diskrete frekvenser, og ved at det foreligger styringsanordninger (8) for å styre energiseringen av lyskilden for utsendelse av lys i pulser som emitteres praktisk talt samtidig.

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved a t pulsene emitteres innen ti mikrosekunder etter hverandre.

11. Apparat for detektering av konsentrasjonen til en substans i en prøve ved optoakustisk spektroskopi, hvilket apparat omfatter en følerenhet (4, 72, 52) som omfatter en lyskilde (6, 54, 74) for utsendelse av lys inn i prøven, og en akustisk føler (7, 56, 76) for mottagelse av den akustiske responsen fra prøven som undersøkes, karakterisert ved at lyskilden (6, 54, 74) er tilpasset for utsendelse av lys ved en frekvens eller ved flere diskrete frekvenser, idet denne frekvensen eller disse frekvenser innstilles i overensstemmelse med det optoakustiske spektrum til substansen som er til prøving.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved a t drivkretsen (8) for frembringelse av lys, styrer energiser ingen av lyskilden (6, 54, 74) for utsendelse av lyset i pulser.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved a t lysdrivkretsen (8) er tilpasset for styring av lyskilden (6, 54, 74) for utsendelse av lyspulsene praktisk talt samtidig.

14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved a t pulsene utsendes innen 10 mikrosekunder etter hverandre.

15. Apparat ifølge krav 11, 12, 13 eller 14, karakterisert ved at lyskilden (6, 54, 74) er tilpasset for utsendelse av lys ved flere forskjellige diskrete frekvenser, og at frekvensene innstilles i overensstemmelse med det optoakustiske spektrum til substansen som er under prøving.

16. Apparat ifølge et av kravene 11 til 15, karakterisert ved at avølingsenheten danner et sensorhode (4) med en avfølende overflate på hvilken lyskilden (6) og den akustiske sensor (7) er anbragt, hvorved apparatet når det er i bruk, kan anbringes med sin avfø lende overflate i kontakt med et menneske, et dyr eller en plante for å gi en in-vivo måling av substansen som er til prøving.

17. Apparat for avføling av en substans i en menneske- eller en dyrelegeme, karakterisert ved at det omfatter føleutstyr (6, 7, 54, 56, 74, 76) for avføling av substansen ved optoakustisk spektroskopi og at belysning av legemet for prøving styres i tidsrelasjon til hjerteslagene i legemet som er under prøving.