Vorrichtung für eine In-vivo Messung der Konzentration eines Inhaltsstoffs einer
Körperflüsigkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fue eine In-vivo Messung der Konzentration eines Inhaltsstoffs einer Korperflussigkeit Norzugsweise handelt es sich um eine Vorrichtung zur Messung der Glucosekonzentration im Rahmen einer Diabetestherapie
In der Diabetestherapie eingesetzte Vorrichtungen zur Messung der Glucosekonzentration im Blut oder einer anderen menschlichen Koφerflussigkeit beruhen auf einer chemischen Reaktion zwischen der Glucose und einem Reaktionsmittel Der Diabetiker sticht sich mit einer Nadel unter die Haut und bπngt das an der Einstichstelle durch die Haut dπngende Blut mit dem Reaktionsmittel in Kontakt Das Reaktionsmittel ist auf einem Teststreifen aufgebracht Der Teststreifen wird mit der Stelle, an der die Reaktion zwischen der Glucose und dem Reaktionsmittel stattgefunden hat, in eine Messaufnahme- und Auswerteemπchtung eingeführt Em m Bezug auf die chemische Reaktion zwischen der Glucose und dem Reaktionsmittel sensitiver Detektor nimmt das Ergebnis der Reaktion auf und gibt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Reaktion ein Signal aus Aus dem Signal wird die Glucosekonzentration in der Blutprobe ermittelt und optisch angezeigt Einfachere Messvorrichtungen beruhen auf einem Farbumschlag des Teststreifens, wobei die Einfarbung des Teststreifens em Maß für die Glucosekonzentration m der Blutprobe ist E Nachteil des Verfahrens ist, dass für jede Messung erneut in die Haut eingestochen werden muss
In der WO 98/01071 wird eine Messvorrichtung beschrieben, mit der die Glucosekonzentration im Blut oder in der Zwischenzellenflussigkeit optisch gemessen wird
Die Vorπchtung umfasst eine Lichtquelle und einen Lichtdetektor, die im Infrarotbereich arbeiten Die Lichtquelle und der Lichtdetektor sind im menschlichen Gewebe implantiert Ihre Anordnung ist im implantierten Zustand derart, dass eine Auskopplungsflache für das Licht und eine Detektorflache einander im Gewebe unmittelbar gegenüberliegend eine Messstrecke zwischen sich bilden, m der Licht absorbiert wird Von der Auskopplungsflache ausgesendetes Licht wird nach dem Passieren der Messstrecke von der Detektorflache aufgenommen Dabei wird Infrarot cht in unterschiedlichen Wellenlangen benutzt und mittels Infrarotspektroskopie ausgewertet Der Grad der Absoφtion des I-nfrarothchts wird als Maß für die Glucosekonzentration im Blut verwendet Die Implantation ist mit einem großen mvasiven Aufwand verbunden
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorπchtung zur Messung eines Inhaltsstoffs einer Koφerflussigkeit zu schaffen, die Probennahmen nicht erfordert und die Belastung für einen Verwender geπng halt
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelost
Die Erfindung geht von einer Vorπchtung f r eine In-vivo Messung der Konzentration eines Inhaltsstoffs einer Koφerflussigkeit aus, die einen Lichtsender und einen Lichtdetektor umfasst Der Lichtsender sendet Licht aus einem für den Inhaltsstoff sensitiven Wellenlangenbereich und ist für eine Implantation in lebendem Gewebe vorgesehen, d h er ist gewebevertraglich ausgebildet Die Ausπchtung des Lichtsenders und des Lichtdetektors ist m einer Messstellung der Vornchtung derart, dass der Lichtdetektor das Licht von dem Lichtsender empfangt Der Lichtdetektor gibt in Abhängigkeit von dem empfangenen Licht ein Signal aus, aus dem die Konzentration des Inhaltsstoffs in der Koφerflussigkeit ermittelbar ist Die Ermittlung der Konzentration aus dem ausgegebenen Signal erfolgt mittels einer nachgeschalteten Auswerteemπchtung
Nach der Erfindung befindet sich der Lichtdetektor in der Messstellung außerhalb des Gewebes Indem nach der Erfindung der Lichtsender standig im Gewebe plaziert, der
Lichtdetektor jedoch nicht implantiert ist, wird mit einem minimal invasiven Aufwand die optische Messung einer physikalischen Größe möglich, die ein Maß für die zu ermittelnde Konzentration des Inhaltsstoffs darstellt. In diesem Sinne wird die Konzentration gemessen. Der Lichtsender ist vorteilhafterweise in der Nähe der Hautoberfläche implantiert, allerdings derart, dass das Licht vom Lichtsender durch eine Schicht mit interzellulärer Köφerflüssigkeit zu dem äußeren Lichtdetektor dringt.
Der Lichtsender wird unter der Epidermis angeordnet. Der Lichtsender ist bevorzugt in solch einer Tiefe implantiert, dass eine der Hautoberfläche zugewandte Lichtabstrahlfläche des Lichtsenders zu der Hautoberfläche einen Abstand von vorzugsweise höchstens 10 mm, besonders bevorzugt höchstens 7 mm aufweist. Der Mindestabstand entspricht der Dicke der Epidermis, d.h. in etwa 0.3 mm.
Der Inhaltsstoff, dessen Konzentration ermittelt werden soll, ist vorzugsweise Glucose. Grundsätzlich kann mit der Vorrichtung bei entsprechender Abstimmung des Wellenlängenbereichs des Lichts und entsprechender Abstimmung des Lichtsenders und des Lichtdetektors auch die Konzentration eines anderen Inhaltsstoffs der Köφerflüssigkeit ermittelt werden.
Dass das für die Messung relevante Licht aus einem sensitiven Wellenlängenbereich stammt, bedeutet, dass dieses Licht mit dem Inhaltsstoff, dessen Konzentration ermittelt werden soll, in einer mittels der Vorrichtung detektierbaren Weise wechselwirkt. Solch eine Wechselwirkung kann insbesondere darin bestehen, dass das Licht nur von dem Inhaltsstoff, dessen Konzentration ermittelt werden soll, oder von den anderen Inhaltsstoffen der Köφerflüssigkeit nur in einem schwächeren Maße absorbiert wird, also eine selektive Absoφtion stattfindet. Stattdessen oder zusätzlich kann der Wellenlängenbereich auch in dem Sinne sensitiv sein, dass in diesem Wellenlängenbereich eine für den betreffenden Inhaltstoff charakteristische, ausgeprägte und daher detektierbare Polarisation des Lichts stattfindet.
Besonders bevorzugt wird der Lichtsender im implantierten Zustand von außerhalb der Gewebes mit Energie zur Erzeugung des Lichts oder unmittelbar mit Licht gespeist, das außerhalb des Gewebes erzeugt wird
In der vorgenannten ersten Vaπante ist der zu implantierende bzw in der Messstellung implantierte Lichtsender selbst eine Lichtquelle und die Vomchtung umfasst femer eine Energiequelle zur Versorgung dieser Lichtquelle mit Energie Die Energiequelle wird nicht implantiert Die Energieversorgung erfolgt mittels einer implantierten Verbindungsleitung zwischen der Energiequelle und dem Lichtsender oder leitungslos, vorzugsweise induktiv
In der vorgenannten zweiten Vaπante ist der Lichtsender in einem Ausfuhrungsbeispiel em Lichtleiter und die Vorπchtung umfasst femer eine Lichtquelle zur Erzeugung des Lichts In der Messstellung der Vorπchtung speist die Lichtquelle das Licht außerhalb des Gewebes m den Lichtleiter em Die Lichtquelle ist mit dem Lichtleiter verbindbar oder permanent verbunden Der Lichtleiter wird bevorzugt durch eine oder mehrere Glasfasern gebildet Von der erfindungsgemaßen Vorπchtung ist nur der Lichtleiter implantiert
In einem anderen, besonders bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der zweiten Vaπante ist der Lichtsender ein Reflektor und die Vorπchtung weist femer eine Lichtquelle zur Erzeugung des Lichts auf, die in der Messstellung das Licht durch die Haut und das darunterliegende Gewebe hindurch zu dem Reflektor sendet Der Reflektor reflektiert in der Messstellung das von der Lichtquelle empfangene Licht zu dem Lichtdetektor Die Verwendung eines implantierten Reflektors hat gegenüber der Verwendung eines Lichtleiters den Vorteil, dass eine Verbindungsleitung von dem Lichtsender zur Hautoberflache nicht implantiert werden muss Gegenüber einer außerhalb des Gewebes vorgesehenen Energiequelle mit drahtloser Energieversorgung des als Lichtquelle ausgebildeten Lichtsenders weist em reiner Reflektor als Vorteil auf, dass nicht zusatzlich zum Licht eine weitere Energieform am Ort der Messung m das Gewebe eingespeist wird Femer wird die Weglange des Lichts, die für die Messung genutzt wird, verlängert, d h es findet über eine längere Messstrecke die Wechselwirkung mit
dem Inhaltsstoff statt, dessen Konzentration ermittelt werden soll. Im Umkehrschluss kann die Implantationstiefe gering gehalten werden.
Der Reflektor kann als Konzentrator, insbesondere als Parabolreflektor ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Reflektor wenigstens zwei lichtreflektierende
Oberflächen auf. Als Oberfläche wird in diesem Zusammenhang auch eine Materialschicht des
Reflektors verstanden, soweit in ihr die Reflektion stattfindet oder diese Schicht die Reflektion beeinflusst. Eine dieser wenigstens zwei Oberflächen bildet eine Messfläche. Die andere der wenigstens zwei Oberflächen bildet eine Referenzfläche. Der Lichtdetektor weist in diesem
Fall wenigstens zwei Detektorflächen auf, nämlich eine Detektorfläche für den Empfang des von der einen Oberfläche reflektierten Lichts und die andere Detektorfläche für den Empfang des von der anderen Oberfläche reflektierten Lichts. Aus dem von der Messfläche reflektierten
Licht bildet der Detektor ein Messsignal und aus dem von der Referenzfläche reflektierten
Licht ein Referenzsignal. Die Konzentration des Inhaltsstoffs wird durch Vergleich des
Messsignals mit dem Referenzsignal ermittelt, insbesondere durch Bildung der Differenz oder des Verhältnisses aus Messsignal und Referenzsignal. Das Messsignal ist in einem Fall abhängig von der Konzentration des Inhaltsstoffs sowie von den weiteren Einflüssen, insbesondere den Hauteigenschaften und den Eigenschaften des umgebenden Gewebes einschließlich der weiteren Bestandteile der Köφerflüssigkeit. Das Referenzsignal ist in diesem Fall idealerweise nur von den äußeren Einflüssen, insbesondere den genannten, nicht jedoch von der Konzentration des interessierenden Inhaltsstoffs abhängig; zumindest hängt es von der Konzentration des interessierenden Inhaltsstoffs messbar weniger ab als das
Messsignal. Insbesondere werden die Einflüsse der Haut mittels des Referenzsignals herausgefiltert. Stattdessen kann die Messfläche auch so gestaltet sein, dass sie eine ausgeprägte Empfindlichkeit nur für den interessierenden Inhaltsstoff hat, und die
Referenzfläche weist diese Empfindlichkeit nicht oder in meßbar geringerem Ausmaß auf.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist der Reflektor wenigsten zwei lichtreflektierende Oberflächen auf, die in einer optischen Eigenschaft in Bezug auf das Licht
aus dem sensitiven Wellenbereich unterschiedlich smd Besonders bevorzugt verändert eine erste Oberflache der wenigstens zwei lichtreflektierenden Oberflachen die optische Eigenschaft in Abhängigkeit von der Konzentration eines Inhaltsstoffs der Koφerflussigkeit Vorzugsweise ändert sie die optische Eigenschaft in Abhängigkeit von dem Inhaltsstoff, dessen Konzentration gemessen werden soll Grundsätzlich kann die Veränderung jedoch auch in Abhängigkeit von einem anderen bekannten Inhaltsstoff erfolgen, dessen Einfluss auf das Licht in diesem Fall herausgefiltert wird Eine zweite Oberflache der wenigstens zwei lichtreflektieren Oberflachen weist diese Abhängigkeit der gleichen optischen Eigenschaft von dem betreffenden Inhaltsstoff mcht auf Bei der optischen Eigenschaft, die derart verändert wird, handelt es sich vorzugsweise um den Reflektionsgrad der ersten Oberflache und/oder um eine Polaπersationswirkung Im letzteren Fall ist die Veränderung der optischen Eigenschaft die Veränderung der Polanersationswirkung der ersten Oberflache Die erste Oberflache kann auch derart ausgebildet sein, dass mehrere ihrer optischen Eigenschaften m Abhängigkeit von der Konzentration des betreffenden Inhaltsstoffs verändert werden
Die Ausbildung von lichtreflektieren Oberflachen, die sich m wenigstens einer optischen Eigenschaft voneinander unterscheiden, kann durch eine Beschichtung oder eine gezielte Struktuπerung oder eine Struktunerung plus Beschichtung wenigstens einer der Oberflachen erzielt werden Die Änderung einer optischen Eigenschaft m Abhängigkeit von der Konzentration eines Inhaltsstoffs der Koφerflussigkeit kann im Wege einer chemischen Reaktion des betreffenden Inhaltsstoffs mit der ersten Oberflache erfolgen Bevorzugt wird die Änderung der optischen Eigenschaft jedoch allein durch eine reversible Anlagerung des Inhaltsstoffs an der ersten Oberflache, d h durch eine Fixierung ohne chemische Bindung, erreicht Ändert sich die Konzentration des Inhaltsstoffs in der den Reflektor benetzenden Koφerflussigkeit, so ändert sich auch der Flachenanteil der ersten Oberflache, auf dem der Inhaltsstoff sich anlagert, und/oder es ändert sich die Schichtdicke der Anlagerung des Inhaltsstoffs Es erfolgt somit eine Anlagerung in Abhängigkeit von der Konzentration des betreffenden Inhaltsstoffs m der Koφerflussigkeit
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsvariante sind die Messfläche und die Referenzfläche auf unterschiedlichen Niveaus in Bezug auf eine gemeinsame Niveaufläche angeordnet. Die gemeinsame Niveaufläche wird im implantierten Zustand des Reflektors durch die Hautoberfläche gebildet. Die Referenzfläche ist im implantierten Zustand besonders bevorzugt unmittelbar unter der Haut angeordnet, während die Messfläche ein Stück weit tiefer im Gewebe angeordnet ist, so dass zwischen der untersten Hautschicht und der Messfläche Köφerflüssigkeit in einer für die Messung ausreichenden Schichtdicke vorhanden ist.
Vorzugsweise sind der Lichtsender und der Detektor in der Messstellung relativ zueinander räumlich festgelegt. Bevorzugt sind sie mechanisch miteinander verbunden. Bevorzugt ist mit dem Lichtsender ein Verbindungselement verbunden, das zusammen mit dem Lichtsender implantiert wird, derart, dass es im implantierten Zustand des Lichtsenders durch die Hautoberfläche nach außen ragt. An seinem außerhalb des Gewebes befindlichen Teil ist das Verbindungselement für eine Verbindung mit dem Detektor vorbereitet. Es kann allerdings der Detektor auch bereits vor der Implantation über das Verbindungselement mit dem Lichtsender verbunden sein. In einer bevorzugten Ausführung ist auch eine außerhalb des Gewebes verbleibende Lichtquelle oder Energiequelle in der Messstellung an dem Verbindungselement festgelegt. Das Verbindungselement kann ein einfacher Bolzen sein.
Der Lichtsender kann insbesondere an einer Hautdurchlassvorrichtung befestigt sein, die als permanenter Köφeφort implantierbar ist, beispielsweise für eine Langzeitversorgung mit einem Medikamentenfluid. Der Lichtsender wird zusammen mit der Hautdurchlassvomchtung implantiert und erfordert keine gesonderte Implantation. Die Hautdurchlassvorrichtung kann mit Vorteil auch gleichzeitig als Trägeφlattform für den Detektor und gegebenenfalls auch als Trägeφlattform für eine Lichtquelle oder eine Energiequelle dienen, die der Versorgung des Lichtsenders mit Licht oder Energie von außerhalb des Gewebes dient. Der Lichtsender kann integrierter Bestandteil der Hautdurchlassvorrichtung sein. Insbesondere kann ein Verankerungsteil der Hautdurchlassvorricht, das der Verankerung der Hautdurchlassvorrichtung in dem Gewebe dient, eine Trägeφlattform für den Lichtsender
bilden. Eine besonders geeignete Hautdurchlassvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 867 197 A3 der An-melderin bekannt. Insbesondere kann der Lichtsender in der Verankerungsplatte dieser Hautdurchlassvorrichtung eingelassen oder daran befestigt sein. Gegebenenfalls ist die Verankerungsplatte dieser Hautdurchlassvorrichtung im Bereich eines eingelassenen Lichtsenders geeignet zur Hautoberfläche zu orientieren, d.h. insbesondere bereichsweise parallel zur Hautoberfläche zu orientieren.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung wird vorteilhafterweise in einem Regelkreis einer Pumpe eines Infusionsgeräts verwendet. Das Infüsionsgerät trägt ein Benutzer zur kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Verabreichung eines medizinischen Wirkstoffs vorzugsweise ständig bei sich. Ein bevorzugtes Beispiel eines Infusionsgeräts ist eine Insulinpumpe. Die Verabreichung erfolgt in Abhängigkeit von der gemessenen Konzentration des Inhaltsstoffs. In der Diabetestherapie als einem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung wird mit der Messvorrichtung die Glucosekonzentration gemessen bzw. ermittelt, und in Abhängigkeit davon wird die Pumpe bzw. ein Antrieb der Pumpe geregelt. Die Messvorrichtung dient als Istwertgeber. Hierzu wird das Ausgangssignal des Detektors 5 einer Auswerteeinrichtung zugeführt, entweder per Datenleitung oder drahtlos beispielsweise per Funk. Die Auswerteeinrichtung kann auch köφerlich unmittelbar mit dem Detektor verbunden sein. Sie bildet aus dem Messsignal des Detektors ein Istwertsignal für die Regelung der Pumpe. Die Pumpe fordert den Wirkstoff somit unmittelbar in Abhängigkeit von der Größe, die in einem gewünschten Wertebereich gehalten werden soll. Im Falle einer Insulinpumpe ist dies die Glucosekonzentration. Die gemessene bzw. durch Messung ermittelte Konzentration ist somit die Regelgröße der Pumpenregelung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Messvomchtung mit einem implantierten Lichtwellenleiter,
Fig. 2 eine Messvorrichtung mit einer implantierten Lichtquelle,
Fig. 3 eine Messvomchtung mit einem implantierten Reflektor,
Fig 4 eine Messvomchtung mit einem implantierten Reflektor mit zwei unterschiedlichen Reflektorflachen und Fig 5 eine Messvomchtung, bei welcher em Reflektor mit einem Detektor verbunden ist
Figur 1 zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer Vorπchtung für eine In-vivo Messung der Konzentration eines Inhaltsstoffs einer Koφerflussigkeit Den Inhaltsstoff bildet Glucose und die Koφerflussigkeit ist die interzellulare Flüssigkeit im Gewebe unmittelbar unter der menschlichen Haut
Die Vorπchtung umfasst eine Lichtquelle 3, die weißes Licht emittiert, einen Lichtwellenleiter 4 und einen Lichtdetektor 5 Der Lichtwellenleiter 4, der vorzugsweise durch eine Glasfaser oder ein Bündel von Glasfasern gebildet wird, ist m einem menschlichen Gewebe 2 unter der Haut 1 derart implantiert, dass eine Lichtauskopplungsstelle bzw Lichtabstrahlflache 4a des Lichtwellenleiters 4 im Gewebe mit der interzellularen Flüssigkeit plaziert ist Die Lichtabstrahlung erfolgt an der Spitze des Lichtwellenleiters 4 Der Lichtwellenleiter 4 weist an seinem vorderen Ende einen schrägen, glatten Schnitt auf, dessen freie, im implantierten Zustand der Haut 1 zugewandte Schnittflache die Lichtabstrahlflache 4a bildet Die Lichtabstrahlflache 4a ist im Detail zur Figur 1 dargestellt Wird der Lichtwellenleiter 4 durch em Faserbundel gebildet, so wird vorzugsweise auch dessen Lichtabstrahlflache durch solch eine schräge, glatte Schnittflache am freien vorderen Ende des Faserbundeis gebildet Der Abstand der Lichtabstrahlflache 4a betragt zur Hautoberflache mindestens 0,3 mm und vorzugsweise nicht mehr als 10 mm, besonders bevorzugt nicht mehr als 7 mm
Em konstanter Abstand und damit eine konstante Dicke der Schicht der interzellularen Flüssigkeit bzw eine Messstrecke konstanter Lange wird vorzugsweise dadurch sichergestellt, dass die Abstrahlflache 4a des Lichtwellenleiters 4 mittels eines Bolzens, der gleichzeitig als Abstandshalter dient, an der Haut 1 fixiert ist Der Lichtwellenleiter 4 ist von der Abstrahlflache 4a weg durch das Gewebe 2 und durch die Haut 1 hindurch nach außen geführt und zur Emkopplung des Lichts mit der außerhalb des Koφers befindlichen Lichtquelle 3
verbunden Der Lichtdetektor 5 ist mit einer Detektorflache der Abstrahlflache 4a zugewandt unmittelbar auf der Haut 1 über der Abstrahlflache 4a in einer starren Ausπchtung relativ zur Abstrahlflache 4a angeordnet Eine starre Verbindung zur fixen Ausnchtung der Detektorflache des Lichtdetektors 5 m Bezug auf die Abstrahlflache 4a des Lichtwellenleiters 4 wird vorzugsweise durch den genannten Bolzen zur Befestigung des Lichtwellenleiters 4 gebildet Die starre Verbindung zwischen dem Lichtdetektor 5 und dem Lichtwellenleiter 4 kann permanent oder losbar und wiederholt herstellbar ausgebildet sein
Die Lichtquelle 3 und der Lichtdetektor 5 sind vorzugsweise in einer festgelegten Anordnung miteinander verbunden, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht
Figur 2 zeigt eine zweites Ausfuhrungsbeispiel, in dem eine Lichtquelle 6 im Gewebe 2 unterhalb der Haut 1 implantiert ist Die Lichtquelle 6 kann durch eine Lichtquelle für weisses Licht gebildet werden Vorzugsweise wird sie durch eine Infrarot-Laserdiode oder em Array von mehreren Infrarot-Laserdioden gebildet Die implantierte Lichtquelle 6 und der Lichtdetektor 5 des zweiten Ausführungsbeispiels sind wieder in einer fixen Lagebeziehung zueinander angeordnet und entsprechend starr miteinander verbunden oder in einer starren Verbindung zueinander festlegbar Die Befestigung der Laserdiode 6 kann wiederum mit einem Bolzen erfolgen, wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel Die Lichtquelle 6 wird über eine durch die Haut 1 hindurch nach außen geführte Leitung von einer Energiequelle 7 mit Energie versorgt Die Energiequelle 7 wird beispielsweise durch eine elektπsche Batteπe gebildet Statt einer leitungsgebundenen Energieversorgung kann eine leitungslose Energieversorgung, insbesondere die induktive Vorsorgung mit elektπscher Energie, vorgesehen sein
In den Ausfiihrungsbeispielen der Figuren 3 und 4 wird der implantierte Lichtsender durch Reflektoren 10 gebildet
In dem in Figur 3 abgebildeten dπtten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich um einen einfachen Reflektor 10 mit einer einzigen Reflektorflache, die der Haut 1 zugewandt und parallel zur Haut 1 in dem Gewebe 2 plaziert ist Die Reflektorflache erstreckt sich zumindest unter der
Epidermis Der Reflektor 10 dient dazu, das von einer Lichtquelle 9 empfangene Licht zu dem Detektor 5 zu reflektieren Der Reflektor 10 ist im Gewebe 2 m einer festen Lagebeziehung zum Lichtdetektor 5 und der Lichtquelle 9 plaziert Zwischen diesen drei Komponenten, nämlich dem Lichtdetektor 5, der Lichtquelle 9 und dem Reflektor 10, besteht bevorzugt eine starre mechamsche Verbindung, die vorzugsweise permanent ist, grundsatzlich aber auch losbar und wieder festlegbar ausgebildet werden kann Die Festlegung im Gewebe 2 und der Komponenten 5, 9 und 10 relativ zueinander kann wieder mit einem Bolzen erreicht werden
Die Lichtquelle 9 emittiert im Ausfuhrungsbeispiel weißes Licht Ebenso bevorzugt kann die Lichtquelle 9 auch durch eine oder mehrere monochromatische Lichtquellen oder eine stufenlos veränderbare monochromatische Lichtquelle gebildet werden Als monochromatische Lichtquelle wird vorzugsweise ein Laser oder eine Laserdiode bzw em Laserdiodenarray verwendet
In Figur 4 ist eine Weiterentwicklung des Reflektors 10 dargestellt Der Reflektor 10 dieses vierten Ausführungsbeispiels weist zwei unterschiedliche Reflektorflachen bzw -schichten 12 und 13 auf Die Reflektorflachen 12 und 13 werden durch Beschichtung einer Reflektortragstruktur 11 erhalten Die beiden Reflektorflachen 12 und 13 weisen unterschiedliche Oberflächenstrukturen, insbesondere unterschiedliche Rauhigkeiten, auf Die Oberflachenstrukturen sind so gewählt, dass die eine der beiden Reflektorflachen 12 und 13, beispielsweise die Reflektorflache 12, ihren Reflektionsgrad in Abhängigkeit von der Glucosekonzentration in der unmittelbar an die Reflektorflache 12 angrenzenden interzellularen Flüssigkeit verändert Die Veränderung erfolgt selektiv nur in oder zumindest eine messbar geπngere Abhängigkeit von der Glucosekonzentration Die andere Reflektorflache 13 weist solch eine Oberflachenstruktur nicht auf, d h ihr Reflektionsgrad weist idealerweise keinerlei oder eine messbar geπngere Abhängigkeit von der Glucosekonzentration auf Die beiden unterschiedlichen Refiektorflachen 12 und 13 sind relativ zu der Lichtquelle 9 und dem Detektor 5 auf der Tragstruktur 1 1 derart nebeneinander angeordnet, dass die Weglange des Lichts von der Lichtquelle 9 zur jeweiligen Reflektorflache und von dort zur Detektionsflache des Detektors 5 für beide Reflektorflachen
12 und 13 im Mittel gleich lang ist. Durch Messung wird somit das Ausmaß der Änderung des Reflektionsgrads der Reflektorfläche 12 ermittelt und daraus schließlich die Glucosekonzentration in der interzellulären Flüssigkeit über den Reflektorflächen 13 abgeleitet. Die Reflektorfläche 12 und 13 dient als Referenzfläche, da in dem von ihr zum Lichtdetektor 5 reflektierten Licht sämtliche Einflüsse und Informationen enthalten sind, während die andere Reflektorfläche 12 eine Messfläche bildet und selektiv auf den Inhaltsstoff reagiert, dessen Konzentration ermittelt werden soll. Durch Vergleich der von der Messfläche 12 empfangenen Lichtsignale mit den von der Referenzfläche 13 empfangenen Lichtsignalen wird das Ausmaß der Änderung des Reflektionsgrads der Messfläche 12 und daraus die Konzentration des betreffenden Inhaltsstoffs ermittelt, beispielsweise durch Verhältnisbildung oder Differenzbildung der beiden Lichtsignale in einer mit dem Detektor 5 verbundenen Auswerteeinrichtung.
In der Anordnung der Figur 5 sind ein Detektor 5, eine Lichtquelle 9, ein implantierter Reflektor 10 durch ein Verbindungselement B miteinander verbunden. Bei dem Verbindungselement B handelt es sich um einen Verbindungsbolzen, der steif mit dem Reflektor 10 verbunden ist und, im implantierten Zustand, von dem Reflektor 10 aufragt und durch die Hautoberfläche nach außen durchragt. An dem außerhalb des Gewebes 2 befindlichen Teil des Verbindungselements B sind die Lichtquelle 9 und der Detektor 5 festgelegt. Der Detektor 5, die Lichtquelle 9 und der Reflektor 10 können permanent miteinander verbunden sein, d.h. nicht nur in der gezeigten Messstellung. So könnte die Verbindung des Detektors 5 und der Lichtquelle 9 mit dem Verbindungselement B eine Schwenkverbindung sein. Nach der Implantation des Reflektors 10 würden der Detektor 5 und die damit fest verbundene Lichtquelle 9 in die gezeigte Stellung relativ zum Reflektor 10 geschwenkt und vorzugsweise in dieser Stellung arretiert. Bevorzugter werden der Detektor 5 und die Lichtquelle 9 jedoch erst nach der Implantation des Reflektors 10 an dem Verbindungselement B festgelegt, insbesondere in die gezeigte Stellung verrastet. Das Verbindungselement B kann vorteilhafterweise durch eine Wandung bzw. ein Strukturteil einer Hautdurchlassvorrichtung gebildet werden. Die in Figur 5 dargestellten Komponenten 5, 9 und 10 entsprechen je einzeln den Komponenten 5, 9 und 10 des Ausführungsbeispiels der
Figur 4. Sie können jedoch durch die entsprechenden Komponenten der Ausfuhrungsbeispiele der Figuren 1 bis 3 ersetzt werden.
Als Lichtquelle kann grundsätzlich und insbesondere in sämtlichen Ausführungsbeispielen, einschließlich des zweiten Ausführungsbeispiels mit implantierter Lichtquelle, eine Lichtquelle für weißes Licht verwendet werden. Stattdessen kann die Lichtquelle auch eine Lichtquelle für monochromatisches Licht sein. In diesem Falle werden vorzugsweise mehrere monochromatische Lichtquellen oder eine stufenlos veränderbare monochromatische Lichtquelle eingesetzt. Bevorzugt wird hierfür Laserlicht verwendet, wobei insbesondere eine Laserdiode oder ein Laserdiodenarray als Lichtquelle zum Einsatz kommt. Wird die Lichtquelle durch ein Laserdiodenarray gebildet, so emittieren die Dioden des Arrays Infrarotlicht jeweils einer anderen Wellenlänge, das nach Empfang durch den entsprechend angepassten Lichtdetektor mittels Infrarot-Spektroskopie analysiert wird, um die Konzentration des Inhaltsstoffs zu ermitteln. Grundsätzlich ist aber auch die Verwendung von LED's anstatt Laserdioden möglich. Die verwendete Lichtquelle emittiert vorzugsweise zumindest im Infrarotbereich oder im nahen Infrarotbereich, d.h. im Wellenlängenbereich von 500 bis 1200 nm. Die Lichtquelle ist in sämtlichen Ausführungsbeispielen vorzugsweise gepulst, um zum einen Energie einzusparen und zum anderen, um die Wärmebelastung im Gewebe so gering wie möglich zu halten.
Der Lichtdetektor wird vorzugsweise durch ein Infrarot- Spektrometer im Bereich von 500 bis 1200 nm gebildet. Grundsätzlich kann der Lichtdetektor 5 aber auch durch einen einfachen Infrarotdetektor gebildet werden.