Устройство для определения концентрации сахара в крови неинвазивным методом Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

УДК 616.15

И. И. Гарипов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В КРОВИ

НЕИНВАЗИВНЫМ МЕТОДОМ

Ключевые слова: сахарный диабет, оптический спектр, глюкоза, кровь, светодиод, фотоприёмник.

В статье показан метод, а также описание прибора для определения концентрации сахара в крови неинва-зивным методом.

Keywords: diabetes, the optical spectrum, glucose, blood, LED, photodetector.

The article shows a method, and a description of the device to determine the concentration of sugar in the blood of non-invasive methods.

Сахарный диабет - одна из серьезных проблем современного здравоохранения, масштабы которой постоянно увеличиваются и охватывают пациентов всех возрастов и всех стран. Одна из острых проблем в сфере диабета - это постоянный контроль над уровнем глюкозы в крови. Каждый больной диабетом сталкивается с необходимостью ежедневно, по нескольку раз в день, прокалывать палец для забора крови. И хотя устройства для забора крови становятся всё более совершенными, а требуемое количество крови - всё меньше, неотъемлемая часть жизни диабетиков - это болезненный забор крови. В настоящее время во всем мире насчитывается около 246 миллионов больных диабетом. В России в 2006 году официально зарегистрировано 2,5 млн. больных СД. На сегодня база данных регистра больных сахарным диабетом в РТ содержит сведения о 64 880 больных СД. Ежегодно количество больных в РТ увеличивается на 4000-5000 человек[1].

Известные сейчас способы измерения сахара в крови довольно болезненные и неоперативные, поскольку при тяжелой стадии заболевания инсулиноза-висимые пациенты сдают анализ крови из пальца до 9 раз в день. Наш прибор является неинвазивным, то есть без забора крови. При замере сахара в крови устройство фиксирует её содержание и отображать данные на дисплей, если же количество глюкозы в крови будет превышать допустимую концентрацию, то прозвучит звуковой сигнал и показатели прибора будут автоматически оправляться в медицинский диагностический центр.

Известно, что спектр оптического поглощения глюкозы в крови человека сложный: он имеет ряд полос поглощения в видимой и инфракрасной областях спектра, по интенсивности которых можно измерять концентрацию глюкозы.

В оптическом диапазоне спектра поглощения глюкозы характерны три максимума: 840; 940 и 1045 нм. В то же время максимум в спектре поглощения воды составляет 960 нм. Наиболее приемлемый максимум поглощения глюкозы 940 нм [2,3].

Этому максимуму не мешает поглощение кожи человека, поглощение воды, содержащейся в разных слоях кожи, наличие других компонентов, входящих в ее состав. Для этой области существуют специальные светодиоды и фотоприемники [4].

Г00 750 МО £50 900 950 1000 ЮМ 1100 1150 Длина волны, нм

Рис. 1 - Оптический спектр поглощения глюкозы в крови человека

Поглощение света на определенной длине волны подчиняется экспоненциальному закону Ламберта-Бэра:

где I и I0 — интенсивность света до и после прохождения через объект исследования (через мочку уха), k — коэффициент, отвечающий поглощению объекта, С — концентрация глюкозы в крови человека, d — толщина биологического объекта.

Инфракрасный свет проходит через биологический объект, глюкоза поглощает часть света с этой длиной волны в зависимости от ее концентрации, а другая часть света, которую не поглотила глюкоза, попадает на фотоприемник. Но главным препятствием является то, что фотоприемники, регистрирующие свет, прошедший через биологический объект, имеют низкую чувствительность регистрации. Поэтому для этого необходимо применять усилители сигналов, поступающих с фотоприемников на регистратор [5].

Прибор состоит из пластмассовой клипсы с припаянными светоприемниками и диодами, которые электрическими проводками подсоединены к контролеру и питаются от батареи или аккумулятора. Принцип действия таков — клипса прикрепляется к мочке уха, через кровеносные сосуды проходит инфракрасный луч, после чего данные о количестве глюкозы в крови подаются на контролер.

Преимуществом данного прибора является его простота и удобство, ведь он существенно облегчает процедуру анализа крови, что особенно важно для самых маленьких пациентов — детей и грудничков, глюкометр можно будет подсоединять к пациенту на длительное время, например на ночь. В случае падения уровня сахара в крови до критического (что может повлечь диабетическую кому, вследствие которой больные иногда умирают) он будет подавать сигнал тревоги и предупреждать о необходимости ввести медпрепарат.

Литература

1. Бюннинг Э. Ритмы Физиологических процессов, пер. с нем.: М., 1961, с. 45-98.

2. Серова, В.Н. Металлосодержащие сополимеры метилметакрилатата и новые оптические материалы на их основе: обзор / В.Н. Серова, О.П. Шмакова, В.В. Чирков и др. // Вестник Казан. гос. технол. унта. - Казань, 1999. - № 1.- С.63-68.

3. Серова, В.Н. От регулирования сополимеризации метакрилатов к разработке новых оптических материалов на их основе: обзор / В.Н. Серова// Вестник Казан. гос. технол. ун-та. - Казань, 2001. - С. 215 -233.

4. Переслегин И.А. Промышленная электроника / И.А. Переслегин. - М.: В.Ш., 1990. -289с.

5. Скорая помощь своими руками [Электронный ресурс] // Режим доступа: // http://www.dia-club.ru/library/bobonich/bobonich.html.

© И. И. Гарипов - аспирант кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов (ПНТВМ) КНИТУ, garipov_ildar@mail.ru.

© I. I. Garipov - postgraduate Department of Plasma-chemical and macromolecular materials of nanotechnology KNRTU, garipov_ildar@mail.ru.