Способ диагностики концентрации глюкозы, общего белка и электролитов в сыворотке крови методом поличастотного электроимпедансного анализа


 


Владельцы патента RU 2548778:

Мишланова Ирина Витальевна (RU)
Мишланов Виталий Юрьевич (RU)
Мишланов Ярослав Витальевич (RU)
Мишланова Светлана Леонидовна (RU)

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и предназначено для исследования глюкозы и общего белка в сыворотке крови.

Способ предусматривает для исследования сыворотки крови применять биполярный метод поличастотной электроимпедансометрии с определением модульного значения импеданса (|Z|) и фазового угла (φ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», при этом проводят измерение в микрокамере объемом 50 мкл, при этом программа автоматически рассчитывает концентрацию общего белка, глюкозы, хлоридов и двухвалентных ионов в сыворотке крови на основании решения системы математических уравнений, а результат отображается на дисплее и может быть распечатан на принтере. Достигается повышение эффективности диагностики за счет устранения необходимости в применении химических реактивов, уменьшение времени выполнения исследования, снижение себестоимости и расширение показаний для применения метода. 3 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и предназначено для повышения эффективности исследования глюкозы и общего белка в сыворотке крови.

Наиболее близким аналогом является метод биохимического анализа, основанный на фотометрическом измерении интенсивности окраски раствора химического реактива - фенолфталеина при определении концентрации глюкозы и комплексов белков с сульфатом меди при определении концентрации общего белка (Лабораторные методы: справочник / Под ред. Меньшикова В.В. - М.: Медицина, 1987. - С.175, 232-233, 261-265). Метод биохимического анализа выполняется следующим образом. После осаждения белков трихлоруксусной кислотой pH безбелкового раствора с помощью фосфата натрия доводят до точки, близкой к оптимальному действию глюкозооксидазы, и проводят ферментативную реакцию. Образующаяся перекись водорода в присутствии ионов меди окисляет фенолфталин до фенолфталеина, который в нейтральной области бесцветен, а в щелочной области окрашен в красный цвет. Результат регистрируют спектрофотометрическим методом. Для определения концентрации общего белка к 0,1 мл сыворотки прибавляют 5,0 мл рабочего раствора биуретового реактива (4,5 г сегнетовой соли растворяют в 40 мл 0,2 моль/л раствора едкого натра, прибавляют 1,5 г сульфата меди и 0,5 г йодида калия и растворяют; доливают до 100 мл 0,2 моль/л раствором едкого натра; 20 мл биуретового реактива смешивают с 80 мл 0,5% раствора йодида калия) и смешивают, избегая образования пены. Через 30-60 минут выполняют измерение оптической плотности раствора на фотометре в кювете с толщиной слоя 1 см при длине волны 500-560 нм против холостой пробы. Расчет концентрации общего белка ведут по калибровочному графику. Концентрации натрия и калия определяют унифицированным методом фотометрии пламени. Для этого разведенная водой сыворотка крови распыляется и в виде мельчайших капелек с током воздуха поступает в пламя газовой горелки, которому калий придает слабое красно-фиолетовое, а натрий ярко-желтое окрашивание. Интенсивность окраски измеряют фотоэлементом. Для расчета концентраций калия и натрия применяют калибровочные растворы. Результаты рассчитывают по калибровочному графику. Концентрацию ионов кальция определяют унифицированным методом по цветной реакции с крезолфталеинкомплексоном. Данный реактив образует с кальцием в щелочной среде комплекс красно-фиолетового цвета, интенсивность окраски которого пропорциональна концентрации кальция. В реакционную смесь добавляют 8-оксихинолин, который связывает металлы, мешающие определению концентрации кальция.

Недостатки прототипа: существующий метод биохимического анализа недостаточно эффективный, требует применения химических реактивов и лабораторного оборудования, специально обученного медицинского персонала (лаборант), имеет продолжительность не менее 1 часа, предназначен для применения в условиях лечебно-профилактического учреждения и недостаточно экономически эффективен.

Задачей создания изобретения является упрощение процесса и расширение показаний для применения способа.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, таких как способ диагностики концентрации глюкозы, общего белка и электролитов в сыворотке крови, при котором для исследования сыворотки крови применяют биполярный метод поличастотной электроимпедансометрии с определением модульного значения импеданса (|Z|) и фазового угла (φ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», проводят измерение в микрокамере объемом 50 мкл, при этом программа автоматически рассчитывает концентрацию общего белка, глюкозы, хлоридов и двухвалентных ионов в сыворотке крови на основании решения системы математических уравнений, а результат отображается на дисплее и может быть распечатан на принтере.

Технический результат от выше перечисленной совокупности существенных признаков - повышение эффективности способа - за счет устранения необходимости в применении химических реактивов, уменьшение времени выполнения исследования, снижение себестоимости и расширение показаний для применения метода.

Решение указанной задачи достигается путем измерения электрического импеданса сыворотки крови, помещенной в специальную микрокамеру, биполярным методом с применением поличастотного зондирования переменным электрическим током малой мощности. Компьютерная программа «БИА-лаб Композитум» (Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ «БИА-лаб Композитум» №2012613493, 13 апреля 2012 г. Правообладатели: Мишланов Я.В., Мишланов В.Ю., Мишланова И.В., Мишланова С.Л. Авторы: Мишланов Я.В., Мишланов В.Ю., Мишланова И.В., Мишланова С.Л.) позволяет регистрировать две физические характеристики биоэлектрического импеданса: модульное значение импеданса (|Z|) и фазовый угол (φ) последовательно на 6 частотах: 20, 98, 1000, 5000, 10000 и 20000 Гц. На каждой частоте зондирующего переменного электрического тока записывается 576000 измерений анализируемых параметров, и компьютерная программа рассчитывает среднюю величину названных показателей на основании уравнений соответствия. Весь период измерения составляет 18 секунд.

Способ осуществляют следующим образом. Кровь для исследования берут из локтевой вены или пальца пациента. Выделяют сыворотку крови и 50 мкл ее вносят в микрокамеру прибора с помощью пипетки-дозатора. Электроды программно-аппаратного комплекса, например, «БИА-лаб Спиро» (Патент РФ №2487662, опубл. 20.07.13. МПК A61B 5/08) или другой (Патент РФ «Устройство для измерения импеданса биологических сред» №2462185 от 19.07.2011. МПК A61B 5/08, опубл. 27.09.12 г.) подключают к контактам микрокамеры, включают прибор в режиме посекундной визуализации результатов на частоте 20000 Гц, затем осуществляют запись результатов исследования последовательно на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000 и 20000 Гц. Общая продолжительность записи 18 секунд (программа автоматически меняет режимы регистрации биоэлектрического импеданса на 6 частотных диапазонах, записывая результаты измерений по 3 секунды на каждой частоте зондирующего переменного электрического тока, что соответствует 576000 измерениям анализируемых параметров). Результат записывается автоматически в электронную папку, названную по фамилии пациента. Общее время выполнения исследования не превышает 1 минуты.

Диагностика концентрации общего белка, глюкозы, ионов калия и кальция в исследуемом образце сыворотки крови осуществляется в автоматическом режиме с помощью программы для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», и расчета концентрации по формулам, учитывающим величины модульного значения импеданса |Z| и фазового угла φ, полученные при зондировании сыворотки крови переменным электрическим током малой мощности на 6 частотах: 20, 98, 1000, 10000 и 20000 Гц.

Использованы следующие уравнения, соответствующие используемой измерительной камере. Для расчета концентрации глюкозы: Сгл=1,86*Exp(-0,058*f98), где Сгл - концентрация глюкозы в ммоль/л, f98 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 98 Гц. Расчет концентрации общего белка проводился с применением формулы: Сб=171,8529*Exp(-0,85*(f10000/f20000)), где Сб - концентрация общего белка в г/л, f10000 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 10000 Гц, f20000 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 20000 Гц. Расчет концентрации ионов кальция проводился с применением формулы: ССа=-2,7667+1,4374*Log10(Z5000), где Сб - концентрация общего белка в ммоль/л, Z5000 - величина модульного значения |Z| на частоте зондирующего переменного электрического тока 5000 Гц. Расчет концентрации ионов калия проводился с применением формулы: СК=3,0793-0,009*(Z1000/f1000)-0,00001274*(Z1000/f1000)2, где СК - концентрация ионов калия в ммоль/л, Z1000 - величина |Z| на частоте зондирующего переменного электрического тока 1000 Гц, f1000 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 1000 Гц.

Погрешность метода для определения концентрации глюкозы не превышает 0,5 ммоль/л, для определения концентрации общего белка - не более 10 г/л, для определения концентрации ионов калия - не более 0,5 ммоль/л, кальция - не более 0,3 ммоль/л.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Пациент Б., 51 год, диагноз: множественная миелома, диффузно очаговая форма, вариант G.

Концентрация общего белка в сыворотке крови, определенная методом, составляет 93,1 г/л. Концентрация глюкозы в сыворотке крови, определенная методом, составляет 6,0 ммоль/л. Концентрация ионов калия составляет 4,5 ммоль/л. Концентрация ионов кальция составляет 2,36 ммоль/л.

Методом поличастотного электроимпедансного анализа с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», определены концентрации: белка 86,5 ммоль/л, глюкозы 5,6 ммоль/л, калия - 4,7 ммоль/л, сульфатов 2,3 ммоль/л.

Представленный пример демонстрирует высокую точность применения поличастотного электроимпедансного анализа в случае диагностики концентрации общего белка, глюкозы, ионов калия и кальция в сыворотке крови в клинической практике.

Пример 2.

Пациент К., 60 лет. Диагноз: Сахарный диабет, тип 2, течение средней тяжести, некомпенсированный. Осложнения: Микро- и макроангиопатия, липодистрофия печени, синдром диабетической стопы. ХАН 1 ст.

Концентрация глюкозы в сыворотке крови, определенная методом, составляет 12,8 ммоль/л. Методом поличастотного электроимпедансного анализа с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», определена концентрация глюкозы 13,0 ммоль/л.

Представленный пример демонстрирует высокую точность применения поличастотного электроимпедансного анализа в случае диагностики концентрации глюкозы в сыворотке крови больного сахарным диабетом в состоянии декомпенсации углеводного обмена и превышении нормального диапазона концентрации глюкозы в крови.

Пример 3.

Пациентка К., 29 лет. Диагноз: Сахарный диабет, тип 2, течение средней тяжести, некомпенсированный. Осложнения: Микро- и макроангиопатия, липодистрофия печени, ретинопатия 1 ст. Гипогликемическое состояние на фоне алкогольного опьянения легкой степени. Конкурирующий диагноз: Пневмония, очаговая, в нижних долях справа и слева, не тяжелое течение. ОДН 1 ст.

Концентрация глюкозы в сыворотке крови, определенная методом, составляет 2,3 ммоль/л. Методом поличастотного электроимпедансного анализа с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», определена концентрация глюкозы 2,7 ммоль/л.

Представленный пример демонстрирует высокую точность применения поличастотного электроимпедансного анализа в случае диагностики концентрации глюкозы в сыворотке крови больного сахарным диабетом в состоянии декомпенсации углеводного обмена и снижении концентрации глюкозы в крови.

Предлагаемый способ отличается от известного следующими признаками. В предлагаемом способе используется определение электрического импеданса сыворотки крови в специальной микрокамере объемом 50 мкл в режиме поличастотного анализа, что позволяет определить концентрацию общего белка, глюкозы и электролитов на основании математического решения системы уравнений, составленных по результатам экспериментальных исследований.

Способ диагностики концентрации глюкозы, общего белка, ионов калия и кальция в сыворотке крови, отличающийся тем, что для исследования сыворотки крови применяют биполярный метод поличастотной электроимпедансометрии с определением модульного значения импеданса (|Z|) и фазового угла (φ) на частотах 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», проводят измерение в микрокамере объемом 50 мкл, при этом рассчитывают концентрацию общего белка, глюкозы, ионов калия и кальция в сыворотке крови на основании решения системы математических уравнений, при этом концентрацию глюкозы рассчитывают по формуле: Сгл = =l,86*Exp(-0,058*f98), где Сгл - концентрация глюкозы в ммоль/л, f98 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 98 Гц, расчет концентрации общего белка проводится с применением формулы: Сб=171,8529*Exp(-0,85*(f10000/f20000)), где Сб - концентрация общего белка в г/л, f10000 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 10000 Гц, f20000 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 20000 Гц, расчет концентрации ионов кальция проводят с применением формулы: ССа = =-2,7667+1,4374*Log10(Z5000), где ССа - концентрация ионов кальция в ммоль/л, Z5000 - величина модульного значения |Z| на частоте зондирующего переменного электрического тока 5000 Гц и расчет концентрации ионов калия проводят с применением формулы: СК=3,0793-0,009*(Z1000/f1000)-0,00001274*(Z1000/f1000)^2, где СК - концентрация ионов калия в ммоль/л, Z1000 - величина |Z| на частоте зондирующего переменного электрического тока 1000 Гц, f1000 - величина угла φ на частоте зондирующего переменного электрического тока 1000 Гц, а результат расчета концентраций биологических веществ в сыворотке крови отображается на дисплее и может быть распечатан на принтере.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложена биосенсорная система и тестовые сенсоры (варианты) для определения концентрации анализируемого вещества в образце.

Группа изобретений относится к анализу биологических жидкостей различной природы. Способ определения концентрации аналита в образце, включает этапы, на которых: генерируют по меньшей мере одно значение выходного сигнала, зависящее от концентрации аналита в образце; определяют по меньшей мере одно значение ΔS из, по меньшей мере, одного параметра ошибки, при этом по меньшей мере одно значение ΔS представляет собой отклонение наклона или отклонение нормализованного наклона относительно по меньшей мере одной базовой корреляции; компенсируют, упомянутое по меньшей мере одно значение выходного сигнала с помощью по меньшей мере одной базовой корреляции и по меньшей мере одного значения ΔS и определяют концентрацию аналита в образце из упомянутого по меньшей мере одного значения выходного сигнала.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для определения внутренней энергии биоспецифически реагирующей суспензии реакции агглютинации объемной (РАО) с бруцеллезными или туляремийными растворами антител и суспензиями клеток.

Изобретение может быть использовано в качестве измерительной системы для неинвазивной экспресс-диагностики многокомпонентных биологических сред для определения вирусов, бактерий и других микроорганизмов.

Изобретение относится к ортопедии и представляет собой способ диагностики степени тяжести острых послеоперационных гемосиновитов коленного сустава. Согласно изобретению для определения степени тяжести острых послеоперационных гемосиновитов коленного сустава используется микроскопическое исследование гемосиновиальной жидкости с учетом в синовиоцитограмме значения цитоза, содержания нейтрофилов, лимфоцитов и синовиоцитов, что позволяет диагностировать легкую, среднюю или тяжелую степень острого гемосиновита.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для анализа конкретного компонента, содержащегося в образце, в частности уровня глюкозы в крови.

Изобретение относится к медицине и описывает композицию ферментных чернил, содержащую фермент, способный избирательно распознавать глюкозу в пробе крови, медиатор и первый и второй пирогенный диоксид кремния, в которой первый пирогенный диоксид кремния имеет удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от приблизительно 130 до 170 м2/г и содержание углерода от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,23% вес., а второй пирогенный диоксид кремния имеет удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от приблизительно 270 до 330 м2/г и содержание углерода от приблизительно 1,4 до приблизительно 2,6% вес.
Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для раннего прогнозирования риска прогрессирования периферических витреохориоретинальных дистрофий (ПВХРД) на парном глазу после операций по поводу регматогенной отслойки сетчатки (РОС).

Изобретение касается способа образования 3-фенилимино-3H-фенотиазинового медиатора или 3-фенилимино-3H-феноксазинового медиатора, включающего предоставление первого реагента, содержащего фенотиазин или феноксазин; предоставление первого растворителя; предоставление второго реагента и предоставление второго растворителя.

Группа изобретений относится к измерению объема или концентрации биологических веществ. Представлено измерительное устройство с кожухом и по меньшей мере одним дисплеем, интегрированным в кожух, при этом кожух содержит отсек, предназначенный для вставки картриджа в кожух с целью доставки в устройство предназначенного для измерения образца, и при этом отсек имеет отверстие на передней части кожуха, и первая часть кожуха для вставки картриджа выступает под углом ко второй части кожуха.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для автоматического или экспресс-анализа в лабораторных или промышленных условиях.

Изобретение относится к электрохимическому процессору, включающему: a) первый электрод и второй электрод, каждый из которых имеет первую и противоположно расположенную вторую поверхности, причем первый электрод и второй электрод имеют различные электродные потенциалы и физически отделены друг от друга в направлении оси X, b) электролит, который покрывает по меньшей мере часть первой поверхности первого электрода и часть первой поверхности второго электрода в направлении оси Y и электрически соединяет указанный первый электрод со вторым электродом.

Изобретение относится к области аналитической химии. Способ характеризуется тем, что электрохимически концентрируют бензойную кислоту на поверхности графитового электрода в течение 90 с при потенциале электролиза (-0,500) В на фоне 0,1 моль/л натрия гидрофосфата, затем регистрируют поляризационные кривые при линейной скорости развертки потенциала 25 мВ/с и по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,5-1,6 В относительно хлорсеребряного электрода определяют концентрацию бензойной кислоты.

Устройство для определения концентрации кислорода и водорода в газовой среде относится к средствам измерительной техники и может быть использовано для контроля параметров газовых сред, в частности содержащих кислород и водород.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания ионов Cu(II), Pb(II), Fe(III) и Bi(III) в различных матрицах.

Изобретение относится к области техники, которая может удаленно осуществлять мониторинг образования и роста трещин в металлических конструкциях. Устройство содержит оболочку, которая имеет магнитные ножки для прикрепления оболочки к ферромагнитной конструкции, по меньшей мере одну пару управляемых микропроцессором регуляторов напряжения, причем каждый регулятор напряжения имеет провод датчика к электрохимическому усталостному датчику, прикрепленному к конструкции, подлежащей анализу на наличие растущих трещин вследствие усталости металла в металлической конструкции, источник питания и заземление, при этом регулятор напряжения используется для осуществления мониторинга усталостного состояния металлической конструкции, при этом каждый регулятор напряжения электрически изолирован от остальной части электрической монтажной платы устройства и содержит аналого-цифровой преобразователь.

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения суммарной антиоксидантной/оксидантной активности.

Изобретение относится к медицине и представляет собой реагент для детектирования глюкозы, содержащий фермент FAD-глюкозодегидрогеназу, фенотиазиновый или феноксазиновый медиатор, по меньшей мере один сурфактант, полимер и буфер.

Настоящее изобретение относится к аналитической химии ауксинов, в частности к способам определения индолил-уксусной кислоты в верхушках концевых приростов побегов и листьев яблони, груши, сливы, черешни, винограда и проростков пшеницы.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения цинка (II) в технических и природных объектах. Способ заключается в потенциометрическом титровании пробы комплексоном (III) с индикаторным электродом из металлического висмута с буферным раствором при рН 4,1 - 9,0.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии. Способ заключается в проведении диагностики хронической сердечной недостаточности.
Наверх