Способ определения содержания глюкозы в крови



Способ определения содержания глюкозы в крови
Способ определения содержания глюкозы в крови
Способ определения содержания глюкозы в крови

 


Владельцы патента RU 2599104:

Автономная некоммерческая организация "Институт биомедицинских проблем" (RU)

Изобретение касается способа определения содержания глюкозы в крови, включающего установку в согласующее устройство резонансного элемента; размещение согласующего устройства на поверхности кожи; облучение поверхности кожи электромагнитной волной; измерение зависимости от частоты коэффициента отражения электромагнитной волны от поверхности кожи, определение минимальной величины коэффициента отражения Rмин и соответствующей этой величине частоты fмин; сопоставление значений Rмин и fмин с индивидуальной «электросахарной кривой» пациента и определение на основе этого сопоставления содержания глюкозы в крови пациента. Облучение поверхности кожи электромагнитной волной с каждым резонансным элементом осуществляют путем воздействия на кожу электромагнитной волной миллиметрового диапазона длин волн с поверхностной плотностью мощности менее 10 мкВт/см2 в течение 1-2 мин; измерение коэффициента отражения электромагнитного поля от поверхности кожи осуществляют с каждым резонансным элементом путем применения автоматизированного панорамного измерителя КСВН и отражения. Применение изобретения обеспечивает увеличение точности определения содержания глюкозы в крови при сохранении низкой стоимости используемой аппаратуры. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к способам определения содержания глюкозы в крови с использованием электромагнитных волн.

Важнейшей задачей профилактики заболевания диабетом и протекания болезни у пациента является постоянный контроль содержания глюкозы в крови.

Известен способ для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови, работающий в оптическом диапазоне длин волн, основанный на использовании средства для регулирования тока в цепи источника питания и для обработки данных, соединенные последовательно с цифроаналоговым преобразователем, блок питания полупроводникового лазера, регулятор температуры, полупроводниковый лазерный источник излучения и оптическое средство [1].

Недостатки этого способа:

- большая погрешность (20-30%) в определении содержания глюкозы в крови, связанная с использованием оптического излучения, плохо проникающего в кожный покров;

- необходимость использования дорогостоящей лазерной и спектральной аппаратуры;

- необходимость предварительной очистки поверхности кожи от волосяного покрова;

- необходимость использования одноразовых индикаторных полосок;

- болевые ощущения у пациента при тестировании.

Известен способ определения содержания глюкозы в крови, включающий установку в согласующее устройство резонансного элемента, который выполнен в виде плоскопараллельной пластины из диэлектрика, которая расположена на одном конце отрезка металлической волноводной линии и контактирует с кожной поверхностью; облучение поверхности кожи электромагнитной волной сантиметрового диапазона длин волн; измерение зависимости от частоты коэффициента отражения электромагнитной волны от поверхности кожи на панорамном измерителе коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН) и ослабления сантиметрового диапазона длин волн; определение минимальной величины коэффициента отражения Rмин и соответствующей этой величине частоты ƒмин; сопоставление значений Rмин и ƒмин с «электросахарной кривой» и определение на основе этого сопоставления содержания глюкозы в крови [2] - прототип.

Этот способ несколько повышает точность измерений за счет использования в согласующем устройстве резонансного элемента для лучшего согласования волноводной линии передачи с кожной поверхностью, снижает стоимость медицинских исследований за счет использования панорамных измерителей КСВН и ослабления; не требует предварительной очистки поверхности кожи от волосяного покрова и использования одноразовых индикаторных полосок.

Недостатки этого способа:

- используемый резонансный элемент - диэлектрическая пластина - должна иметь толщину, кратную нечетному числу четверти длины электромагнитной волны в диэлектрическом материале пластины, при этом уход толщины от этого значения затрудняет определение минимума коэффициента отражения электромагнитной волны и тем самым снижает точность определения содержания глюкозы в крови;

- используемый резонансный элемент изготавливается из диэлектрического материала, имеющего определенную величину диэлектрической проницаемости, которая существенно отличается от оптимальной величины диэлектрической проницаемости, необходимой для точного измерения минимума коэффициента отражения электромагнитной волны, и тем самым снижает точность определения содержания глюкозы в крови;

- применяемый панорамный измеритель КСВН и ослабления волны работает в сантиметровом диапазоне длин волн, что в силу глубокого проникновения электромагнитной волны сантиметрового диапазона длин волн в тело пациента приводит к существенному поглощению электромагнитной волны и тем самым снижает точность определения содержания глюкозы в крови.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение точности определения содержания глюкозы в крови при сохранении низкой стоимости используемой аппаратуры.

Указанный технический результат достигается предложенным способом определения содержания глюкозы в крови, включающим

- установку в согласующее устройство резонансного элемента;

- соединение согласующего устройства с источником электромагнитной волны;

- размещение согласующего устройства на поверхности кожи;

- облучение поверхности кожи электромагнитной волной;

- измерение зависимости от частоты коэффициента отражения электромагнитной волны от поверхности кожи;

- определение минимальной величины коэффициента отражения Rмин, соответствующей величине резонансной частоты ƒмин;

- сопоставление значений Rмин с «электросахарной кривой» и определение на основе этого сопоставления содержания глюкозы W в крови.

В котором

- резонансный элемент выполнен в виде плоскопараллельной пластины из металла и снабжен резонансным окном;

- используют n резонансных элементов с разными размерами резонансного окна (n=2, 3, 4 …);

- осуществляют установку в согласующее устройство попеременно каждого резонансного элемента;

- облучение поверхности кожи электромагнитной волной с каждым резонансным элементом осуществляют путем воздействия на кожу электромагнитной волной миллиметрового диапазона длин волн с поверхностной плотностью мощности менее 10 мкВт/см2 в течение 1-2 мин;

- измерение коэффициента отражения электромагнитной волны от поверхности кожи осуществляют с каждым резонансным элементом путем применения панорамного измерителя КСВН и ослабления;

- определяют минимальную величину коэффициента отражения Rмин из n минимальных величин коэффициента отражения, измеренных с каждым резонансным элементом.

Предварительно измеряют индивидуальную «электросахарную кривую» пациента.

«Электросахарную кривую» представляют в виде линейной зависимости Rмин [дБ]=a+b·W [ммоль/л],

где

Rмин [дБ] - минимальное значение коэффициента отражения на резонансной частоте в децибелах,

W [ммоль/л] - содержание глюкозы в крови пациента в миллимоль на литр,

a=-52,47 и b=1,08 - постоянные коэффициенты, рассчитанные по измеренной индивидуальной «электросахарной кривой» пациента.

Сущность изобретения.

Использование в качестве резонансного элемента плоскопараллельной пластины из металла, снабженной резонансным окном с размерами, меньшими размеров внутреннего поперечного сечения отрезка металлической волноводной линии передачи, позволяет по сравнению с прототипом исключить ограничение на толщину пластины и тем самым увеличить точность определения содержания глюкозы в крови.

Использование n резонансных элементов и осуществление установки в согласующее устройство попеременно каждого резонансного элемента позволяет более точно определить положение резонанса в зависимости от частоты коэффициента отражения электромагнитной волны, поскольку положение этого резонанса на оси частот различается для разных пациентов, и таким образом более точно измерить минимальную величину коэффициента отражения резонансной кривой и как следствие повысить точность определения содержания глюкозы в крови каждого пациента.

Облучение поверхности кожи электромагнитной волной миллиметрового диапазона длин волн позволяет использовать уникальное свойство электромагнитной волны миллиметрового диапазона длин волн проникать в кожу на глубину менее 1 мм и тем самым тестировать участки кожи на оптимальную глубину, соответствующую глубине залегания капиллярной крови, тем самым получить наиболее точную информацию о содержании глюкозы в крови и таким образом увеличить точность определения содержания глюкозы в крови.

Облучение поверхности кожи электромагнитной волной миллиметрового диапазона длин волн с поверхностной плотностью мощности менее 10 мкВт/см2 в течение 1-2 мин позволяет пациенту чувствовать себя более комфортно при проведении измерений, избегать стрессов, болевых ощущений и утомляемости, которые неизбежно приводят к изменению крови, и тем самым увеличить точность определения содержания глюкозы в крови.

Измерение коэффициента отражения электромагнитной волны от поверхности кожи в силу электромагнитных процессов, протекающих в согласующем устройстве с резонансным элементом в виде плоскопараллельной пластины из металла, снабженной резонансным окном, осуществляют на частотах, близких к резонансной частоте, где коэффициент отражения электромагнитной волны имеет острый минимум, фиксируемый с большой точностью (менее 2%), что позволяет использовать для измерения коэффициента отражения и определения минимальной величины коэффициента отражения Rмин и соответствующей этой величине частоты ƒмин сравнительно простую аппаратуру в виде панорамного измерителя коэффициента стоячей волны напряжения (КСВН) и ослабления и тем самым обеспечить точность определения содержания глюкозы в крови при сохранении низкой стоимости используемой аппаратуры.

Таким образом, комплексный подход в заявленном способе определения содержания глюкозы в крови позволит по сравнению с прототипом увеличить точность определения содержания глюкозы в крови при сохранении низкой стоимости используемой аппаратуры.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 дан общий вид экспериментальной установки для определения содержания глюкозы в крови заявленным способом:

- панорамный измеритель КСВН, ослабления и коэффициента отражения типа PNA-LN-5230C - 1,

- коаксиальный кабель - 2,

- коаксиально-волноводный переход - 3,

- волновод - 4,

- резонансный элемент - 5,

- волноводное согласующее устройство - 6,

- исследуемая поверхность кожи - 7.

На фиг. 2 дана «электросахарная кривая» пациента.

На фиг. 3 даны зависимости от частоты коэффициента отражения электромагнитной волны, измеренные для различных резонансных элементов.

Пример.

Измерения проводились с согласующим устройством волноводного типа с поперечным сечением волновода 7,11×3,56 мм, соответствующим миллиметровому диапазону длин волн.

Предварительно определяют индивидуальную «электросахарную кривую» пациента - это зависимость содержания глюкозы в крови W пациента от минимального значения коэффициента отражения Rмин на резонансной частоте ƒмин.

С этой целью:

- выделяют участок запястья на руке пациента,

- на поверхности этого участка кожи размещают согласующее устройство,

- соединяют согласующее устройство с источником электромагнитной волны,

- поверхность участка кожи облучают электромагнитной волной,

- с помощью автоматизированного панорамного измерителя КСВН, ослабления и коэффициента отражения типа PNA-LN-5230С - 1 измеряют зависимость от частоты коэффициента отражения электромагнитной волны,

- определяют минимальную величину коэффициента отражения Rмин и соответствующую этой величине частоту ƒмин,

- сопоставляют значение Rмин с содержанием глюкозы W в крови, которое определяют с помощью инвазивного глюкометра типа ONE TOUCH.

Таким образом, определяют первую точку на «электросахарной кривой». Затем пациент выпивает сладкий раствор глюкозы (75 г глюкозы растворены в 200 мл воды). Через 10 минут после этого описанные выше действия и измерения повторяют и таким образом определяют вторую точку на «электросахарной кривой». Далее с интервалом 10 минут определяют третью, четвертую, пятую и т.д. точки «электросахарной кривой». Обычно полный цикл определения индивидуальной «электросахарной кривой» пациента проводят в течение 120 минут. Полученные экспериментальные данные в нашем примере представлены в табл. 1.

По данным, приведенным в табл. 1, строят индивидуальную «электросахарную кривую» пациента - зависимость содержания глюкозы в крови W от минимальной величины коэффициента отражения Rмин.

Индивидуальная «электросахарная кривая» изображена на фиг. 2. В нашем примере «электросахарная кривая» аппроксимируется (представляется) линейной зависимостью

Rмин [дБ]=-52,47+1,08·W [ммоль/л].

Индивидуальная «электросахарная кривая» по существу является паспортом пациента. Для ее определения потребовалось инвазивное вмешательство путем применения инвазивного глюкометра. При дальнейшем определении содержания глюкозы в крови с помощью заявленного способа не требуется инвазивного вмешательства.

Пациент, имея на руках индивидуальную «электросахарную кривую», обращается к специалисту, который проводит измерение минимальной величины коэффициента отражения Rмин с помощью заявленного способа, а именно:

- устанавливает в согласующее устройство попеременно 5 резонансных элементов с размерами резонансного окна

4,053×3,56 мм;

3,9843×3,56 мм;

3,947×3,56 мм;

3,922×3,56 мм;

3,86×3,56 мм;

- размещает согласующее устройство на поверхности кожи;

- соединяет согласующего устройства с источником электромагнитной волны;

- облучает поверхность кожи электромагнитной волной с каждым резонансным элементом с помощью панорамного измерителя КСВН, ослабления и коэффициента отражения типа PNA-LN-5230С - 1 на измерительной установки, изображенной на фиг. 1, путем воздействия на кожу электромагнитной волной миллиметрового диапазона длин волн с поверхностной плотностью мощности менее 10 мкВт/см2 в течение 1-2 мин; при этом

электромагнитная волна от панорамного измерителя 1 по коаксиальному кабелю 2, коаксиально-волноводному переходу 3 и волноводу 4 через резонансное окно 5 поступает в согласующее устройство 6 и далее на поверхность кожи 7. Отраженная от поверхности кожи волна возвращается в согласующее устройство с резонансным элементом, где испытывает многократные отражения от резонансного элемента и поверхности кожи, и возвращается к панорамному измерителю, на экране которого отображается резонансная зависимость коэффициента отражения R от частоты ƒ (фиг. 3);

- по измеренной резонансной зависимости определяет для каждого резонансного элемента минимальную величину коэффициента отражения и соответствующую этой величине частоту;

- из полученных для каждого резонансного элемента 5 минимальных величин коэффициента отражения определяет наименьшую величину коэффициента отражения Rмин;

- сопоставляет значение Rмин с индивидуальной «электросахарной кривой» пациента и определяет на основе этого сопоставления содержание глюкозы в крови пациента.

Таким образом, заявленный способ позволит измерить коэффициент отражения по мощности с высокой точностью - менее 2%, что примерно в 3 раза больше точности прототипа, и как следствие в 3 раза увеличить точность определения содержания глюкозы в крови.

Источники информации

1. Патент США. Patent US # 5243983. Sept. 14, 1993.

2. Патент США. Patent US # 2006/0025664 A1, Published Feb. 2, 2006. - прототип

1. Способ определения содержания глюкозы в крови, включающий
- установку в согласующее устройство резонансного элемента;
- соединение согласующего устройства с источником электромагнитной волны;
- размещение согласующего устройства на поверхности кожи;
- облучение поверхности кожи электромагнитной волной;
- измерение зависимости от частоты коэффициента отражения электромагнитной волны от поверхности кожи;
- определение минимальной величины коэффициента отражения Rмин, соответствующей величине резонансной частоты ƒмин;
- сопоставление значений Rмин с «электросахарной кривой» и определение на основе этого сопоставления содержания глюкозы в крови,
отличающийся тем, что
- резонансный элемент выполнен в виде плоскопараллельной пластины из металла и снабжен резонансным окном;
- используют n резонансных элементов с разными размерами резонансного окна (n=2, 3, 4 …);
- осуществляют установку в согласующее устройство попеременно каждого резонансного элемента;
- облучение поверхности кожи электромагнитной волной с каждым резонансным элементом осуществляют путем воздействия на кожу электромагнитной волной миллиметрового диапазона длин волн с поверхностной плотностью мощности менее 10 мкВт/см2 в течение 1-2 мин;
- измерение коэффициента отражения электромагнитной волны от поверхности кожи осуществляют с каждым резонансным элементом путем применения панорамного измерителя коэффициента стоячей волны напряжения и ослабления;
- определяют минимальную величину коэффициента отражения Rмин из n минимальных величин коэффициента отражения, измеренных с каждым резонансным элементом.

2. Способ определения содержания глюкозы в крови по п. 1, отличающийся тем, что предварительно измеряют индивидуальную «электросахарную кривую» пациента.

3. Способ определения содержания глюкозы в крови по п. 1, отличающийся тем, что «электросахарную кривую» представляют в виде линейной зависимости
Rмин [дБ]=a+b·W [ммоль/л],
где
Rмин [дБ] - минимальное значение коэффициента отражения на резонансной частоте в децибелах,
W [ммоль/л] - содержание глюкозы в крови пациента в миллимоль на литр,
a=-52,47 и b=1,08 - постоянные коэффициенты, рассчитанные по измеренной индивидуальной «электросахарной кривой» пациента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ прогнозирования риска неблагоприятного исхода послеоперационного течения перитонита, осложненного абдоминальным сепсисом, заключающийся в определении и оценке активности фактора Виллебранда, отличающийся тем, что дополнительно определяют и оценивают активность факторов свертывания крови VIII и V, уровень фактора Виллебранда, время Хагеман - зависимого лизиса, активность естественных антикоагулянтов - протеина С и антитромбина на 1-е, 3-и и 7-е сутки после хирургического вмешательства и при увеличении значений 5-ти и более из перечисленных факторов системы гемостаза, по сравнению с предыдущими результатами, прогнозируют высокий риск неблагоприятного исхода послеоперационного течения перитонита, осложненного абдоминальным сепсисом, 4-х факторов - умеренный риск, от 1-го до 3-х - низкий риск.

Группа изобретений относится к устройствам для разделения фракций с более низкой и более высокой плотностями пробы текучей среды, в частности для взятия и транспортировки проб текучей среды.

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской диагностике наличия ацетона в выдыхаемом воздухе пациента. Способ измерения концентрации ацетона в выдыхаемом воздухе основан на измерении уровня содержания ацетона по эмиссионным линиям разряда при пониженном давлении пробы выдыхаемого воздуха пациента с нормировкой на концентрацию паров воды, определенную по параметрам тлеющего разряда.

Изобретение относится к судебной медицине, в частности к судебно-медицинской экспертизе, и может быть использовано для определения давности образования капель крови, с применением цифровой фотографии.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и касается прогнозирования развития сердечно-сосудистых осложнений после острого инфаркта миокарда с подъемом сегмента ST у больных с тревожно-депрессивными расстройствами (ТДР).

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для диагностики наличия инфекции Helicobacter pylori у пациента по выдыхаемому воздуху. Для этого у пациента проводят определение содержания аммиака с сопутствующими органическими аминами в воздухе ротовой полости в период активного гидролиза мочевины в интервале с 1 до 9-й мин после приема мочевины.

Изобретение относится к области ветеринарии и предназначено для диагностики коринебактериоза и ассоциативных с коринебактериями инфекций. Способ включает внутрикожное введение коринебактериозного аллергена, который вводят внутрикожно в дозе 0,2 мл.

Изобретение относится к области медицины и касается способа прогнозирования риска развития первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) с неэффективной консервативной терапией у лиц русской национальности, являющихся уроженцами Центрального Черноземья РФ.

Изобретение относится к медицине и биологии и может быть использовано для оценки агрегатного состояния эритроцитов в аутологичной сыворотке крови. Сущность способа оценки агрегатного состояния эритроцитов в аутологичной сыворотке крови заключается в выделении эритроцитов из крови, их промывании, смешивании сыворотки с эритроцитами и микроскопической оценке их агрегатного состояния с помощью световой микроскопии.
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано для ранней диагностики сочетанного течения атеросклероза у больных хронической ишемией нижних конечностей.

Изобретение относится к области медицины, а именно к детской неврологии и диагностике формирования нарушения моторного развития у детей 3-6 месяцев жизни. Детям в возрасте 3-6 месяцев жизни проводят функциональную компьютерную стабилометрию на стабилоплатформе с высокой чувствительностью для малого веса.
Изобретение относится к медицине, а именно к эндокринной хирургии, и может быть использовано для интраоперационной диагностики возвратных гортанных нервов. При анестезиологическом пособии используют ларингеальную маску.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано для определения тяжести варикозной болезни малого таза. При каждом визите у пациентки определяют наличие боли, тяжести и дискомфорта в животе, боли в крестце и копчике, дизурического расстройства, атипичного варикоза, диспареунии, нарушения менструального цикла, болезненной гиперчувствительности и отечности области промежности.

Изобретение относится к области психологии, а именно к педагогической психологии, и может быть использовано для получения объективных данных о ходе процесса обучения, усвоения материала, познавательной способности обучаемых во время проведения занятий, с возможностью разделения учебных групп на подгруппы в соответствии с уровнем эмоционального состояния.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, неврологии. Через 30 дней после острого нарушения мозгового кровообращения проводят клиническое, электрокардиографическое обследование пациента.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к неврологии, клинической физиологии, спортивной медицине и реабилитологии, ревматологии, психиатрии, и может быть использована для исследования динамики течения заболевания и (или) восстановительного периода у больных неврологического, ревматологического профилей; при исследовании особенностей восприятия больных с психиатрической симптоматикой, при проведении психофизиологических и биомеханических исследований в аспекте изучения тактильной чувствительности и стереогностического чувства человека.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для прогнозирования развития СПИДА у ВИЧ-инфецированных. Определяют наличие или отсутствие кашля, болей в мышцах, снижения аппетита.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к трансплантологии и сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использована для прогнозирования риска кальцификации биологических протезов клапанов сердца.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к системам мониторинга физиологического состояния пациента. Медицинская система содержит по меньшей мере одну медицинскую носимую нательную локальную сетевую систему (MBAN).
Изобретение относится к кардиологии и неврологии. Выполняют ультразвуковое исследование (УЗИ) сердца, включающее контрастную эхокардиографию (К-ЭхоКГ) с контрастированием правых камер сердца.

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. При выявлении «мышечного моста» на коронарографии в дистальный участок артерии по катетеру проводят коронарный проводник. В место компрессии туннелированного сегмента по проводнику в просвет артерии заводят баллон для баллонной ангиопластики, диаметр которого на 20% больше диаметра артерии. Затем к баллону подсоединен 3-ходовой краник. К одному порту баллона через магистраль высокого давления присоединен монитор инвазивного давления, через другой порт баллон раздувают с помощью шприца-медфлятора до размера диаметра артерии. В момент систолической компрессии артерии на мониторе определяют давление «мышечного моста» на туннелированный сегмент в мм рт.ст. Способ позволяет повысить точность методики, за счет определения силы давления "мышечного моста" на туннелированный сегмент артерии. 3 ил., 1 пр.
Наверх