Неинвазивный глюкометр

Термоспектроскопический неинвазивный измеритель концентрации глюкозы в цельной крови человека
1. Введение
2. Поверхность кожи и ее оптические свойства
3. Получение термостабилизированного спектра и его обработка
4. Результаты работы прототипа и их анализ
5. Выводы

1. Введение
Сахарный диабет - хроническое состояние организма, которое возникает, если поджелудочная железа не может произвести достаточное количество инсулина или если организм не в состоянии эффективно использовать выделяемый им инсулин. Инсулин -это гормон, который позволяет глюкозе как источнику энергии проникать в клетки тела. Гипергликемия (повышенное содержание глюкозы), гипогликемия (пониженное содержание глюкозы) и связанные с этим нарушения обмена веществ в организме могут нанести серьезный ущерб практически всем системам организма, особенно нервной и кровеносной системам, что зачастую приводит к летальным исходам. По информации Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) на 2000 год в мире насчитывалось 171 млн. диабетиков в мире, а прогноз на 2030 год - 366 млн. человек. По оценкам ВОЗ только в 2005 году от диабета умерло 1.1 млн. человек, причем половина смертей от диабета приходится на возраст больных до 70 лет[1]. Доклад ВОЗ о состоянии здравоохранения в мире за 2008 год был создан под эгидой первичной медико-санитарной помощи[4], к которой можно отнести и самодиагностику при помощи специализированных индивидуальных медико-технических средств.

Существуют две основные формы диабета:

- Диабет 1 -го типа - организм людей с таким типом диабета либо не производит инсулин, либо производит его в недостаточных количествах.

- Диабет 2-го типа - организм людей с таким типом диабета не может использовать инсулин эффективно.

Кроме этого, существует третий тип диабета, гестационный, который развивается в некоторых случаях беременности, но обычно исчезает после беременности.

Для людей с диабетом 1 -го типа ежедневные инъекции инсулина - это жизненная необходимость. Люди с диабетом 2-го типа могут управлять состоянием своего здоровья при помощи правильного образа жизни, однако прием пероральных препаратов и иногда ввод инсулина помогает им достичь хорошего метаболического баланса[2].

ВОЗ определила следующие основные мероприятия, направленные на диагностирование и лечение сахарного диабета[3]:

- контроль за умеренным содержанием глюкозы в крови;

- контроль за кровяным давлением;

- уход за ногами.

Очевидно, что контроль концентрации глюкозы в крови является первоочередной задачей, направленной на предупреждение осложнений, связанных с последствиями сахарного диабета. Существующие методы контроля концентрации глюкозы в крови являются инвазивными, т.е. требующими забора крови (как правило, капиллярной крови, взятой из пальца). Эти методы имеют ряд ограничений, основным из которых является болезненность проведения анализа. Кроме этого, существуют вероятность попадания инфекции в организм пациента и заражения заболеваниями, передающимися через кровь (СПИД, гепатит C и др.). Ежедневный прокол пальца создает неудобства в повседневной жизни, но это необходимо из-за опасности гипогликемии и впадения в кому. Более того, долговременное использование проколов пальца приводит к образованиям мозолей и ухудшению кровообращения, что затрудняет дальнейшее проведение самодиагностики. Среднестатистический диабетик делает менее 2 тестов в день вместо рекомендуемых 4-7 раз. Неинвазивный метод определения концентрации глюкозы в крови является быстрой, безболезненной, безопасной и удобной альтернативой и позволяется обеспечить адекватный и регулярный контроль. На рынке представлено огромное множество инвазивных глюкометров. Американская диабетическая ассоциация[5] рекомендует более 50 видов измерителей концентрации глюкозы[6], однако среди них нет ни одного неинвазивного.

Существует ряд научных работ и патентов, решающих проблему неинвазивного анализа концентрации глюкозы крови при помощи спектроскопии оптической/ближней инфракрасной зон [11-13,17,26,28]. Однако все известные нам методы не содержат одновременного спектрофотометрического анализа двух и более точек бифуркации на теле человека. Более того, не учитывается ряд нелинейных зависимостей, характерных для биологических сред. Устройства зачастую сложны и содержат механические или движущиеся компоненты[11], что делает их непригодными для повседневной эксплуатации неподготовленными пользователями. Методы, которые используются для создания моделей, зачастую не содержат обоснования выбора нелинейных функций, выступающих в качестве базиса при построении прикладных моделей [20,27].

Указанные недостатки не позволили до настоящего времени создать бытовой неинвазивный глюкометр. Поэтому целью данной работы является разработка простого в эксплуатации неинвазивного измерителя концентрации глюкозы, основанного на последовательном анализе термостабилизированных спектров подмышечных точек бифуркации и поверхностей фаланг пальцев рук.