Кондуктометрический способ для неинвазивного определения сахара в крови, устройство для реализации кондуктометрического способа при неинвазивном определении сахара крови

Группа изобретений относится к медицине применительно к экспресс-анализам. Устройство для кондуктометрического неинвазивного определения сахара в крови содержит источник питания, соединенный с процессором, снабженным жидкокристаллическим индикатором, кювету для дозы слюны пациента и для реагента, в качестве которого использован первичный конгломерат монореактива Глюкоза-УФ-Ново или Глюкоза-Ново, при этом для перемешивания дозы слюны и реагента введена фиксирующая платформа, а контактная кювета выполнена с возможностью установки в фиксирующую платформу при измерении, при этом в контактной кювете, у ее основания и на внутренних противоположных стенках, выполнены электрические контакты, а в фиксирующей платформе, на ее противоположных внутренних стенках, выполнены электрические контакты, обеспечивающие сопряжение с внешними электрическими выводами контактной кюветы, причем электрические контакты фиксирующей платформы соединены с процессором. Также представлены 2 варианта кондуктометрического способа для неинвазивного определения сахара в крови с использованием вышеуказанного устройства. Достигается отсутствие необходимости забора крови, а также упрощение и надежность анализа. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области медицины и предназначено для использования при экспресс-анализах в клиниках, больницах или в условиях поликлиник, а также может применяться в индивидуальном порядке, в домашних условиях.

Как известно, диабет - это хроническое заболевание, и если отсутствует контроль, со временем это заболевание приводит к нарушениям многих систем организма. Это состояние кровеносных сосудов, органов зрения, почек и сердца, а также нервной системы.

Важным элементом проверки наличия диабета является регулярный контроль как со стороны органов медицины, так и самоконтроль, как правило, в домашних условиях. Для существующих способов текущего контроля и самоконтроля характерен болезненный характер забора крови через кожу перед проведением анализа.

Так, известны кондуктометрические способы определения состава медицинских лечебных жидкостей. При реализации таких способов используются емкости-кюветы, в которые помещают исследуемые реагенты и подключаемые в электрическую цепь с измерителем тока. Недостаток таких способов - отсутствие в используемых реактивах средств, несущих информацию о сахаре в крови.

В медицине также применяются различные способы определения общего содержания глюкозы в крови.

Известен способ определения общего содержания глюкозы в цельной крови и композиции для его осуществления (патент РФ №2050546. G01N 33/48. 1990). Способ включает в себя контактирование пробы цельной крови в микрокювете с сухим реагентом, содержащим также гемолизирующее вещество, и последующее спектрофотометрическое измерение содержания продукта реакции. К недостаткам данного способа следует отнести использование цельной неразбавленной крови, сложность и раздельность компонентов как в способе, так и в композиции для количественного определения общего содержания глюкозы.

Известен также способ определения содержания гемоглобина в крови, реактив-комплексообразователь и раствор-калибратор (патент РФ №2044319. G01N 33/48. 1992). Недостаток известного решения состоит в том, что при определении используется проба крови, обрабатываемая реактивами, причем реактивы специфичны и в основном направлены на очистку крови.

В способе измерения концентрации сахара и сахариметра для его реализации (патент РФ №2224240. G01N 21/21. 2002) описан принцип поляриметрических измерений. Конструкция сахариметра включает в себя два канала измерения, при этом в одном из каналов установлена кювета с измеряемым раствором. Для измерения используется микропроцессор. Описанная конструкция сахариметра сложна и обязательно требует забора крови пациента.

В настоящее время получили распространение приборы, используемые преимущественно, в домашних условиях - глюкометры (см. например, Глюкометр One Touch Select, www. life scan. ru). Этот глюкометр компактен, имеет малый вес и обеспечивает контроль сахара в крови.

К недостаткам глюкометра можно отнести такие проблемы. Как следует из инструкции, анализ крови может проводиться из предплечья, ладони или из пальца. При этом анализ в первых двух случаях отличается от анализа для третьего случая, главным образом, с учетом жизненно важных ситуаций. После включения прибора нужен прокол пальца с помощью специальной ручки. Необходимо получить определенную форму капли - круглую. При невыполнении этого условия необходим дополнительный прокол пальца в другом месте. Также возможна и необходима настройка глубины прокола с помощью специальной ручки с контролем по шкале глубины прокола для получения достаточного количества крови для анализа. Далее используется тест-полоска. На нее должна быть нанесена капля крови. При этом возможна ситуация, при которой на экране прибора не отображается окно: НАНЕСИТЕ КРОВЬ, тогда необходимо вынуть неиспользованную тест-полоску и начать процедуру заново. Из приведенных материалов следует, что кроме определенных сложностей при работе с глюкометром его основной недостаток состоит в необходимости взятия крови у пациента.

Также получили развитие медицинские решения, обеспечивающие неинвазивное определение сахара в крови.

Так, известно устройство неинвазивного определения химических компонентов крови (патент РФ №2478197. G01N 21/31. 2008), в котором имеется энергетический источник (батарейка), с подключаемым к нему источником света, генерирующим множество световых пучков, имеющих различный диапазон длин волн от 800 нм до 1600 нм. В оптическом приборе выполнены входная и выходная апертуры, между которыми помещают объект контроля - человеческий палец. В приборе также расположена оптическая линза и детекторный блок, выход которого подключен к процессору.

Использование для неинвазивного определения такого органа пациента, как палец, не требует забора крови. В результате обеспечивается ряд преимуществ, достигаемых в процессе измерения: это исключение заражения крови и неприятных ассоциаций у детей и даже у взрослых.

Недостатки известного решения. В процессе контроля при прохождении света через такой биологический образец, как человеческий палец, свет поглощается и рассеивается компонентами пальца, такими как кожа, жир, кость, внутритканевая жидкость и кровь, что вносит погрешность в процесс определения, существенно искажая конечный результат. Следует отметить, что эти компоненты не идентичны у контролируемых пациентов. Кроме того, размеры апертуры не универсальны - для детей они должны быть уменьшены, при этом уменьшается и количество инфракрасных излучающих диодов, равно как и детекторов, число которых для точной информации должно быть не менее двадцати-тридцати. Таким образом, данный способ не обеспечивает достижение цели изобретения - снижение погрешности в процесс измерения при исключении неоднородности элементов аппаратуры, главным образом для детей.

Технический результат в кондуктометрическом способе для неинвазивного определения сахара в крови, заключается в том, что осуществляют подготовку прибора для определения сахара в крови, содержащего источник питания, соединенный с процессором, снабженным на выходе жидкокристаллическим индикатором, при этом для пробы применяют дозу слюны пациента, а для реагента употребляют первичный конгломерат монореактива Глюкоза-УФ-Ново или Глюкоза-Ново, помещаемые, при их конкретном выборе, в кювету с дозой слюны пациента, достигается за счет того, что дозу слюны пациента и один из указанных первичных конгломератов монореактива помещают в контактную кювету, перемешивают их, обеспечивая создание окончательного конгломерата монореактива, устанавливают контактную кювету в фиксирующую платформу, которую электрически соединяют с процессором, и осуществляют прохождение тока через электропроводный раствор, находящийся в контактной кювете, обеспечивая измерение.

Кроме того, возможны частные случаи выполнения отдельных отличительных признаков, которые состоят в том, что:

- в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-УФ-Ново гексокиназа дополнительно содержит диафоразу.

- в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-Ново глюкозооксидаза дополнительно содержит муторатазу.

Кондуктометрический способ для неинвазивного определения сахара в крови реализуется с помощью средств, изображенных на Фиг. 1 и Фиг. 2.

Фиг. 1 изображает блок-схему кондуктометрического прибора для определения сахара в крови, обеспечивающего реализацию способа.

Фиг. 2 и Фиг. 3 поясняют реализацию новых устройств, входящих в кондуктометрический прибор для определения сахара в крови - контактной кюветы (Фиг. 3) и фиксирующей платформы (Фиг. 2).

Фиг. 4 - сечение по Б-Б, Фиг. 2.

Фиг. 5 - сечение по В-В, Фиг. 3.

Фиг. 6 передает изображение общего вида кондуктометрического прибора в рабочем варианте.

Широко известный кондуктометрический метод состоит в измерении удельной электропроводности воды и водных растворов в системах мониторинга водно-химического режима на различных объектах (Кондуктометр автоматический КАЦ-037. КАЦ 114.00.00.000 РЭ).

При реализации описываемого способа осуществляют измерение тока, протекающего через кювету, заполненную специальным раствором - дозой слюны пациента и первичного конгломерата монореактива.

Для работы осуществляют подготовку кондуктометрического прибора и его составляющих. Прибор, с помощью которого реализуется заявленный способ, содержит (Фиг. 1) источник питания 1, процессор 2 с подключенным к нему жидкокристаллическим индикатором 3. Кроме указанных элементов основу прибора составляет фиксирующая платформа 4 (Фиг. 2), в которую при измерении устанавливают контактную кювету 8 (Фиг. 3).

В процессе работы первоначально производят установку нуля на приборе при помощи вспомогательной кюветы (не изображена).

При этом могут быть использованы монореактивы или Глюкоза-УФ-Ново, в составе которого гексокиназа дополнительно содержит диафоразу, или Глюкоза-Ново, содержащая глюкозооксидазу и дополнительно мутора-тазу.

Каждый из указанных монореактивов обладает определенными преимуществами. Так, например, монореактив Глюкоза-УФ-Ново позволяет изменять направление реакции, что уточняет результат.

Монореактив Глюкоза-Ново обеспечивает за счет наличия муторатазы перевод нереагирующей глюкозы α-типа в β-глюкозу, обладающую большей степенью реагирования.

Процессор 2 прибора запоминает эти значения при установке и хранит их в памяти.

Одна из основ способа заключается в процессе приготовления электропроводящего раствора при комнатной температуре 18-25 град С.

Для этого устанавливают контактную кювету 8 в фиксирующую платформу 4 (Фиг. 6). Помещают в контактную кювету 8 электропроводящий раствор 15.

Ниже приведены пояснения при использовании монореактива Глюкоза-УФ-Ново. Гексокиназно-кондуктометрический (глюкозо-6-фосфатдегид-рогеназный) метод определения концентрации глюкозы основан на двух последовательно протекающих реакциях:

а) катализируемый гексокиназой процесс образования из глюкозы эквимолярных количеств глюкозо-6-фосфата и

б) последующее превращение глюкозо-6-фосфата под воздействием глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в 6-фосфоглюконат.

В течение реакции происходит также восстановление NAD (никатина-мимид - аденинииндинуклеотид) в NADH - восстановленная форма NAD (тест Варбурга), что приводит к изменению электропроводности раствора. Это должно фиксироваться соответствующими техническими средствами прибора, причем изменение электропроводности происходит пропорционально концентрации глюкозы в слюне в анализируемом образце. Если менять соотношение активностей гексокиназы и диафоразы, то скорость образования NAD в NADH и обратно будет также изменять электропроводность пропорционально концентрации глюкозы, что исключает воздействие других соединений, находящихся в слюне, на результат.

После проведения операций все обеспечено для дальнейшего измерения.

Включают источник питания 1. Прохождение тока осуществляют через раствор, находящийся в контактной кювете 8, и через ее контакты 12 и 13 - по электрическим цепям 7 с фиксирующей платформой 4, с которой соединен электрически процессор 2. В результате численное значение измерения, соответствующего значению сахара в крови пациента, считывается процессором 2 и выводится на жидкокристаллический индикатор 3. Измерение на этом завершено.

Для реализации устройства в данном изобретении разработаны новые технические средства, обеспечивающие также безинвазивное определение сахара в крови.

Известно техническое решение содержащее набор реагентов для осуществления кондуктометрического способа при неинвазивном определения сахара в крови. Название набора: «Глюкоза-УФ-Ново». Компания «ВЕКТОР БЕСТ».

Прибор, на основе которого реализуется устройство, содержит лазерный диод, фильтр-селектор, кювету для помещения в нее дозы слюны пациента. Для реагента используют первичный конгломерат монореактива. Устройство также содержит фотоприемник и процессор, снабженный жидкокристаллическим индикатором. Питание прибора осуществляется от источника напряжения.

При этом для реагента используют первичный конгломерат монореактива Глюкоза-УФ-Ново. В другом варианте - первичный конгломерат монореактива Глюкоза-Ново, помещаемые при их конкретном выборе в кювету для перемешивания.

Недостаток этого устройство - сложность из-за наличия значительного количества электронных элементов - лазерного диода и др. Эти элементы, следовательно, и прибор в целом функционируют при определенных значениях длин световых волн. Установка кюветы с раствором требует ее обязательной фиксации.

Технический результат - упрощение устройства, повышение надежности, удобства при работе.

Указанный технический результат в устройстве для осуществления кондуктометрического способа при неинвазивном определения сахара в крови, содержащем источник питания, соединенный с процессором, снабженным жидкокристаллическим индикатором, кювету для дозы слюны пациента и для реагента, используемого в виде первичного конгломерата монореактива Глюкоза-УФ-Ново или Глюкоза-Ново, помещаемые в кювету при их конкретном выборе, достигается тем, что для перемешивания дозы слюны и реагента введена фиксирующая платформа, а также контактная кювета, устанавливаемая при измерении в фиксирующую платформу, при этом в контактной кювете, у ее основания и на внутренних противоположных стенках, выполнены электрические контакты, а в фиксирующей платформе, на ее противоположных внутренних стенках, выполнены электрические контакты, обеспечивающие сопряжение с внешними электрическими выводами контактной кюветы, причем электрические контакты фиксирующей платформы соединены с процессором.

Кроме того, возможны частные случаи выполнения отдельных отличительных признаков из представленной формулы изобретения, которые состоят в том, что:

- электрические контакты в фиксирующей платформе выполнены в форме дугообразных пружинящих элементов, при этом к их верхней части подключены электрические проводники, соединенные с процессором, а нижние части дугообразных пружинящих элементов выполнены свободными.

- в контактной кювете выводы электрических контактов расположены с обеспечением рабочего соединения с дугообразными пружинящими элементами фиксирующей платформы.

- с электрическими выводами контактной кюветы соединены пластины из металла для рабочего соединения с дугообразными пружинящими элементами фиксирующей платформы.

- в контактной кювете ее электрические контактные элементы выполнены из благородных металлов, например из золота.

- в контактной кювете, по меньшей мере, один из электрических контактных элементов выполнен из платины.

- в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-УФ-Ново гексокиназа дополнительно содержит диафоразу.

- в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-Ново глюкозооксидаза дополнительно содержит муторатазу.

Устройство, реализующее кондуктометрический способ для неинвазивного определения сахара в крови, содержит (Фиг. 1 и Фиг. 6) источник питания 1, процессор 2, оснащенный жидкокристаллическим индикатором 3. Основу прибора составляет фиксирующая платформа 4 (Фиг. 2), соединенная с процессором 2. При измерении в фиксирующую платформу 4 устанавливают контактную кювету 8 (Фиг. 3), заполненную контролируемым раствором 15 - дозой слюны пациента и одним из первичных конгломератов монореактива.

Фиксирующая платформа содержит корпус 5, в котором на его противоположных внутренних стенках 5а установлены электрические элементы в форме дугообразных пружинящих контактов 6, при этом к их верхней части подключены электрические проводники 7, соединенные с процессором 2, а нижние части дугообразных пружинящих контактов 6 выполнены свободными, незакрепленными.

В контактной кювете 8, в ее нижней части 9, на противоположных сторонах 10 и 11 установлены электрические контакты 12 и 13, от которых выведены на внешние стенки электрические отводы, и к ним подключены металлические пластины 14. При установке контактной кюветы 8 в фиксирующую платформу 4 дугообразные пружинящие контакты 6 под воздействием усилия, достигаемого за счет контактной кюветы 8, смещаются в стороны, занимая при этом положения 6′.

Размер А (Фиг. 2) равен размеру А на Фиг. 3. Такое решение обеспечивает надежное соединение пластин 14 с дугообразными пружинящими контактами 6′ фиксирующей платформы 4, соединенными с электрическими проводниками 7, а далее - с процессором 2.

В контактной кювете 8 ее электрические контакты 12 и 13 выполнены из благородных металлов.

При этом один из электрических контактов 12 или 13 выполнен из платины. Это обеспечивает интенсивность каталитической реакции окисления и восстановления, что приводит к усилению электропроводности, следовательно, к точности измерения.

Работа устройства.

После помещения в контактную кювету 8 пробы 15 - дозы слюны пациента и выбранного реагента, включают источник питания 1. На табло жидкокристаллического индикатора 3 контролируют значение сахара в крови пациента.

Положительный результат, достигаемый от использования данного устройства, состоит в его упрощении и повышении надежности работы, а также удобства при работе. Кроме того, обеспечивается получение достоверных данных за минимальный временной срок.

Преимущества данного изобретения и реализуемого в нем кондуктометрического способа неинвазивного определения сахара в крови, состоят в том, что такое решение не требует забора крови. Прибор применим не только для взрослых, но главным образом для детей, так как исключает травматизацию тканей. Дети не участвуют в прямом процессе определения сахара в крови, в результате не наносятся психологические травмы, характерные при заборе крови.

Источники информации

1. Патент РФ №2050546. G01N 33/48. 1990). Способ определения общего содержания глюкозы в цельной крови и композиция для его осуществления.

2. Патент РФ №2044319. G01N 33/48. 1992. Способ определения содержания гемоглобина в крови. Реактив-комплексообразователь. Раствор-калибратор.

3. Патент РФ №2224240. G 01N 21/21. 2002. С способ измерения концентрации сахара. Сахариметр для его реализации.

4. Патент РФ №2478197. G01N 21/31. 2008. Устройство для неинвазивного определения химических компонентов крови (варианты).

5. Компания «Вектор Бест». Набор реагентов: «Глюкоза-УФ-Ново». Адрес компании: 10573, г. Москва, ул. Западная, д. 2, стр. 1.

6. Глюкометр One Touch Select, www. life scan. ru.

1. Устройство для кондуктометрического неинвазивного определения сахара в крови, содержащее источник питания, соединенный с процессором, снабженным жидкокристаллическим индикатором, кювету для дозы слюны пациента и для реагента, в качестве которого использован первичный конгломерат монореактива Глюкоза-УФ-Ново или Глюкоза-Ново, отличающееся тем что, для перемешивания дозы слюны и реагента введена фиксирующая платформа, а контактная кювета выполнена с возможностью установки в фиксирующую платформу при измерении, при этом в контактной кювете, у ее основания и на внутренних противоположных стенках, выполнены электрические контакты, а в фиксирующей платформе, на ее противоположных внутренних стенках, выполнены электрические контакты, обеспечивающие сопряжение с внешними электрическими выводами контактной кюветы, причем электрические контакты фиксирующей платформы соединены с процессором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрические контакты в фиксирующей платформе, выполнены в форме дугообразных пружинящих элементов, при этом к их верхней части подключены электрические проводники, соединенные с процессором, а нижние части дугообразных пружинящих элементов выполнены свободными.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в контактной кювете выводы от электрических контактов расположены с обеспечением рабочего соединения с дугообразными пружинящими элементами фиксирующей платформы.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что с электрическими выводами контактной кюветы соединены пластины из металла для рабочего соединения с дугообразными пружинящими элементами фиксирующей платформы.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в контактной кювете ее электрические контактные элементы выполнены из благородных металлов, например из золота.

6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в контактной кювете, по меньшей мере, один из электрических контактных элементов выполнен из платины.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем что в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-УФ-Ново гексокиназа дополнительно содержит диафоразу.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-Ново глюкозооксидаза дополнительно содержит муторатазу.

9. Кондуктометрический способ для неинвазивного определения сахара в крови с использованием устройства по п. 1, состоящий в том, что помещают в контактную кювету дозу слюны пациента и первичный конгломерат монореактива, в качестве которого используют Глюкозу-УФ-Ново, перемешивают их, обеспечивая создание окончательного конгломерата монореактива, устанавливают контактную кювету в фиксирующую платформу, которую соединяют с процессором, и осуществляют прохождение тока через электропроводный раствор, находящийся в контактной кювете, обеспечивая измерение.

10. Кондуктометрический способ по п. 9, отличающийся тем, что в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-УФ-Ново гексокиназа дополнительно содержит диафоразу.

11. Кондуктометрический способ для неинвазивного определения сахара в крови с использованием устройства по п. 1, состоящий в том, что помещают в контактную кювету дозу слюны пациента и первичный конгломерат монореактива, в качестве которого используют Глюкозу-Ново, перемешивают их, обеспечивая создание окончательного конгломерата монореактива, устанавливают контактную кювету в фиксирующую платформу, которую соединяют с процессором, и осуществляют прохождение тока через электропроводный раствор, находящийся в контактной кювете, обеспечивая измерение.

12. Кондуктометрический способ по п. 11, отличающийся тем, что в первичном конгломерате монореактива Глюкоза-Ново глюкозооксидаза дополнительно содержит муторатазу.