Данная статья была напечатана
в «Украинской технической газете»,
а так же в журнале "Радіоаматор" №11 в 2008 г.

Скорая помощь своими руками

Автор: Петр Бобонич

Начиная рассказ об изготовлении неинвазионного глюкометра, следует отметить, что этот прибор дает возможность графическим методом определять концентрацию глюкозы в крови и не является универсальным. Им нужно пользоваться, когда состояние здоровья больного диабетом требует контроля крови много раз в сутки, параллельно применяя время от времени стандартный инвазионный глюкометр, то есть использовать прибор так, как описано ниже.

Вот такое продолжение темы...

С момента  публикации  в «Украинской технической газете» статьи Людмилы Гречаник «Украинский глюкометр. Заглючило...» (№12 от 27 марта 2008 г.) в редакцию и  автору изобретения — ужгородскому ученому Петру Бобоничу  поступило много заказов на изготовление неинвазионного глюкометра, с помощью которого можно безболезненно измерять концентрацию глюкозы в крови. Насколько позволяют условия домашней лаборатории, изобретатель старается выполнить просьбы, но количество обращений намного превышает  физические возможности одного человека. Поэтому Петр Петрович, учитывая специфику читательской аудитории издания, решил описать прибор на страницах «УТГ», чтобы каждый умелец смог изготовить его не только для себя, но и для друзей или родных.

Справка «УТГ»
Неинвазионный способ определения концентрации глюкозы осуществляется без забора крови. Разные фирмы мира, такие как SugarTrac, «Тошиба», имеют собственные разработки неинвазионных глюкометров. Они просты в работе, но почему-то до сих пор массово их не выпускают. Не минула такая участь и украинский глюкометр: со времени его изобретения ужгородским ученым Петром Бобоничем прошло несколько лет, но попытки наладить его производство в нашей стране не имели успеха. Сейчас изобретатель заключает соглашение на выпуск прибора с одной из израильских фирм. Проблема подробно рассмотрена в упомянутой выше статье.

На волнах света (Принцип работы неинвазионных глюкометров)

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 (рисунок 1).


Рисунок 1. Оптический спектр поглощения глюкозы в крови человека
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. 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.

Только для инженеров

Поглощение света на определенной длине волны подчиняется экспоненциальному закону Ламберта-Бэра: где  I и  I0 — интенсивность света до и после прохождения   через объект исследования (например, через мочку уха или палец руки), k — коэффициент, отвечающий поглощению объекта, С — концентрация глюкозы в крови человека,  d —  толщина биологического объекта.
Промышленность выпускает светодиоды, излучающие свет на  этой длине волны.  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.

Все очень просто! (Как собрать прибор для измерения концентрации глюкозы в крови человека)

Мы разработали простой прибор для измерения концентрации глюкозы (рисунок 2).


Рисунок 2. Общий вид монитора глюкозы

Он состоит из ушной клипсы  на основе простой прищепки для белья, на концах которой расположены светодиод и фотоприемник. Оба устройства необходимо закрыть так, чтобы на них не попадало внешнее освещение. Для этого их заклеивают непрозрачными крышками, используя дихлорэтан или китайский клей в тюбиках.
Нами использован светодиод типа BIR BM 1331 с такими параметрами: длина волны — 940 нм, ток потребления — 50 мА при напряжении 1,25 - 1,5 В, мощность излучения при І = 50 мА составляет около 2 мВт/см2. Угол наблюдения — 300.
В качестве фотоприемника применен фототранзистор типа ВРТ ВР 0331, имеющий параметры: длина волны ? = 940 нм, ток потребления — І = 0,35 мА при напряжении U = 5 В, темновой ток составляет 100 нА, а мощность Е — 0,5 мВт/см2.
Регистратором служит мультиметр типа М830А. Для того, чтобы питал светодиод, мультиметр необходимо  немного переделать. Для этого надо открыть  его заднюю крышку. Сначала следует выпаять шунт (толстая перемычка) между нижним и верхним гнездами и резистор, присоединенный к верхнему гнезду. Присоедините к нижнему и верхнему гнезду батарейку типа АА (лучше аккумулятор) на 1,5 В. Схема ушной клипсы и присоединение батарейки показаны на рисунке 3.

Рисунок  3. Схема ушной клипсы и присоединение батареи типа АА

Потом крышку закрывают. Прибор готов к измерению концентрации глюкозы в крови.

Внимание на монитор! (Принцип измерения концентрации глюкозы в крови)

Для калибровки прибора необходимо  иметь стандартный глюкометр с полосками. Сначала измеряют значение концентрации по показателям стандартного глюкометра в сравнении со значениями напряжения на выходе фотоприемника.
Калибровку прибора проводят таким образом:

  1. Измерения проводят 5—8 раз с применением стандартного глюкометра. Далее по результатам измерения составляют таблицу, а уже потом значения переносят на график.
  2. Необходимо сделать график зависимости концентрации глюкозы (показания стандартного глюкометра) от показаний данного прибора. Вид графика показан на рисунке 4.
  3. Далее можно проводить измерение по данному прибору и по графику определить концентрацию глюкозы.

Рисунок  4.

Составив график, проводят измерения уже без стандартного глюкометра. Порядок измерения такой:
  1. В отверстия измерительного прибора вставить три штекера (рисунок 5).

    Рисунок 5.
  2. Ушную клипсу поместить на ухо.
  3. Переключатель перевести влево на значение 200 m DCV.
  4. Нажать на кнопку.
  5. Записать значение показаний по прибору.
  6. Переключатель прибора поставить в точку OFF (то есть выключить прибор).
    Примечание 1. Время измерения — не более 2—3 сек.
  7. По графику, сделанному вами (рисунок 6), определить значение концентрации глюкозы. На графике показано значение, которое вы определили по прибору (горизонтальная линия), а по вертикали — значение концентрации глюкозы в крови.

    Рисунок 6.

    Примечание 2. В первое время проверку прибора следует проводить 1—2 раза каждые 1—2 недели с использованием стандартного глюкометра. Если показания достоверные, то проверку проводить через более длительный период, например, через 3 недели

Значения прибора по графику могут отличаться на ± 15—20%.

Внимание! На первых порах следует проводить измерения (единичные — время от времени) с использованием стандартного глюкометра.

Разрядка аккумулятора на мультиметре показана соответствующим значком. Для этого нужно приобрести мультиметр серий М830, М830А, В, Е. Необходимо также следить за напряжением на батарее типа АА, использовав при этом этот же мультиметр. Для этого достаточно закрыть верхнее и среднее гнезда проводником, установив переключатель на 20 В.

Желаем вам здоровья.



Статья опубликована в «Украинской технической газете», в журнале "Радіоаматор" №11 от 2008 г.
перепечатка статьи размещена на www.dia-club.ru