Лазерный глюкометр. Актуальные результаты
В настоящее время ученые активно разрабатывают лазерный глюкометр, чтобы сделать технологию измерения уровня глюкозы в крови неинвазивной. Пока рано говорить о выходе этой технологии на широкий рынок, и все же этот день не за горами.
В журнале Biomedical Optics Express команда инженеров-электриков из Принстонского университета, описывает, на каком этапе находятся их разработка, и как именно работает созданный ими прототип лазерного неинвазивного глюкометра, который нужно всего лишь направить на ладонь пациента для измерения уровня сахара в крови.
Дополнительная информация: Сахарный диабет 2 типа. Раннее выявление.
Авторы разработки говорят, что эта технология значительно упростит определение уровня сахара крови и облегчит жизнь пациентам с сахарным диабетом.
Устройство работает, посылая лазерный луч через клетки кожи и не причиняет никакого вреда тканям человека, а в тканях поглощается молекулами глюкозы. Поглощает лазер не глюкоза крови как таковая, а глюкоза кожной межклеточной жидкости, которая имеет сильную корреляцию с уровнем сахара крови.
Таким образом, по степени поглощения межклеточной жидкостью лазерного луча, можно определить уровень глюкозы в крови пациента.
Точность результатов этого метода удивила даже его изобретателей. Требования, предъявляемые сейчас к портативным инвазивным глюкометрам, разрешенным к домашнему применению пациентами - это ошибка не более 20% от истинного значения. Точность этого неинвазивного прибора легко укладывается в данные требования, у последнего прототипа ошибка не превышает 16%.
Дополнительная информация: Гликированный гемоглобин в диагностике и контроле сахарного диабета 2 типа.
В настоящее время задача состоит в улучшении технологии, и, главное, в уменьшении размеров такого устройства.
Сейчас размеры устройства непростительно велики: оно занимает весь лаботаторный стол, и требует сложной системы охлаждения, не допускающей его поломки от перегрева.
Авторы говорят, что проблема охлаждения, остро стоявшая в начале разработки, сейчас решена и отработана, однако уменьшение габаритов системы охлаждения также является непростой задачей, над которой они работают.
Но главным препятствием к созданию такого аппарата, была сложность подбора необходимой длины волны. Авторам легко удалось получить стабильный лазерный луч в ближнем ИК-спектре. Но ближний инфракрасный спектр не взаимодействует с химическими веществами в коже - для этого нужно было сместить спектр в чуть более длинный диапазон, ближе к середине ИК-области. Ведь именно на этой длине волны лазерное излучение поглощается глюкозой крови, и почти не реагирует на другие химические вещества в крови и межклеточной жидкости.
Однако в середине диапазона инфракрасного лазерного света труднее использовать стандартные лазеры, они не давали необходимой высокой мощности и стабильности, благодаря которой луч мог бы полноценно проникать в кожу и рассеиваться на межклеточную жидкость.
Дополнительная информация: Сахарный диабет 2 типа. Общие сведения.
Авторы долго не могли справиться с этой дилеммой, но в итоге применили новый тип устройства, называемый "квантовый каскадный лазер".
Квантовый каскадный лазер позволил команде выбрать нужную им частоту в середине ИК-области, а также, благодаря последним усовершенствованиям в технологии, обеспечил повышенную мощность и стабильность луча, необходимую для проникновения в кожу. В проведенных авторами малых исследованиях, такой луч давал оптимальную клиническую точность.
Авторы тестировали свой прибор на трех здоровых добровольцах. Им измерялся уровень сахара крови до и после приема стандартного набора сладостей. Уровень сравнивался с более точными методами измерения сахара крови. Погрешность не прышала стандартную погрешность инвазивного домашнего глюкометра.
Ученые повторяли этот эксперимент несколько недель, и убедились в высокой точности созданного ими прототипа.
Авторы полны оптимизма, и надеются в скором времени разработать способы уменьшения размеров этого устройства, после чего можно будет начинать его клинические испытания. Они также прогнозируют, что лазеры такого типа можно будет в будущем использовать не только для определения уровня глюкозы, но и для определения других веществ в плазме крови, не нарушая целостность кожных покровов, и не причиняя боли пациенту.
.
