RO127773B1 - Biosenzor combinat, pentru glucoză şi colesterol - Google Patents

Description

Invenția se referă la un biosenzor destinat determinării concomitente a glucozei și colesterolului dintr-o picătură de sânge.

în vederea determinării concomitente a glucozei și colesterolului din sânge, autorilor le sunt cunoscute două soluții descrise în propunerea de invenție cu titlul Biosenzor de laborator pentru glucoză și colesterol , dosar OSIM A/00161/2010, autori Sonia Gutt, Gheorghe Gutt, Andrei Gutt, și propunerea de invenție cu titlul Biosenzor portabil pentru glucoză și colesterol, dosar OSIM A/00162/2010, autori Sonia Gutt, Gheorghe Gutt, Andrei Gutt, Alina Psibilschi. Ambele soluții descrise se referă la determinarea glucozei, respectiv, a colesterolului pe principiul amperometric bazat pe integrarea valorii curentului electric generat la electroliza apei oxigenate rezultate la oxidarea catalitică a glucozei, respectiv, a colesterolului cu glucozoxidază și colesteroloxidază, pentru determinare fiind suficientă o singură picătură de sânge.

Dezavantajul metodei amperometrice constă în precizia de măsurare relativ mică, datorită unei multitudini de factori care influențează determinările, precum: calitatea celor două oxidaze, exprimată prin activitatea catalitică inițială și evoluția acesteia în timp, mărimea picăturii de sânge, cantitatea de săruri din sânge care influențează curentul de electroliză în același sens ca apa oxigenată generată ca urmare a oxidării glucozei, și, nu în ultimă instanță, metoda amperometrică folosită la biosenzorul portabil apelează la un KIT de unică folosință, ceea ce crește extrem prețul analizelor.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în determinarea concomitentă a concentrației glucozei, cât și a concentrației colesterolului dintr-o picătură de sânge.

în acest scop sunt folosite, într-o structură unitară, un sistem spectrometric și un sistem fotoacustic format dintr-o sursă de radiație de tip laser pulsator, ce emite alternativ, printr-o fibră optică, două radiații electromagnetice pe lungimile de undă de absorbție spectrală specifice glucozei, respectiv, colesterolului, și recepționează pe cealaltă fibră optică diferența dintre valoarea intensității radiației incidente și valoarea intensității radiației reflectate, diferență care este proporțională cu concentrația celor două specii.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje:

- se realizează un mijloc de analiză mobil și performant, pentru determinarea concentrației glucozei și a colesterolului din sânge, care nu folosește kit-uri de unică utilizare, și nici reactivi chimici, aparatul fiind destinat atât laboratoarelor clinice de specialitate, cât și uzului personal;

- interpretarea datelor primare de analiză cu ajutorul a două metode spectrometrice, bazate pe principii diferite, utilizate în același timp și în aceleași condiții asupra aceleiași probe de sânge, permite determinări de precizie ridicată a concentrației glucozei și a colesterolului dintr-o picătură de sânge.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătura cu fig. 1...3, ce reprezintă:

- fig. 1, schema bloc a biosenzorului;

- fig. 2, vederea folosirii biosenzorului la determinarea în condiții de laborator clinic a concentrației glucozei și colesterolului din sânge;

- fig. 3,vederea folosirii biosenzorului la determinarea in situ a concentrației glucozei și colesterolului din sânge.

Biosenzorul, în vederea determinării concomitente a concentrației glucozei, cât și a concentrației colesterolului dintr-o picătură de sânge, folosește informațiile spectrometrice și fotoacustice obținute la iradierea picăturii de sânge cu două radiații monocromatice, din domeniul infraroșu apropiat, fiecare radiație fiind emisă pe o lungime de undă specifică glucozei, respectiv, colesterolului.

RO 127773 Β1

Biosenzorul conform invenției este format dintr-o sondă și o unitate optoelectronică. 1 Sonda se compune dintr-un corp 1 cu înveliș metalic inoxidabil, ce are în capăt o cupă c miniaturală, căptușită cu o folie 2 piezoelectrică, din poliviniliden, pentru preluarea unei 3 picături p de sânge, două fibre 3 și 4 optice, prin prima fibră 3 optică trec radiațiile electromagnetice emise de o sursă 11 de radiație de tip laser pulsator, iar prin cealaltă fibră 4 optică 5 se recepționează diferența dintre valoarea intensității radiației incidente și valoarea intensității radiației reflectate, două conductoare 5 și 6 electrice, pentru transmiterea semnalelor elec- 7 trice furnizate de folia 2 piezoelectrică la un amplificator 13 electronic, o umplutură 7 polimerică, pentru asigurarea traseului fibrelor optice și a firelor electrice, un mâner 8, un opto- 9 cuplor 9 la care sunt conectate fibrele 3 și 4 optice, și un conector 10 electric, pentru conductoarele 5 și 6 electrice. Unitatea optoelectronică este formată dintr-o sursă 11 laser pulsa- 11 toare, ce emite alternativ două radiații electromagnetice pe lungimile de undă de absorbție spectrală specifice glucozei, respectiv, colesterolului, un spectrofotometru 12 miniatural, cu 13 detector Diode Array pentru interpretarea informațiilor culese din fibra 4 optică, un amplificator 13 electronic, pentru diferența de fază (Lock-ln Amplifier), pentru amplificarea răspun- 15 sului fotoacustic, și un calculator 14 electronic, pentru achiziția datelor și interpretatrea combinată a informațiilor spectrale din domeniul spectral NIR cu informațiile spectrale foto- 17 acustice. Pentru lucrul în condiții de laborator, este folosit un stativ 15, prevăzut cu o pârghie 16 de fixare și strângere. 19

Odată cu iradierea picăturii p de sânge, cele două fascicule laser pulsatorii produc, pe lângă răspunsul spectral optic, și un răspuns fotoacustic, efect care duce la apariția unei 21 unde de presiune ultrasonore, captată prin folia 2 piezoelectrică de poliviniliden, care învelește cupa c în care se captează picătura p de sânge, cele două fibre 3 și 4 optice traver- 23 sând folia 2 piezoelectrică, astfel încât suprafața lor frontală să fie în contact cu picătura p de sânge. Semnalul electric furnizat de folia 2 de poliviniliden reprezintă un spectru fotoacu- 25 stic al glucozei și colesterolului, spectru care nu are zgomot de fond, ceea ce permite limite de detecție foarte bune. Ca și la spectrometria NIR, amplitudinea semnalului fotoacustic este 27 și ea proporțională cu concentrația glucozei, respectiv, a colesterolului. Determinarea concentrației glucozei, respectiv, a colesterolului din sânge se realizează în final cu ajutorul unui 29 program dedicat de calculator, prin interpretarea combinată a informațiilor spectrale din domeniul spectral NIR cu informațiile spectrale fotoacustice. 31

Claims (1)

1. Revendicare

   Biosenzor combinat, pentru glucoză și colesterol, caracterizat prin aceea că, în vederea determinării concomitente a concentrației glucozei și colesterolului dintr-o picătură de sânge, este folosită o structură biosenzorială combinată, unitară, de tip spectrometric și fotoacustic, formată dintr-o sondă și o parte optoelectronică, sonda fiind compusă, la rândul ei, dintr-un corp (1) cu înveliș metalic inoxidabil, ce are în capăt o cupă (c) miniaturală, căptușită cu o folie (2) piezoelectrică de poliviniliden, pentru preluarea unei picături (p) de sânge, două fibre (3 și 4) optice prin care trec radiațiile emise, respectiv, recepționate, două conductoare (5 și 6) electrice pentru transmiterea semnalelor electrice furnizate de folia (2) piezoelectrică, o umplutură (7) polimerică, pentru asigurarea traseului fibrelor (3, 4) optice și al conductoarelor (5, 6) electrice, un mâner (8), un optocuplor (9) la care sunt conectate fibrele (3,4) optice, și un conector (10) electric pentru conductoarele (5,6) electrice, iar partea optoelectronică se compune dintr-o sursă laser (11) pulsatoare, ce emite alternativ două radiații electromagnetice pe lungimile de undă de absorbție spectrală specifice glucozei, respectiv, colesterolului, un spectrofotometru (12) miniatural cu detector Diode-Array, pentru interpretarea informațiilor culese din fibra (4) optică, un amplificator (13) electronic, pentru diferența de fază, și un calculator (14) electronic, pentru achiziția datelor și interpretarea combinată a informațiilor spectrale din domeniul spectral NIR cu informațiile spectrale fotoacustice, iar pentru lucrul în condiții de laborator, mai este folosit un stativ (15) prevăzut cu o pârghie (16) de fixare și strângere.