RU2438130C2 - Method for blood cell analysis for glucose content - Google Patents
Method for blood cell analysis for glucose content Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438130C2 RU2438130C2 RU2009145188/15A RU2009145188A RU2438130C2 RU 2438130 C2 RU2438130 C2 RU 2438130C2 RU 2009145188/15 A RU2009145188/15 A RU 2009145188/15A RU 2009145188 A RU2009145188 A RU 2009145188A RU 2438130 C2 RU2438130 C2 RU 2438130C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glucose
- blood
- blood cell
- spectral components
- stockes
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области биомедицинских технологий, в частности к лабораторной диагностике и определению содержания глюкозы в плазме цельной крови и в форменных образований крови на основе анализа изменения спектров комбинационного рассеяния глюкозы в отдельной живой клетке крови и в плазме с помощью конфокального лазерного томографа. Такой метод позволяет оценивать содержание глюкозы не только в крови, но и внутри отдельного эритроцита или лейкоцита, что особенно важно для диагностики и мониторинга сахарного диабета и степени влияния инсулина на проникновение глюкозы через плазматическую мембрану клетки.The invention relates to the field of biomedical technologies, in particular to laboratory diagnostics and determination of glucose in plasma of whole blood and in uniform blood formations based on the analysis of changes in the Raman spectra of glucose in a separate living blood cell and in plasma using a confocal laser tomograph. This method allows you to evaluate the glucose content not only in the blood, but also inside an individual red blood cell or white blood cell, which is especially important for the diagnosis and monitoring of diabetes mellitus and the degree of influence of insulin on the penetration of glucose through the plasma membrane of the cell.
Известен способ определения концентрации глюкозы в крови человека на основе измерения полного электрического сопротивления кожи или одну из составляющих полного электрического сопротивления кожи (см. патент РФ №2230485, МПК А61В 5/053). Способ обеспечивает повышение точности определения концентрации глюкозы в крови человека. Измеряют полное электрическое сопротивление кожи или одну из составляющих полного электрического сопротивления кожи, а концентрацию глюкозы в крови определяют из выражения: 
Данный способ потенциально обладает малой чувствительностью к определению концентрации глюкозы, так как косвенным, использует расчетную формулу, в которую входят трудно определяемые параметры q, а0 и a1, которые учитывают связь концентрации глюкозы с электрическими параметрами кожи, которые сильно зависят от ионного состава жидкости и потоотделения, имеющие очень большой разброс в зондируемых индивидуумах. Кроме того, способ не позволяет измерить содержание глюкозы в клетках крови.This method potentially has little sensitivity to determining glucose concentration, since it indirectly uses a calculation formula that includes hard-to-determine parameters q, and 0 and a 1 , which take into account the relationship of glucose concentration with electrical parameters of the skin, which are highly dependent on the ionic composition of the liquid and sweating, having a very large spread in probed individuals. In addition, the method does not allow the measurement of glucose in blood cells.
Известен способ определения концентрации глюкозы в крови человека и непрерывного мониторинга состояния концентрации глюкозы в крови человека (см. патент РФ №2342071, МПК А61В 5/053). Способ заключается в том, что измеряют электрические передаточные функции посредством двух пар четырехэлектродных датчиков, закрепленных на поверхности тела человека, причем первую пару закрепляют вдоль магистральных кровеносных сосудов, преимущественно конечностей, а вторую пару электродов закрепляют в том же месте ортогонально первой, непрерывно измеряют электрические передаточные функции не только поверхности кожи, но и подкожных тканей, затем обрабатывают измерения четырехэлектродных датчиков по предварительно откалиброванной математической модели, причем модель калибруется путем сравнения результатов предлагаемого способа определения глюкозы в крови человека и любого другого известного метода определения глюкозы в крови человека, после чего вычисляют концентрацию глюкозы в крови человека по полученной автором зависимости.A known method for determining the concentration of glucose in human blood and continuous monitoring of the state of glucose concentration in human blood (see RF patent No. 2342071, IPC AB 5/053). The method consists in measuring electrical transfer functions by means of two pairs of four-electrode sensors fixed to the surface of the human body, the first pair being fixed along the main blood vessels, mainly limbs, and the second pair of electrodes being fixed in the same place orthogonally to the first, and the electric transferring is being continuously measured functions not only of the skin surface, but also of the subcutaneous tissue, then process the measurements of the four-electrode sensors according to a pre-calibrated mathematical model, and the model is calibrated by comparing the results of the proposed method for determining glucose in human blood and any other known method for determining glucose in human blood, and then calculate the concentration of glucose in human blood according to the dependence obtained by the author.
Способ должен обладать малой чувствительностью к определению концентрации глюкозы, так как глюкоза является электрически нейтральной. Ее концентрация в крови на три порядка меньше, чем электролитов в крови и в биотканях. Кроме того, способ не позволяет измерить содержание глюкозы в клетках крови.The method should have little sensitivity to determining glucose concentration, since glucose is electrically neutral. Its concentration in the blood is three orders of magnitude less than electrolytes in the blood and in biological tissues. In addition, the method does not allow the measurement of glucose in blood cells.
Известен способ определения содержания глюкозы в цельной крови (см. патент РФ №2050545, МПК G01N 33/48). Сущность изобретения: проба цельной крови вводится в контакт с реагентом, который посредством химической реакции с глюкозой в пробе приводит к детектируемому изменению концентрации красителя, величина которого определяется как мера содержания глюкозы в пробе. Проба первоначально вводится неразбавленной в микрокювету, имеющую по крайней мере одну полость для приема пробы. Полость внутри предварительно обрабатывается реагентом в сухой форме и химическая реакция протекает в этой полости. Активные компоненты реагента содержат агент гемолиза для воздействия на глюкозу в клетках крови пробы, для возможности определения общего содержания глюкозы, а также агенты, принимающие участие в химической реакции и обеспечивающие изменение концентрации красителя в диапазоне длин волн вне диапазона абсорбции гемоглобина крови. Измерение абсорбции проводится в названном диапазоне длин волн непосредственно на пробе в кювете.A known method for determining the glucose content in whole blood (see RF patent No. 2050545, IPC G01N 33/48). The inventive whole blood sample is brought into contact with a reagent, which through a chemical reaction with glucose in the sample leads to a detectable change in the concentration of the dye, the value of which is defined as a measure of the glucose content in the sample. The sample is initially introduced undiluted into a microcuvette having at least one cavity for receiving the sample. The cavity inside is pre-treated with the reagent in dry form and a chemical reaction proceeds in this cavity. The active components of the reagent contain a hemolysis agent for influencing glucose in the blood cells of the sample, for the possibility of determining the total glucose content, as well as agents participating in the chemical reaction and providing a change in the dye concentration in the wavelength range outside the range of hemoglobin absorption in the blood. The absorption measurement is carried out in the named wavelength range directly on the sample in the cell.
Данный метод обладает малой чувствительностью, так как характерный ИК спектр поглощения глюкозы, где не сказывается поглощение гемоглобина, соответствует области 1,5 микрон и перекрывается с резонансным пиком поглощения воды в области 1.45 микрон, при этом концентрация воды на три порядка больше. Кроме того, для измерения необходимо вызывать гемолиз клеток крови, чтобы измерить поглощения, и соответственно способ не позволяет измерить содержание глюкозы в клетках крови.This method has low sensitivity, since the characteristic IR absorption spectrum of glucose, where hemoglobin absorption does not affect, corresponds to the region of 1.5 microns and overlaps with the resonant peak of water absorption in the region of 1.45 microns, while the water concentration is three orders of magnitude higher. In addition, for measurement, it is necessary to cause hemolysis of blood cells in order to measure absorption, and accordingly, the method does not allow to measure the glucose content in blood cells.
Известен способ определения концентрации глюкозы в крови человека (см. патент США №7,353,055, МПК А61В 5/00), основанный на интерферометрическом измерении сдвига фаз когерентных пучков при зондировании глюкозы в крови.A known method for determining the concentration of glucose in human blood (see US patent No. 7,353,055, IPC AB 5/00), based on interferometric measurement of the phase shift of coherent beams when sensing glucose in the blood.
Однако данный способ обладает большой погрешностью, связанной малой концентрацией глюкозы в крови и соответственно небольшим изменением показателя преломления соответствующего сдвига фаз по сравнению с вкладом плазмы крови. Кроме того, эффекты динамического рассеяния на форменных образованиях крови будут приводить к значительным флуктуациям показателя преломления и зашумлению интерференционного сигнала.However, this method has a large error associated with a low concentration of glucose in the blood and, accordingly, a small change in the refractive index of the corresponding phase shift compared with the contribution of blood plasma. In addition, the effects of dynamic scattering on shaped blood formations will lead to significant fluctuations in the refractive index and noise interference signal.
Известен способ определения уровня глюкозы в крови на основе тест-полоски с реагентом (см. заявку на изобретение РФ №97105194, МПК G01N 33/66, G01N 33/52). Тест-полоска с реагентом для использования в устройстве для определения концентрации глюкозы в образце цельной крови, содержащем оптические средства детектирования интенсивности света на длинах волн около 635 нм и около 700 нм, отраженного от, по крайней мере, части матрицы, расположенной вблизи одного из краев полоски, отличающаяся тем, что эта матрица содержит (а) поверхность приема образца для приема образца цельной крови и прохождения его части в направлении поверхности тестирования, противоположной ей, поверхность тестирования, имеющую такой коэффициент отражения на длине волны примерно 700 нм, что, когда поверхность тестирования становится влажной, происходит изменение, которое по существу эквивалентно такому изменению, вызванному поглощением гемоглобина в крови, (b) структуру, которая селективно замедляет прохождение эритроцитов через матрицу и минимизирует разрушение клеток в матрице, отчего любая часть образца, которая является видимой с поверхности тестирования, не поглощает свет в какой-нибудь заметной степени на длине волны около 700 нм, и (с) реагент для индикации концентрации глюкозы путем создания на поверхности тестирования изменения коэффициента отражения на длине волны около 635 нм.A known method for determining the level of glucose in the blood based on a test strip with a reagent (see application for invention of the Russian Federation No. 97105194, IPC G01N 33/66, G01N 33/52). A test strip with a reagent for use in a device for determining the glucose concentration in a whole blood sample containing optical means for detecting light intensity at wavelengths of about 635 nm and about 700 nm, reflected from at least a portion of the matrix located near one of the edges strips, characterized in that this matrix contains (a) a sample receiving surface for receiving a whole blood sample and passing part thereof in the direction of the test surface opposite to it, a test surface having such a reflection coefficient at a wavelength of approximately 700 nm, such that when the test surface becomes wet, a change occurs that is essentially equivalent to such a change caused by the absorption of hemoglobin in the blood, (b) a structure that selectively slows the passage of red blood cells through the matrix and minimizes destruction cells in the matrix, which is why any part of the sample that is visible from the test surface does not absorb light to any noticeable extent at a wavelength of about 700 nm, and (c) a reagent for indicating and glucose concentration by creating on the test surface changes in the reflection coefficient at a wavelength of about 635 nm.
Однако данный метод не позволяет оценить содержание глюкозы в клетках крови.However, this method does not allow to evaluate the glucose content in blood cells.
Наиболее близким является неинвазивный способ определения концентрации глюкозы в крови человека (см. патент РФ №2295915, МПК А61В 5/1455). Способ осуществляют путем облучения лазерным лучом зоны максимального скопления кровеносных сосудов на слизистой оболочке, приема и аппаратурного преобразования, посредством выделения ориентации вектора поляризации и интенсивности отраженного излучения и расчета по ним концентрации вещества в крови. Для облучения используют лазерный луч с «нулевой поляризацией» и длиной волны в диапазоне 0,5 мкм - 2,1 мкм. Предварительно настраивают анализатор-поляроид на точки локального поглощения лазерного излучения в слизистой ткани определяемых веществ, фиксируют изменения ориентации вектора поляризации отраженного излучения в точках локального поглощения лазерного излучения по углу его поворота и судят о концентрации вещества по величине угла поворота вектора поляризации. Использование изобретения позволяет повысить точность измерения и расширить число определяемых веществ.The closest is a non-invasive method for determining the concentration of glucose in human blood (see RF patent No. 2295915, IPC AB 5/1455). The method is carried out by irradiating with a laser beam the zone of maximum congestion of blood vessels on the mucous membrane, receiving and instrumental conversion, by highlighting the orientation of the polarization vector and the intensity of the reflected radiation and calculating the concentration of the substance in the blood from them. For irradiation using a laser beam with "zero polarization" and a wavelength in the range of 0.5 microns - 2.1 microns. The polaroid analyzer is preliminarily tuned to the points of local absorption of laser radiation in the mucous tissue of the substances being determined, the changes in the orientation of the polarization vector of the reflected radiation at the points of local absorption of laser radiation are recorded by the angle of rotation and the substance concentration is determined by the angle of rotation of the polarization vector. The use of the invention improves the accuracy of the measurement and expand the number of defined substances.
Однако данный способ обладает малой точностью, так как кровеносные сосуды, например, в дерме находятся на глубине порядка миллиметра от рогового слоя кожи. При распространении линейно-поляризованного света в поверхностных слоях кожи, обладающих анизотропией, сильно изменяющейся от пространственных областей зондирования, должно приводить к неоднозначной интерпретации результатов измерения при наличии или отсутствии крови, не говоря уже о влиянии глюкозы в крови, концентрация которой на три порядка меньше, например, гемоглобина.However, this method has low accuracy, since the blood vessels, for example, in the dermis are at a depth of the order of a millimeter from the stratum corneum. When linearly polarized light propagates in the surface layers of the skin, which have anisotropy that varies greatly from the spatial sensing regions, it should lead to an ambiguous interpretation of the measurement results in the presence or absence of blood, not to mention the effect of glucose in the blood, the concentration of which is three orders of magnitude lower, for example, hemoglobin.
Целью изобретения является возможность определения содержания глюкозы не только в плазме крови, но и неинвазивное измерение глюкозы внутри отдельно выбранной живой любой клетки крови, включая эритроциты, лимфоциты, моноциты, тромбоциты и другие клеточные форменные образования крови. Такой способ должен позволить определить эффективность проникновения глюкозы через плазматическую мембрану живой клетки под действием, например, гормона инсулина или различных лекарств и исследовать динамику изменения глюкозы в нормальных и патологических клетках крови.The aim of the invention is the ability to determine the glucose content not only in the blood plasma, but also a non-invasive measurement of glucose inside a separately selected living any blood cell, including red blood cells, lymphocytes, monocytes, platelets and other cellular blood formations. Such a method should make it possible to determine the efficiency of glucose penetration through the plasma membrane of a living cell under the influence of, for example, the hormone insulin or various drugs and to study the dynamics of glucose changes in normal and abnormal blood cells.
Способ определения содержания глюкозы в плазме и клетках крови, включающий контактный забор пробы артериальной цельной крови пациента, неинвазивное зондирование пробы крови в кювете оптическим излучением видимого или ближнего ИК диапазона, измерение интенсивности отраженного назад оптического излучения, согласно решению в качестве оптического зондирующего излучения используют лазерный пучок, который пространственно фокусируют в отдельную выбранную клетку крови (эритроцит, лимфоцит, тромбоцит) или плазму крови, при этом длина волны излучения лазера выбирается в диапазоне 570-1100 нм, не попадающем в спектральную полосу поглощения гемоглобина и воды, измеряется спектр комбинационного рассеяния в спектральном диапазоне со стоксовым частотным сдвигом от 100 см-1 до 3200 см-1 из внутреннего фиксированного объема клеток крови или плазмы крови, определяемого конфокальным объемом, задаваемым диаметром сопряженных микродиафрагм, предварительно измеряют спектр комбинационного рассеяния глюкозы, гемоглобина и воды при концентрациях, типичных содержанию в плазме крови и внутри эритроцита, выбирают стоксовые спектральные компоненты в спектре комбинационного рассеяния, соответствующие характерным резонансным колебаниям молекул глюкозы, приходящиеся на минимум стоксовых спектральных компонент комбинационного рассеяния гемоглобина и воды, измеряют амплитуду стоксовых спектральных компонент глюкозы и по сравнению с амплитудами стоксовых спектральных компонент калибровочной кривой комбинационного рассеяния глюкозы, полученной при известной концентрации раствора глюкозы, определяют содержание глюкозы в плазме крови или отдельных клетках крови.A method for determining the glucose content in plasma and blood cells, including contact sampling of a patient’s arterial whole blood, non-invasive sensing of a blood sample in a cuvette with optical radiation of the visible or near infrared range, measuring the intensity of the back-reflected optical radiation, according to the solution, a laser beam is used as an optical probe radiation which is spatially focused into a single selected blood cell (red blood cell, lymphocyte, platelet) or blood plasma, while the wavelength laser radiation is selected in the range 570-1100 nm, which does not fall into the spectral absorption band of hemoglobin and water, the Raman spectrum is measured in the spectral range with a Stokes frequency shift of 100 cm -1 to 3200 cm -1 from the internal fixed volume of blood cells or blood plasma determined by the confocal volume specified by the diameter of the conjugated microdiaphragms, the Raman spectrum of glucose, hemoglobin and water is preliminarily measured at concentrations typical of the content in the blood plasma and inside erythrocyte, select the Stokes spectral components in the Raman spectrum corresponding to the characteristic resonant vibrations of glucose molecules, which are the minimum of the Stokes spectral components of the Raman scattering of hemoglobin and water, measure the amplitude of the Stokes spectral components of glucose and compare with the amplitudes of the Stokes spectral components of the calibration curve of Raman glucose, obtained at a known concentration of glucose solution, determine the glucose content in the pl Blood pressure or individual blood cells.
Для анализа используют микропробу цельной крови с объемом не более 10 мкл.For analysis, a microbial sample of whole blood with a volume of not more than 10 μl is used.
Основное преимущество предлагаемого неинвазивного способа определения глюкозы внутри живого эритроцита и лимфоцита или тромбоцита цельной крови это возможность исследования динамики проникновения глюкозы через плазматическую мембрану клетку под действием инсулина или других гормонов или лекарств.The main advantage of the proposed non-invasive method for determining glucose inside a living red blood cell and a whole blood lymphocyte or platelet is the possibility of studying the dynamics of glucose penetration through the plasma membrane of a cell under the action of insulin or other hormones or drugs.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа для определения содержания глюкозы в эритроцитах цельной крови.Figure 1 presents a block diagram of a device for implementing the proposed method for determining the glucose content in red blood cells of whole blood.
Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:
1 - клетка (эритроцит) в плазме цельной крови;1 - a cell (erythrocyte) in the plasma of whole blood;
2 - покровное стекло на X-Y препаратоводителе;2 - coverslip on an X-Y preparation;
3 - микрообъектив с фокусным расстоянием, перестраиваемым по глубине образца;3 - a micro lens with a focal length, tunable to the depth of the sample;
4 - делительное зеркало;4 - dividing mirror;
5, 9 - сопряженные микродиафрагмы;5, 9 - conjugate microdiaphragms;
6 - узкополосный резонансный оптический фильтр, поглощающий только лазерное излучение;6 - narrow-band resonant optical filter that absorbs only laser radiation;
7, 10 - фокусирующие линзы;7, 10 - focusing lenses;
8 - отражательная дифракционная решетка;8 - reflective diffraction grating;
11 - ПЗС матрица или линейка фотодетекторов;11 - CCD array or line of photo detectors;
12 - персональный компьютер;12 - personal computer;
13 - лазер с определенной длиной волны, вызывающий комбинационное рассеяние в плазме или клетках крови.13 - a laser with a specific wavelength, causing Raman scattering in plasma or blood cells.
На фиг.2 представлен спектр комбинационного рассеяния (КР) глюкозы в физрастворе с концентрацией 1 мкг/мл, типичной для содержания глюкозы в плазме крови человека, измеренный с помощью установки, указанной на фиг.1 при использовании He-Ne лазера с длиной волны 633 нм. Масштаб по оси абсцисс (частотный сдвиг)·103 см-1, по оси ординат относительная интенсивность КР.Figure 2 shows the Raman spectrum (Raman) of glucose in saline with a concentration of 1 μg / ml, typical for the glucose content in human blood plasma, measured using the installation indicated in figure 1 when using a He-Ne laser with a wavelength of 633 nm The scale along the abscissa axis (frequency shift) · 10 3 cm -1 , the relative intensity along the ordinate axis.
На фиг.3 представлен спектр комбинационного рассеяния гемоглобина с концентрацией 130 мкг/мл. типичной для содержания гемоглибина в эритроцитах крови, измеренный с помощью установки, указанной на фиг.1, при использовании He-Ne лазера с длиной волны 633 нм. Масштаб по оси абсцисс (частотный сдвиг) 103 см-1, по оси ординат относительная интенсивность КР.Figure 3 presents the Raman spectrum of hemoglobin with a concentration of 130 μg / ml. typical for the content of hemoglybin in red blood cells, measured using the installation indicated in figure 1, using a He-Ne laser with a wavelength of 633 nm. The scale along the abscissa axis (frequency shift) is 10 3 cm -1 , and the relative intensity of Raman scattering along the ordinate axis.
На фиг.4 представлен спектр локального комбинационного рассеяния отдельного эритроцита из микрокапли (10 мкл) цельной капиллярной крови человека, измеренный с помощью установки, указанной на фиг.1 при использовании He-Ne лазера с длиной волны 633 нм при режиме неинвазивного зондирования (зондирующая лазерная мощность W=2 мВт, время измерения КР спектра τ=0.1 сек); Масштаб по оси абсцисс (частотный сдвиг)·103 см-1, по оси ординат относительная интенсивность КР.Figure 4 presents the spectrum of local Raman scattering of an individual red blood cell from a microdrop (10 μl) of human whole capillary blood, measured using the setup indicated in figure 1 when using a He-Ne laser with a wavelength of 633 nm in non-invasive sounding mode (probe laser power W = 2 mW, Raman spectrum measurement time τ = 0.1 sec); The scale along the abscissa (frequency shift) · 103 cm -1 , the relative intensity along the ordinate.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
В качестве возбуждающего комбинационное рассеяние в плазме цельной крови 1 и форменных образованиях (эритроцитах, лейкоцитах) используется лазерное излучение 13 с длиной волны из диапазона 570-1100 нм, не попадающее в полосу поглощения хромофоров клетки (гемоглобина) и воды. Лазерное излучение, прошедшее фокусирующую линзу 10, микродиафрагму 9 с помощью перестраиваемого микрообъектива 3 фокусируется на определенную глубину выбранного эритроцита или лейкоцита либо в плазму крови в капле цельной крови на покровном стекле, предварительно обработанном антикоагулянтом (трилон В, гепарин), а в поперечном сечении настройка осуществляется с помощью на X-Y препаратоводителя 2. Использование двух сопряженных микродиафрагм 5, 9 и делительного зеркала 4 позволяет измерить обратно-отраженное оптическое излучение из дифракционного микрообъема, меньшего объема клеток крови и определяемого диаметром сопряженных диафрагмам. С помощью узкополосного резонансного оптического фильтра 6 из отраженного назад оптического излучения селективно поглощается узкополосным резонансным фильтром только лазерное излучение, а рассеянное молекулами и сдвинутое по частоте относительно лазерной на величину, определяемую характерными частотами колебаний молекул и прошедшее узкополосный резонансный оптический фильтр 6, в виде оптического параллельного пучка, сформированного фокусирующей линзой 10, попадает на отражательную дифракционную решетку 8, с помощью которой происходит однозначное преобразование частотного спектра в угловой, а измерение спектра комбинационного рассеяния осуществляется с помощью ПЗС матрицы или линейки фотодетекторов 11 со встроенной АЦП и персонального компьютера 12. С помощью предлагаемого метода предварительно производится калибровка, включающая измерение спектра комбинационного рассеяния глюкозы в физрастворе с концентрацией, типичной для плазмы крови (1 мг/мл) (Фиг.2), измерение гемоглобина с типичной концентрацией его содержания в эритроцитах (130 мг/мл) (Фиг.3) и аналогично спектр КР для физраствора. В спектрах комбинационного рассеяния находят спектральные компоненты, соответствующие максимуму спектральных компонент глюкозы в диапазоне частот, соответствующих минимуму спектральных компонент от гемоглобина и воды (например, в спектральной области 1000-1200 см-1) и по амплитуде спектральных компонент КР глюкозы в плазме крови или клетках крови определяют ее концентрацию, сравнивая амплитуду соответствующих спектральных компонентов с КР глюкозы в физрастворе с известной концентрацией.
В заключении следует отметить потенциальные возможности апробированного метода. Известно, что средний объем эритроцита человека составляет 80-95 мкм3 с содержанием гемоглобина 25-34 пг, а анализируемый конфокальный объем при зондировании, например, на длине волны видимого диапазона составляет 0.5 мкм3, поэтому становится возможным достижение степени внутриклеточной локальности более чем на два порядка.In conclusion, it should be noted the potential capabilities of the tested method. It is known that the average human red blood cell volume is 80-95 μm 3 with a hemoglobin content of 25-34 pg, and the analyzed confocal volume during probing, for example, at a wavelength of the visible range is 0.5 μm 3 , so it becomes possible to achieve a degree of intracellular locality by more than two orders.
На фиг.5 представлен спектр локального комбинационного рассеяния отдельного лейкоцита из микрокапли (10 мкл) цельной капиллярной крови человека, измеренный с помощью установки, указанной на фиг.1 при использовании He-Ne лазера с длиной волны 633 нм при режиме неинвазивного зондирования (зондирующая лазерная мощность W=2 мВт, время измерения КР спектра τ=0.1 сек); масштаб по оси абсцисс (частотный сдвиг) 103 см-1, по оси ординат относительная интенсивность КР. В отличие от эритроцитов КР спектр отдельного лейкоцита не содержит характерных резонансных пиков, обусловленных молекулами гемоглобина, но наблюдаются спектральные компоненты молекул воды. При этом в спектральной области 500-1500 см-1 наблюдается минимальная амплитуда спектральных компонент от лейкоцита. Поэтому в этой области спектра можно обнаружить резонансные пики, связанные с молекулами глюкозы. В отличие от известных способов определения глюкозы в крови заявляемый способ позволяет исследовать содержание глюкозы в отдельной клетке крови и, потенциально, оценить динамику диффузии глюкозы через мембрану живой клетки под действием гормонов (инсулина или глюкагона), что крайне важно для разработки эффективных методов лечения диабета.Figure 5 presents the spectrum of local Raman scattering of a single white blood cell from a microdrop (10 μl) of human whole capillary blood, measured using the setup indicated in figure 1 when using a He-Ne laser with a wavelength of 633 nm in non-invasive sounding mode (probe laser power W = 2 mW, Raman spectrum measurement time τ = 0.1 sec); the scale along the abscissa axis (frequency shift) is 10 3 cm -1 , and the relative intensity of Raman scattering along the ordinate axis. Unlike red blood cells, the spectrum of a single white blood cell does not contain characteristic resonance peaks due to hemoglobin molecules, but the spectral components of water molecules are observed. Moreover, in the spectral region of 500-1500 cm -1 there is a minimum amplitude of the spectral components from the white blood cell. Therefore, resonance peaks associated with glucose molecules can be detected in this spectral region. In contrast to the known methods for determining blood glucose, the claimed method allows one to study the glucose content in an individual blood cell and, potentially, evaluate the dynamics of glucose diffusion through a living cell membrane under the influence of hormones (insulin or glucagon), which is extremely important for the development of effective methods of treating diabetes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145188/15A RU2438130C2 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Method for blood cell analysis for glucose content |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145188/15A RU2438130C2 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Method for blood cell analysis for glucose content |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009145188A RU2009145188A (en) | 2011-06-20 |
| RU2438130C2 true RU2438130C2 (en) | 2011-12-27 |
Family
ID=44737348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009145188/15A RU2438130C2 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Method for blood cell analysis for glucose content |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2438130C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575568C2 (en) * | 2014-07-02 | 2016-02-20 | Автономная некоммерческая организация "Институт биомедицинских проблем" (АНО "ИБП") | Device to define content of glucose in blood |
| RU2623299C2 (en) * | 2012-02-28 | 2017-06-23 | Конинклейке Филипс Н.В. | Device for skin treatment based on energy |
-
2009
- 2009-12-08 RU RU2009145188/15A patent/RU2438130C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СОБОЛЕВ А.С. Как измеряют подвижность макромолекул в живых клетках // Соросовский образовательный журнал. 2000, №4, т.6, с.2-6. FIRDOUS SH. et al. Polarized Mueller matrix analytical model for glucose measurement in vitro. Tur J Med. Sci, 2005, V.35, p.149-155. [найдено в Интернете 09.09.2010]. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623299C2 (en) * | 2012-02-28 | 2017-06-23 | Конинклейке Филипс Н.В. | Device for skin treatment based on energy |
| RU2575568C2 (en) * | 2014-07-02 | 2016-02-20 | Автономная некоммерческая организация "Институт биомедицинских проблем" (АНО "ИБП") | Device to define content of glucose in blood |
| RU2793540C1 (en) * | 2022-05-19 | 2023-04-04 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Portable device and method for non-invasive measurement of blood elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009145188A (en) | 2011-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6630673B2 (en) | Non-invasive sensor capable of determining optical parameters in a sample having multiple layers | |
| US6615061B1 (en) | Optical sensor having a selectable sampling distance for determination of analytes | |
| JP4393705B2 (en) | Noninvasive optical sensor with control of tissue temperature | |
| US7020506B2 (en) | Method and system for non-invasive determination of blood-related parameters | |
| US7430445B2 (en) | Noninvasive blood analysis by optical probing of the veins under the tongue | |
| JP3212996B2 (en) | Apparatus for measuring blood glucose level in a living body | |
| JP2001524342A (en) | Multiple sensors and usage | |
| KR20020043458A (en) | Method and apparatus for non-invasive blood analyte measurement | |
| US8843186B2 (en) | Non-invasive reagentless glucose determination | |
| JPH11508033A (en) | Raman spectroscopy apparatus and method for analysis of blood gases and analytes | |
| CN101194828B (en) | Nondestructive optics detecting device for Eye aqueous glucose concentration | |
| Losoya-Leal et al. | State of the art and new perspectives in non-invasive glucose sensors | |
| Poddar et al. | Non-invasive glucose monitoring techniques: A review and current trends | |
| Bashkatov et al. | Measurement of glucose diffusion coefficients in human tissues | |
| Wu et al. | A new generation of sensors for non-invasive blood glucose monitoring | |
| Gusev et al. | Study of glucose concentration influence on blood optical properties in THz frequency range | |
| Pleitez et al. | Infrared reflectometry of skin: Analysis of backscattered light from different skin layers | |
| RU2438130C2 (en) | Method for blood cell analysis for glucose content | |
| Wood et al. | Towards noninvasive glucose sensing using polarization analysis of multiply scattered light | |
| Bazaev et al. | Noninvasive methods for blood glucose measurement | |
| Kikuchi et al. | Goniometric examination of diffuse reflectance of a skin phantom in the wavelength range from 400 to 1600 nm | |
| Gusev et al. | Terahertz Time-Domain Spectroscopy in the Assessment of Diabetic Complications | |
| Padmanabhan et al. | Deep Tissue Sensing of Chiral Molecules using Polarization Enhanced Photoacoustics | |
| Kinnunen | Comparison of optical coherence tomography, the pulsed photoacoustic technique, and the time-of-flight technique in glucose measurements in vitro | |
| Ozana et al. | 11 Noninvasive Photonic Sensing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161209 |