RU2518134C2 - Способ определения концентрации глюкозы в крови человека - Google Patents

Способ определения концентрации глюкозы в крови человека Download PDF

Info

Publication number
RU2518134C2
RU2518134C2 RU2012106461/14A RU2012106461A RU2518134C2 RU 2518134 C2 RU2518134 C2 RU 2518134C2 RU 2012106461/14 A RU2012106461/14 A RU 2012106461/14A RU 2012106461 A RU2012106461 A RU 2012106461A RU 2518134 C2 RU2518134 C2 RU 2518134C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
increment
electrodes
human body
concentration
glucose
Prior art date
Application number
RU2012106461/14A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012106461A (ru
Inventor
Евгений Львович Соколов
Андрей Анатольевич Чечик
Владимир Юрьевич Елоховский
Original Assignee
Хилби Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to RU2012106461/14A priority Critical patent/RU2518134C2/ru
Application filed by Хилби Корпорейшн filed Critical Хилби Корпорейшн
Priority to PCT/RU2013/000144 priority patent/WO2013125987A1/ru
Priority to JP2014558712A priority patent/JP6063487B2/ja
Priority to CN201380015903.0A priority patent/CN104302229B/zh
Priority to KR1020147026561A priority patent/KR101687465B1/ko
Priority to MYPI2014002455A priority patent/MY164409A/en
Priority to EP13751962.5A priority patent/EP2818108B1/en
Priority to ES13751962.5T priority patent/ES2637417T3/es
Publication of RU2012106461A publication Critical patent/RU2012106461A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2518134C2 publication Critical patent/RU2518134C2/ru
Priority to US14/466,570 priority patent/US20150073242A1/en
Priority to HK15105071.4A priority patent/HK1204537A1/xx
Priority to US15/787,432 priority patent/US10667728B2/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0537—Measuring body composition by impedance, e.g. tissue hydration or fat content
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1468—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means
    • A61B5/1473—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области медицины. Для определения концентрации глюкозы в крови человека, последовательно, через заданные интервалы времени измеряют значения импеданса участка тела человека на высокой частоте и низкой частоте с использованием закрепленных на теле человека и разнесенных относительно друг друга электродов. На основе измеренного значения импеданса на высокой частоте получают оценку объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, а на основе измеренного значения импеданса на низкой частоте получают оценку объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами. Определяют величину приращения метаболической составляющей упомянутого объема внеклеточной жидкости, связанной с синтезом и утилизацией энергоносителей в организме человека, путем определения приращения упомянутой оценки объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, по сравнению с предыдущим измерением, определения приращения упомянутой оценки объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, по сравнению с предыдущим измерением и последующего вычисления разницы между упомянутым приращением оценки объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, и упомянутым приращением оценки объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами. Определяют величину приращения концентрации глюкозы в крови человека путем нормировки упомянутой величины упомянутого приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости, а концентрацию глюкозы в крови человека определяют путем суммирования упомянутой величины приращения концентрации глюкозы со значением концентрации глюкозы в крови, определенном на предыдущем этапе измерений. При этом концентрацию глюкозы на первом интервале времени определяют путем суммирования упомянутого приращения концентрации глюкозы в крови человека, полученного на первом интервале времени, с начальным значением концентрации глюкозы Способ позволяет непрерывно и неинвазивно определять концентрацию глюкозы в крови человека с высокой точностью. 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способам медицинского обследования человека нехирургическими методами, а именно к определению концентрации глюкозы в крови человека на основе измерения электрического сопротивления части тела.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны неинвазивные методы измерения концентрации глюкозы в крови человека, основанные на измерении полного электрического сопротивления (импеданса) части тела человека или составляющих импеданса.
Например, известен способ индикации содержания сахара в крови [патент RU 2073242, G01N 33/4, 1997], при котором об уровне содержания сахара в крови пациента судят по изменению диэлектрической проницаемости пальца, помещенного в электрическое поле преобразователя.
Известен также способ контроля количества сахара в крови человека [патент RU 2088927, G01N 33/49, 1997], при котором измерение производят посредством изменения реактивного сопротивления колебательных контуров, включенных во вторичные цепи высокочастотного генератора, путем непосредственного воздействия человеком на элементы колебательных контуров. При этом количество сахара в крови определяют по изменению тока во вторичных цепях высокочастотного генератора.
Известен способ [патент US 5792668, G01N 27/00, 1998], при котором осуществляют спектральный анализ отраженного от тела человека или проходящего через него высокочастотного излучения. Измеряемым параметром является фазовый сдвиг между падающей и отраженной или прошедшей волнами, который характеризует реактивную составляющую сопротивления тела. По измеренным параметрам фазового спектра судят о концентрации находящихся в крови веществ, в частности концентрации глюкозы.
Известен способ, реализуемый устройством, описанным в свидетельстве на полезную модель RU 9703, А61В 5/00, 1999. В данном устройстве измерение концентрации глюкозы в крови основано на измерении полного сопротивления участка тела человека на двух частотах, определении емкостной составляющей сопротивления тела человека и преобразовании полученного значения емкостной составляющей в значение концентрации глюкозы в крови больного.
Известен способ измерения концентрации глюкозы в крови неинвазивным методом [патент US 6517482, А61В 5/00, 2003]. Способ основан на измерении сопротивления между двумя электродами на множестве частот и последующем определении концентрации глюкозы на основе измеренных значений.
Известен способ определения концентрации глюкозы в крови неинвазивным методом путем измерения электрических передаточных функций посредством двух пар четырехэлектродных датчиков [патент RU 2342071, А61В 5/053, 2008]. Концентрация глюкозы в крови определяется по предварительно заданной математической модели.
Известен также способ определения концентрации глюкозы в крови [патент US 7050847, А61В 5/00, 2006], при котором измеряют импеданс участка тела человека с помощью датчиков на различных частотах. На высоких частотах значение импеданса связано с объемом жидкости в тканях организма, а на низких частотах - с объемом внеклеточной жидкости. По измеренным значениям определяют параметры биологических жидкостей в организме, по которым судят о концентрации глюкозы в крови.
Однако рассмотренные способы обладают общим недостатком: получаемая оценка концентрации глюкозы в крови человека значительно уступает точности измерений, проведенных прямыми - инвазивными методами. В то же время инвазивные методы, требующие взятия пробы крови, явно уступают неинвазивным с точки зрения удобства и безопасности.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание неинвазивного способа непрерывного определения концентрации глюкозы в крови человека, обладающего более высокой точностью в сравнении с известными неинвазивными способами.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявляемый способ определения концентрации глюкозы в крови человека характеризуется тем, что последовательно через заданные интервалы времени:
измеряют значения импеданса участка тела человека на высокой частоте и низкой частоте с использованием закрепленных на теле человека и разнесенных относительно друг друга электродов,
на основе измеренного значения импеданса на высокой частоте получают оценку объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами,
на основе измеренного значения импеданса на низкой частоте получают оценку объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами,
затем определяют величину приращения метаболической составляющей упомянутого объема внеклеточной жидкости, связанной с синтезом и утилизацией энергоносителей в организме человека, путем определения приращения упомянутой оценки объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, по сравнению с предыдущим измерением, определения приращения упомянутой оценки объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, по сравнению с предыдущим измерением и последующего вычисления разницы между упомянутым приращением оценки объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, и упомянутым приращением оценки объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами,
определяют величину приращения концентрации глюкозы в крови человека путем нормировки упомянутой величины упомянутого приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости,
а концентрацию глюкозы в крови человека определяют путем суммирования упомянутой величины приращения концентрации глюкозы со значением концентрации глюкозы в крови, определенном на предыдущем этапе измерений,
при этом концентрацию глюкозы на первом интервале времени определяют путем суммирования упомянутого приращения концентрации глюкозы в крови человека, полученного на первом интервале времени, с начальным значением концентрации глюкозы.
Физическая основа способа заключается в измерении объема жидкости участка тела человека. Вода в организме человека составляет до 70% его веса. При этом она не образует единого пространства, а распределена в тканях организма. Границами раздела жидкости являются стенки сосудов и мембраны клеток, из которых состоят все ткани организма. Принято различать три водных пространства: внутриклеточную жидкость, внутрисосудистую жидкость (жидкость плазмы крови) и межклеточную жидкость (жидкость, которая заполняет межклеточное пространство).
Внутриклеточная жидкость или жидкость, заключенная внутри клеток тканей и эритроцитов крови, составляет примерно 30-40% массы тела человека.
Внутрисосудистая и межклеточная жидкости образуют пространство внеклеточной жидкости, которая составляют около 20% массы тела человека.
В каждой из этих жидкостей присутствуют вещества, предназначенные для поддержания жизни клеток или продукты их жизнедеятельности, которые подлежат удалению или переработке внутри организма. Эти вещества в процессе жизнедеятельности организма перемещаются через клеточную мембрану из одного пространства в другое. Одной из движущих сил этого переноса является осмотическое давление, которое зависит от перепада концентрации веществ по разные стороны мембраны.
В состоянии покоя наблюдается динамическое равновесие процессов обмена в организме. Появление градиента концентрации осмотического давления, например, с поступлением глюкозы из желудочно-кишечного тракта после приема пищи заставляет воду перемещаться через клеточную мембрану в направлении пространства с более высокой концентрацией растворенных в нем веществ. При этом объемы водных секторов изменяются. Но затем включаются регуляторные механизмы, которые стремятся восстановить нарушенное равновесие между этими пространствами. То есть изменение объемов водных пространств организма имеет характерные (циклические) особенности. Эти особенности можно использовать в качестве индикатора характера метаболических процессов в организме, например увеличение концентрации глюкозы в крови после приема пищи.
Основа способа заключается в формировании оценки увеличения или уменьшения концентрации глюкозы в крови по динамике объемов его водных пространств, которую оценивают в ходе периодических измерений значений импеданса участка тела человека.
В частных случаях реализации способа выполняют следующие операции.
В начале измерений производится определение начального значения концентрации глюкозы в крови, которое производят другим - альтернативным методом, неинвазивным или инвазивным. Это абсолютное значение индивидуально для каждого человека и определяет не только характер динамики изменения концентрации глюкозы, но и ее абсолютные значения в разные периоды жизнедеятельности человека.
В частности, для измерения импеданса участка тела человека могут быть использованы по меньшей мере два электрода, установленных на некотором расстоянии друг от друга, причем предпочтительно установить электроды на периферийных участках тела, например на руке или на пальце.
Измерения импеданса участка тела человека на высокой и низкой частотах производят с интервалом времени от 1 секунды до 10 минут, при этом для удобства аппаратной реализации способа интервалы времени выбирают одинаковыми.
Дополнительно во время измерений фиксируют момент приема пищи, и этот факт используют для коррекции показателей динамики поступления глюкозы в организм человека.
В частности, при осуществлении настоящего способа на основе значений импеданса участка тела человека, измеренных на высокой и низкой частотах периодически в моменты времени tk, определяют следующие параметры:
1) объем жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами Wsum(tk), определяют по формуле:
W sum (t k ) = A ⋅ L 2 / Z H F ( t k ) ,
Figure 00000001
где: L - расстояние между электродами;
ZHF(tk) - значение импеданса участка тела человека, измеренного на высокой частоте HF в момент времени;
A - калибровочный коэффициент, определяемый по формуле:
A=Vsum·ZHF/L2,
где: Vsum - предварительно полученное значение объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами;
ZHF - предварительно полученное значение импеданса участка тела человека на высокой частоте HF;
2) объем внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами Wout(tk), определяют по формуле:
Wout(tk)=B·L2/ZLF(tk),
где: ZLF(tk) - значение импеданса участка тела человека, измеренного на низкой частоте LF в момент времени tk.
B - калибровочный коэффициент, определяемый по формуле:
B=Vout·ZLF/L2;
где: Vout - предварительно полученное значение объема внеклеточной жидкости, содержащейся в участке тела человека между электродами;
ZLF - предварительно полученное значение импеданса участка тела человека на низкой частоте LF;
3) величину приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости ΔWosm(tk) определяют по формуле:
ΔWosm(tk)=[Wsum(tk-1)-Wsum(tk)]-Ka[wout(tk-1)-Wout(tk)],
где: Wsum(tk-1) - объем жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, для предыдущего измерения в момент времени tk-1;
Wout(tk-1) - объем внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, для предыдущего измерения в момент времени tk-1;
Ка - коэффициент, зависящий от значения гематокрита человека и который выбирают в диапазоне от 1,2 до 2,1;
4) величину приращения концентрации глюкозы в крови человека ΔG(tk) определяют как:
ΔG(tk)=ΔWosm(tk)-KE·KPR/Kg,
где: Kg - коэффициент нормировки, который выбирают в диапазоне от 0,005 л2 ммоль-1 до 0,006 л2 ммоль-1.
КЕ - коэффициент, зависящий от приема пищи, причем при определении концентрации глюкозы в крови человека до приема пищи значение КЕ выбирают в диапазоне от 0,23 до 0,4, а при определении концентрации глюкозы в крови человека после приема пищи значение КЕ выбирают в диапазоне от 0,6 до 1,0;
KPR - коэффициент, используемый при определении концентрации глюкозы в крови человека в период времени от 20 минут до 45 минут после приема пищи и принимающий значения "1" или "-1" в зависимости от знака величины упомянутого приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости по следующему правилу:
KPR=1, если упомянутое приращение метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости ΔWosm(tk) больше 0,
KPR=-1, если упомянутое приращение метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости ΔWosm(tk) меньше 0.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение поясняется следующими графическими материалами.
На Фиг.1 приведены результаты определения концентрации глюкозы в крови для первого волонтера.
На Фиг.2 приведены результаты определения концентрации глюкозы в крови для второго волонтера.
На Фиг.3 приведены результаты определения концентрации глюкозы в крови для третьего волонтера.
При этом на Фиг.1а, Фиг.2а и Фиг.3а приведены графики изменения концентрации глюкозы, определяемые различными способами, в том числе и способом по изобретению, а на Фиг.1b, Фиг.2b и Фиг.3b приведены графики измеренных значений импеданса и температуры.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ осуществляется следующим образом.
На участке тела человека закрепляют разнесенные друг от друга на расстояние L два электрода. Наиболее эффективно электроды устанавливать на периферийных участках тела человека, например на руке, в частности на предплечье или пальце. Лучший результат будет достигнут, если это будут кольцевые электроды, охватывающие предплечье или палец.
Поскольку способ в соответствии с настоящим изобретением основан на вычислении значений приращения концентрации глюкозы в крови человека с последующим суммированием этих значений, то перед началом измерений импеданса производят измерение концентрации глюкозы в крови любым другим доступным способом, инвазивным или неинвазивным, значение которой принимают за начальное.
Измерение импеданса участка тела человека между электродами ведут на двух частотах: высокой частоте HF и низкой частоте LF. Высокая частота HF выбирается в диапазоне от 200 кГц до 2 МГц, низкая частота LF выбирается в диапазоне от 20 кГц до 80 кГц. Измерение полного электрического сопротивления или составляющих полного электрического сопротивления участка тканей человека может производится одним из известных способов, в частности с помощью излучения высокочастотных колебаний и измерения сопротивления с помощью емкостных датчиков. Измеряют импеданс участка тела человека через выбранные интервалы времени в диапазоне от 1 с до 10 мин.
Во время проведения измерений фиксируют момент времени приема пищи, характеризующий поступление глюкозы в организм человека извне, чтобы определить приращение метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости, связанной с глюкозой, с учетом времени, прошедшего после зафиксированного в ходе измерений момента начала приема пищи.
На основе начального значения концентрации глюкозы в крови, текущих последовательных измерений импеданса участка тела человека на высокой и низкой частотах и с учетом момента времени очередного приема пищи концентрацию глюкозы в крови человека определяют следующим образом.
1. По значению импеданса участка тела человека, измеренного на высокой частоте HF в момент времени tk-ZHF(tk), и с учетом расстояния L между электродами вычисляют объем жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами Wsum(tk), как:
Wsum(tk)=A·L2/ZHF(tk),
где: A - калибровочный коэффициент, определяемый по формуле:
A=Vsum-ZHF/L2.
Здесь Vsum - предварительно полученное значение объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами. Это значение может быть получено, например, расчетным путем на основе анатомических соотношений выбранного для измерения импеданса участка тела человека. Также для определения калибровочного коэффициента A используется значение импеданса участка тела человека на высокой частоте ZHF, полученное предварительно до начала измерений, связанных с определением концентрации глюкозы в крови человека в соответствии с настоящим изобретением.
2. По значению импеданса участка тела человека, измеренного на низкой частоте LF в момент времени tk - ZLF (tk), и с учетом расстояния L между электродами вычисляют объем внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами Wout(tk), как:
Wout(tk)=B·L2/ZLF(tk),
где: В - калибровочный коэффициент, определяемый по формуле:
B=Vout, ZLF/L2.
Здесь Vout - предварительно полученное значение объема внеклеточной жидкости, содержащейся в участке тела человека между электродами. Это значение может быть получено, например, расчетным путем на основе анатомических соотношений выбранного для измерения импеданса участка тела человека. Также для определения калибровочного коэффициента В используется значение импеданса участка тела человека на низкой частоте ZLF, полученное предварительно до начала измерений, связанных с определением концентрации глюкозы в крови человека в соответствии с настоящим изобретением.
3. Далее полученные значения объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, и объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, используют для вычисления приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости ΔWosm(tk). При этом используют значения объемов жидкости, полученные для измерения импеданса в момент времени tk и для предыдущего измерения в момент времени tk-1. Значение приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости определяют по формуле:
ΔWosm(tk)=[Wsum(tk-1)-Wsum(tk)]-Ka[wout(tk-1)-Wout(tk)],
где: Wsum(tk) - объем жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, для текущего измерения в момент времени tk;
Wsum(tk-1) - объем жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, для предыдущего измерения в момент времени tk-1;
Wout(tk) - объем внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, для текущего измерения в момент времени tk;
Wout(tk-1) - объем внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, для предыдущего измерения в момент времени tk-1;
Ka - коэффициент, зависящий от значения гематокрита человека и который выбирают в диапазоне от 1,2 до 2,1.
4. На основе полученного значения ΔWosm(tk) и с учетом момента приема пищи определяют величину приращения концентрации глюкозы в крови человека:
ΔG(tk)=ΔWosm(tk)·KE·KPR/Kg,
где: Kg - коэффициент нормировки, который выбирают в диапазоне от 0,005 л2 ммоль-1 до 0,006 л2 ммоль-1.
КЕ - коэффициент, зависящий от приема пищи, причем при определении концентрации глюкозы в крови человека до приема пищи значение КЕ выбирают в диапазоне от 0,23 до 0,4, а при определении концентрации глюкозы в крови человека после приема пищи значение КЕ выбирают в диапазоне от 0,6 до 1,0;
KPR - коэффициент, используемый при определении концентрации глюкозы в крови человека в период времени от 20 минут до 45 минут после приема пищи и принимающий значения "1" или "-1" в зависимости от знака величины упомянутого приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости по следующему правилу:
KPR=1, если упомянутое приращение метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости ΔWosm(tk) больше 0,
KPR=-1, если упомянутое приращение метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости ΔWosm(tk) меньше 0.
5. Итоговое значение концентрации глюкозы в крови человека к моменту времени tk определяют следующим образом:
G ( t k ) = G 0 + ∑ i = 1 k Δ G ( t i ) ,
Figure 00000002
где: G0 - начальное значение концентрации глюкозы в крови человека;
ΔG(ti) - значения всех приращений концентрации глюкозы в крови человека, полученных с начала измерений до момента времени tk, причем i={1,k}.
Таким образом, зная начальное значение концентрации глюкозы в крови человека G0 и производя периодически измерения импеданса участка тела человека на высокой и низкой частотах - ZHF(tk) и ZLF(tk), можно определять текущее значение концентрации глюкозы в крови человека. Настоящее изобретение может быть реализовано в виде достаточно простого измерительного устройства с возможностью вычисления указанных параметров, характеризующих изменение объемов водных пространств в тканях человека, и в итоге - текущее значение концентрации глюкозы в крови человека, в том числе с учетом его индивидуальных физиологических особенностей и моментов приема пищи.
ПРИМЕРЫ
Пример 1. Обработка результатов измерений здорового Волонтера 1.
Мужчина 38 лет, здоровый, принял пищевую нагрузку в виде 300 г сладкого напитка (Пепси Кола). На Фиг.lb показаны графики изменения значений импеданса ZHF и ZLF и температуры Т°C, снятые с датчика, расположенного на предплечье, а на Фиг.1а показан график изменения концентрации глюкозы в крови Волонтера 1. Точками отмечены значения проб крови, взятых в процессе измерений (использовался глюкометр Accu-Chek Active компании Roche). Средняя погрешность на интервале измерений 150 минут составила 6,8%.
Пример 2. Обработка результатов измерений здорового Волонтера 2.
Мужчина 45 лет, здоровый, принял пищевую нагрузку в виде двух стаканов по 200 г сладкого напитка (Пепси Кола). На Фиг.2b показаны графики изменения значений импеданса ZHF и ZLF и температуры Т°C, снятые с датчика, расположенного на предплечье, а на Фиг.2а - график изменения концентрации глюкозы в крови Волонтера 2. Точками отмечены значения проб крови, взятых в процессе измерений (использовался глюкометр Accu-Chek Active компании Roche). Средняя погрешность на интервале измерений 140 минут составила 7,2%.
Пример 3. обработка результатов измерений здорового Волонтера 3.
Мужчина 42 лет, здоровый, принял комбинированную пищевую нагрузку в виде одного банана и 200 г сладкого напитка (Пепси Кола). На Фиг.3b показаны изменения значений импеданса ZHF и ZLF и температуры Т°C, снятые с датчика, расположенного на предплечье, а на Фиг.3а - график изменения концентрации глюкозы в крови Волонтера 3. Точками отмечены значения проб крови, взятых в процессе измерений (использовался глюкометр Accu-Chek Active компании Roche). Средняя погрешность на интервале измерений 150 минут составила 9,5%.
Проведенные испытания показали, что заявляемый способ может обеспечить меньшую погрешность определения концентрации глюкозы в крови человека в сравнении с известными неинвазивными методами.

Claims (5)

1. Способ определения концентрации глюкозы в крови человека, характеризующийся тем, что последовательно, через заданные интервалы времени измеряют значения импеданса участка тела человека на высокой частоте и низкой частоте с использованием закрепленных на теле человека и разнесенных относительно друг друга электродов,
на основе измеренного значения импеданса на высокой частоте получают оценку объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами,
на основе измеренного значения импеданса на низкой частоте получают оценку объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами,
затем определяют величину приращения метаболической составляющей упомянутого объема внеклеточной жидкости, связанной с синтезом и утилизацией энергоносителей в организме человека, путем определения приращения упомянутой оценки объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, по сравнению с предыдущим измерением, определения приращения упомянутой оценки объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, по сравнению с предыдущим измерением и последующего вычисления разницы между упомянутым приращением оценки объема жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами, и упомянутым приращением оценки объема внеклеточной жидкости, содержащейся в тканях участка тела человека между электродами,
определяют величину приращения концентрации глюкозы в крови человека путем нормировки упомянутой величины упомянутого приращения метаболической составляющей объема внеклеточной жидкости,
а концентрацию глюкозы в крови человека определяют путем суммирования упомянутой величины приращения концентрации глюкозы со значением концентрации глюкозы в крови, определенном на предыдущем этапе измерений,
при этом концентрацию глюкозы на первом интервале времени определяют путем суммирования упомянутого приращения концентрации глюкозы в крови человека, полученного на первом интервале времени, с начальным значением концентрации глюкозы.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что начальное значение концентрации глюкозы в крови определяют альтернативным способом, например инвазивным.
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что измерение импеданса участка тела человека осуществляют с помощью по меньшей мере двух электродов.
4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что электроды устанавливают на периферийных участках тела, например на руке или на пальце.
5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что измерения импеданса участка тела человека ведут с интервалом времени от 1 секунды до 10 минут.
RU2012106461/14A 2012-02-24 2012-02-24 Способ определения концентрации глюкозы в крови человека RU2518134C2 (ru)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106461/14A RU2518134C2 (ru) 2012-02-24 2012-02-24 Способ определения концентрации глюкозы в крови человека
JP2014558712A JP6063487B2 (ja) 2012-02-24 2013-02-22 ヒト血液中におけるグルコース濃度を決定するための方法
CN201380015903.0A CN104302229B (zh) 2012-02-24 2013-02-22 用于测量人体血液中葡萄糖浓度的方法
KR1020147026561A KR101687465B1 (ko) 2012-02-24 2013-02-22 인간 혈액 내에 글루코오스 농도를 측정하기 위한 방법
PCT/RU2013/000144 WO2013125987A1 (ru) 2012-02-24 2013-02-22 Способ определения концентрации глюкозы в крови человека
MYPI2014002455A MY164409A (en) 2012-02-24 2013-02-22 Method for determining glucose concentration in human blood
EP13751962.5A EP2818108B1 (en) 2012-02-24 2013-02-22 Method for determining glucose concentration in human blood
ES13751962.5T ES2637417T3 (es) 2012-02-24 2013-02-22 Método para determinar la concentración de glucosa en sangre humana
US14/466,570 US20150073242A1 (en) 2012-02-24 2014-08-22 Method for determining glucose concentration in human blood
HK15105071.4A HK1204537A1 (en) 2012-02-24 2015-05-28 Method for determining glucose concentration in human blood
US15/787,432 US10667728B2 (en) 2012-02-24 2017-10-18 Method for determining glucose concentration in human blood

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106461/14A RU2518134C2 (ru) 2012-02-24 2012-02-24 Способ определения концентрации глюкозы в крови человека

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012106461A RU2012106461A (ru) 2013-08-27
RU2518134C2 true RU2518134C2 (ru) 2014-06-10

Family

ID=49006041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012106461/14A RU2518134C2 (ru) 2012-02-24 2012-02-24 Способ определения концентрации глюкозы в крови человека

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20150073242A1 (ru)
EP (1) EP2818108B1 (ru)
JP (1) JP6063487B2 (ru)
KR (1) KR101687465B1 (ru)
CN (1) CN104302229B (ru)
ES (1) ES2637417T3 (ru)
HK (1) HK1204537A1 (ru)
MY (1) MY164409A (ru)
RU (1) RU2518134C2 (ru)
WO (1) WO2013125987A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599104C2 (ru) * 2014-08-21 2016-10-10 Автономная некоммерческая организация "Институт биомедицинских проблем" Способ определения содержания глюкозы в крови
RU2626672C2 (ru) * 2015-11-11 2017-07-31 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Устройство (варианты) и способ автоматического мониторинга привычек питания
RU2644501C2 (ru) * 2016-02-09 2018-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО ТГТУ) Способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови по глюкограмме
RU2696152C2 (ru) * 2014-07-28 2019-07-31 Ф.Хоффманн-Ля Рош Аг Несущая система для носимого на теле медицинского устройства

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9396643B2 (en) 2013-10-23 2016-07-19 Quanttus, Inc. Biometric authentication
WO2015058286A1 (en) * 2013-10-27 2015-04-30 Blacktree Fitness Technologies Inc. Portable devices and methods for measuring nutritional intake
RU2595867C2 (ru) * 2014-05-05 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (ММБИ КНЦ РАН) Способ выявления и отбора организмов-биосенсоров для оперативной биоиндикации и биомониторинга морских и пресных вод, включая питьевую и сточные воды
WO2016054079A1 (en) 2014-09-29 2016-04-07 Zyomed Corp. Systems and methods for blood glucose and other analyte detection and measurement using collision computing
RU2593983C1 (ru) * 2015-03-13 2016-08-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" Способ определения вида двигательной активности человека и устройство для его осуществления
RU2596506C1 (ru) 2015-03-13 2016-09-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" Способ определения гликемического индекса потребляемой человеком пищи
RU2577707C1 (ru) * 2015-04-02 2016-03-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" Способ определения количества воды, поступившей с пищей в организм человека
US9554738B1 (en) 2016-03-30 2017-01-31 Zyomed Corp. Spectroscopic tomography systems and methods for noninvasive detection and measurement of analytes using collision computing
CN108169285B (zh) * 2017-12-26 2020-02-04 河北农业大学 电阻抗阻抗损耗系数δ值法测定灰楸可溶性糖含量的方法
US10905337B2 (en) 2019-02-26 2021-02-02 Bao Tran Hearing and monitoring system
US10998101B1 (en) 2019-12-15 2021-05-04 Bao Tran Health management
US11357426B2 (en) 2020-01-15 2022-06-14 Bao Tran Glucose management
KR20210092577A (ko) 2020-01-16 2021-07-26 삼성전자주식회사 성분 분석 장치 및 방법과 임피던스 측정 장치
KR20210104410A (ko) 2020-02-17 2021-08-25 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법과, 초음파 장치 및 모바일 장치
CN111317473A (zh) * 2020-03-12 2020-06-23 桂林电子科技大学 基于混合测量技术的血糖检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2073242C1 (ru) * 1993-01-01 1997-02-10 Виктор Иванович Леднев Способ индикации содержания сахара в крови и устройство для его осуществления
US7050847B2 (en) * 2002-03-26 2006-05-23 Stig Ollmar Non-invasive in vivo determination of body fluid parameter
RU2342071C2 (ru) * 2007-01-29 2008-12-27 Игорь Алексеевич Новиков Способ определения концентрации глюкозы в крови человека

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2088927C1 (ru) 1993-04-01 1997-08-27 Ламбров Владимир Васильевич Способ контроля количества сахара в крови человека, страдающего сахарным диабетом и устройство для его осуществления
US5792668A (en) 1993-08-06 1998-08-11 Solid State Farms, Inc. Radio frequency spectral analysis for in-vitro or in-vivo environments
US6517482B1 (en) 1996-04-23 2003-02-11 Dermal Therapy (Barbados) Inc. Method and apparatus for non-invasive determination of glucose in body fluids
AU762922B2 (en) * 1998-02-04 2003-07-10 Dermal Therapy (Barbados) Inc. Method and apparatus for non-invasive determination of glucose in body fluids
RU9703U1 (ru) 1998-03-19 1999-05-16 Общественное объединение Фонд "Датчик-Инвест" Устройство для контроля за состоянием больного сахарным диабетом
EP1021705A4 (en) 1998-08-10 2002-08-28 Solid State Farms Inc IMPROVEMENT OF RADIO FREQUENCY SPECTRAL ANALYSIS FOR IN-VIVO OR IN-VITRO ENVIRONMENTS
US6841389B2 (en) * 2001-02-05 2005-01-11 Glucosens, Inc. Method of determining concentration of glucose in blood
US7454429B2 (en) * 2004-02-14 2008-11-18 Alan S Rojer Declarative Dispatch
JP4947440B2 (ja) * 2005-11-10 2012-06-06 バイオボーション・アーゲー 身体組織中のグルコース・レベルを割り出すための装置
US20100130883A1 (en) * 2005-12-16 2010-05-27 Carpenter Scott E In-Vivo Non-Invasive Bioelectric Impedance Analysis of Glucose-Mediated Changes in Tissue
JP2009005842A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Tanita Corp 体組成測定装置、体組成測定方法
WO2009033625A1 (de) * 2007-09-07 2009-03-19 Flore, Ingo Medizinische messvorrichtung zur bioelektrischen impedanzmessung
EP2158838A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-03 Gerinova AG Non-invasive method for estimating of the variation of the clucose level in the blood of a person and apparatur for carrying out the method
WO2010126827A2 (en) * 2009-05-01 2010-11-04 Sanguis Technologies, Llc Non-invasive analyte measurement
JP2011078443A (ja) * 2009-10-02 2011-04-21 Tanita Corp 生体測定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2073242C1 (ru) * 1993-01-01 1997-02-10 Виктор Иванович Леднев Способ индикации содержания сахара в крови и устройство для его осуществления
US7050847B2 (en) * 2002-03-26 2006-05-23 Stig Ollmar Non-invasive in vivo determination of body fluid parameter
RU2342071C2 (ru) * 2007-01-29 2008-12-27 Игорь Алексеевич Новиков Способ определения концентрации глюкозы в крови человека

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТУРАПОВ У.У. Оценка гликемии по электрическому сопротивлению кожи в биологически активных точках с помощью идентификационных моделей уровня глюкозы в крови, 1991. с.5-12. LINDHOLDM-SETHSON B. et al. "Multivariage analysis of skin impedance data in long-term type 1 diabetic patient; Chemometrics Intelligent Laboratory Systems, vol. 44, 1998, pp. 381-394. (реферат), [он-лайн], [найдено 04.03.2013], найдено из базы данных PubMed *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696152C2 (ru) * 2014-07-28 2019-07-31 Ф.Хоффманн-Ля Рош Аг Несущая система для носимого на теле медицинского устройства
RU2599104C2 (ru) * 2014-08-21 2016-10-10 Автономная некоммерческая организация "Институт биомедицинских проблем" Способ определения содержания глюкозы в крови
RU2626672C2 (ru) * 2015-11-11 2017-07-31 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Устройство (варианты) и способ автоматического мониторинга привычек питания
US11103195B2 (en) 2015-11-11 2021-08-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for providing eating habit information and wearable device therefor
RU2644501C2 (ru) * 2016-02-09 2018-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО ТГТУ) Способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови по глюкограмме

Also Published As

Publication number Publication date
ES2637417T3 (es) 2017-10-13
MY164409A (en) 2017-12-15
JP6063487B2 (ja) 2017-01-18
US20180035930A1 (en) 2018-02-08
US10667728B2 (en) 2020-06-02
HK1204537A1 (en) 2015-11-27
JP2015512672A (ja) 2015-04-30
CN104302229B (zh) 2016-08-17
EP2818108A4 (en) 2015-11-18
EP2818108A1 (en) 2014-12-31
EP2818108B1 (en) 2017-05-17
CN104302229A (zh) 2015-01-21
WO2013125987A1 (ru) 2013-08-29
KR101687465B1 (ko) 2016-12-19
US20150073242A1 (en) 2015-03-12
RU2012106461A (ru) 2013-08-27
KR20140126402A (ko) 2014-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2518134C2 (ru) Способ определения концентрации глюкозы в крови человека
EP2440909B1 (en) Non-invasive monitoring of blood metabolite levels
Piccoli et al. Equivalence of information from single versus multiple frequency bioimpedance vector analysis in hemodialysis
RU2342071C2 (ru) Способ определения концентрации глюкозы в крови человека
CA2622986A1 (en) Non-invasive glucose monitoring
CN102131457A (zh) 估计人的血液中葡萄糖水平变化的无创伤性方法以及执行该方法的装置
US10912482B2 (en) Method for determining at least one type and/or condition of cells and system
Mesin et al. Non-invasive estimation of right atrial pressure using inferior vena cava echography
Galland et al. Why and how post-mastectomy edema should be quantified in patients with breast cancer
Ohata et al. Non-contact blood pressure measurement scheme using doppler radar
RU2563229C1 (ru) Способ оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы ребенка в процессе его роста на ранних этапах развития патологии
JP2019511932A (ja) 体液平衡及び／又は電解質平衡を検出するためのデバイス
US20230363662A1 (en) Tissue fluid measurement device
US20160278717A1 (en) Arterial pressure-based determination of cardiovascular parameters
RU2399051C1 (ru) Способ оценки динамического баланса устойчивости гомеостаза человека
JP6663496B2 (ja) 人体内の水分欠乏を判断する方法
KR20210091559A (ko) 심전도 웨어러블 디바이스를 활용한 혈압과 혈당 측정 방법 및 장치
Nazareth et al. Analysis of blood glucose using impedance technique
US20240268767A1 (en) Method for analyzing signal waveform, electronic apparatus, and computer-readable recording medium
RU2636181C2 (ru) Способ определения действительного значения физического параметра
Baker et al. Advances in Evaluating Fluid Levels: Bioimpedance in Patients with Kidney Failure
MICLOŞ-BALICA et al. USING ULTRASOUND TO ASSESS NORMAL WEIGHT OBESITY
Li et al. Microwave and millimeter wave nondestructive measurement in biomedical engineering
CN101203171A (zh) 确定心血管参数的方法以及执行所述方法的设备和计算机程序产品
Riz Development and assessment of linear regression techniques for modeling multisensor data for non-invasive continuos glucose monitoring