RU2521254C1 - Способ определения количества энергии, поступающей с пищей в организм человека - Google Patents

Abstract

Способ относится к медицине и предназначен для определения количества энергии, поступающей с пищей в организм человека. После начала приема пищи периодически через интервал времени Δt_i измеряют концентрацию глюкозы в крови человека G_i и определяют за указанный интервал времени Δt_i: приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i, количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме, и количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях. Затем определяют количества глюкозы ΔG(∑)_i, поступившей в организм человека за данный интервал времени Δt_i, как ΔG(∑)_i=((ΔG(met)_i-ΔG(tm)_i)+ΔG(tis)_i+ΔG(pl)_i)/K₄, где K₄ - коэффициент, учитывающий количество глюкозы, поступающей в кровь, за исключением глюкозы, задержанной печенью, по которому судят о количестве энергии, поступившей в организм человека с пищей за данный интервал времени Δt_i. Способ позволяет производить измерения во время приема пищи и определять количество энергии, поступающей в организм человека за небольшие интервалы времени, отслеживая получение энергии во времени с учетом индивидуальных особенностей организма человека по усвоению конкретных пищевых продуктов. 10 з.п. ф-лы, 2 пр, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к медицине, а именно к области измерений для диагностических целей, в частности измерений характеристик крови, и предназначено для определения количества энергии, поступающей в организм человека при приеме пищи. Изобретение может быть использовано при создании технических средств контроля за функциональным состоянием человека, в частности контроля за весом человека.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны способы определения поступающей в организм энергии, основанные на оценке калорийности потребляемой пищи. Человек сам может оценить количество поступающей энергии по специальным таблицам, или этот расчет может производиться с помощью удаленных баз данных, распознающих изображения пищевого продукта, передаваемые с индивидуальных средств связи. Такой подход требует от человека специальных действий и не учитывает индивидуальной реакции его организма на конкретный продукт. В качестве примера можно привести патент US 6506152 (публикация 14.01.2003, МПК А61В 5/11) и заявку US 20080171919 (публикация 17.07.2008, МПК А61В 5/00).

Известны способы определения количества энергии, поступающей с пищей в организм, основанные на измерении различных физических и физиологических параметров человека.

Так, в патенте US 8157731 (публикация 08.07.2004, МПК А61В 5/00) описан способ непрерывной оценки состояния человека, в том числе определения количества поступившей и израсходованной энергии путем подсчет калорий, осуществляемый с использованием таких параметров, как вес человека, температура тела, электрическое сопротивление кожи.

В заявке JP 2005218582 (публикация 18.08.2005, МПК А61В 5/05) описан способ определения состояния здоровья человека, основанный на измерении таких величин, как электрическое сопротивление участка тела и вес человека, и последующем сравнении данных измерений с эталонными значениями.

В заявке JP 11216121 (публикация 10.08.1999, МПК А61В 5/05) описано устройство, при работе которого осуществляется способ, при котором измеряют электрическое сопротивление частей тела и по измеренным значениям судят о состоянии здоровья. В частности, оценивают количество поступающей в организм энергии, измеряя электрическое сопротивление части тела до и после завтрака. По мнению заявителя этот способ является наиболее близким к заявляемому изобретению.

Однако указанные способы обладают общим недостатком - оценивается количество энергии, поступающей с пищей в организм человека, без учета его (организма) индивидуальных особенностей по усвоению пищи. Известные способы не учитывают специфику реакции конкретного организма в процессе усвоения пищи, в частности, какое количество энергии поступает с пищей в различные периоды времени, как непосредственно во время, так и после приема пищи.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа определения количества энергии, поступающей с пищей в организм человека в динамике, в процессе приема пищи. При этом способ должен учитывать индивидуальные особенности организма человека по усвоению пищевых продуктов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявляемый способ определения количества энергии, поступающей с пищей в организм человека, характеризуется следующими операциями.

После начала приема пищи периодически через интервал времени Δt_i измеряют концентрацию глюкозы в крови человека G_i. Указанный интервал времени определяется как: Δt_i=t_i-t_i-1, где t_i - текущий момент времени измерения, при этом порядковый номер измерения i={1,N}, где N - общее число измерений, причем t₀ - момент времени начала приема пищи.

Далее за указанный интервал времени Δt_i определяют:

- приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i;

- количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани;

- количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме;

- количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях.

После чего определяют количество глюкозы ΔG(∑)_i, поступившей в организм человека за данный интервал времени Δt_i, как сумму приращения количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i, количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, и количества глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме, за вычетом количества глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях. Наконец, по определенному таким образом значению ΔG(∑)_i судят о количестве энергии ΔE_i, поступившей в организм человека с пищей за данный интервал времени Δt_i.

Концентрацию глюкозы в крови человека G_i можно определить любым известным способом, как инвазивным, так и неинвазивным.

Приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i может быть определено по значению приращения концентрации глюкозы в крови ΔG_i, как разности между текущим значением G_i и предыдущим значением G_i-1 концентрации глюкозы в крови: ΔG_i=G_i-G_i-1, и с учетом известного общего объема крови в организме человека и известной доли плазмы в этом объеме крови, составляющей примерно 60%.

При определении количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани за интервал времени Δt_i, можно использовать, например, известные зависимости скорости захвата глюкозы периферийными или инсулин зависимыми тканями. На Фиг.1 представлено семейство графиков зависимости скорости захвата глюкозы периферийными тканями человека (в mmol/h/kg или ммоль в час на кг веса) от концентрации глюкозы в плазме крови и с учетом концентрации инсулина (mU/1) в плазме крови. Данные приведены с сайта http://www.2aida.net/welcome/ (см. в разделе "Technical Guide", далее по ссылке - "Model Description").

Данными графиками можно пользоваться следующим образом. По известному значению концентрации глюкозы G, на кривой, соответствующей концентрации инсулина в плазме крови (что необходимо дополнительно определить для данного человека), определяют скорость захвата глюкозы V(tis) периферийными тканями.

Количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, пропорционально длительности интервала времени Δt_i и весу человека. Недостатком этого метода определения AG(tis)_i является необходимость дополнительного определения концентрации инсулина в плазме крови данного человека.

Известно, что количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме за интервал времени Δt_i, пропорционально весу человека. Известно, что скорость продукции (выработки) глюкозы печенью натощак составляет примерно 2-3 мг/мин-кг веса тела человека (см. в кн. Эндокринология и метаболизм. Т.2 / Под. ред. Ф.Фелига - М.: Медицина, 1985). Это количество глюкозы идет на обеспечение метаболических процессов в организме. Так, при весе человека примерно 80 кг продукция глюкозы печенью составит примерно 200 мг/мин. Один моль глюкозы весит 180 г, соответственно, вес 1 ммоль глюкозы составляет 0,18 г (или 180 мг). Таким образом, печень человека указанного веса обеспечивает метаболические процессы в организме, производя примерно 1,1÷1,2 ммоль глюкозы в минуту. Таким образом, количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме за интервал времени Gt_i, может быть определено на основе известных данных о скорости выработки глюкозы печенью, с учетом веса человека и длительности интервала времени Δt_i.

Известно, что количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях за интервал времени Δt_i, также пропорционально весу человека и составляет примерно 25% от общего количества глюкозы, расходуемой на метаболические процессы в организме (см. в кн. Эндокринология и метаболизм. Т.2 / Под. ред. Ф.Фелига - М.: Медицина, 1985). Ткани, в которых усвоение глюкозы происходит преимущественно под воздействием инсулина (так называемые инсулин зависимые ткани): мышцы, жировая ткань. Таким образом, количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях за интервал времени Δt_i, может быть определено на основе известных данных о скорости выработки глюкозы печенью, доли глюкозы, идущей на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, и с учетом веса человека и длительности интервала времени Δt_i.

Полученные значения ΔG(pl)_i, ΔG(tis)_i, ΔG(met)_i и ΔG(tm)_i используют для определения количество глюкозы ΔG(∑)_i, поступившей в организм человека за данный интервал времени Δt_i.

При оценке количества энергии ΔE_i, поступившей в организм человека с пищей за данный интервал времени Δt_i, следует учитывать, что полученное значение ΔG(∑)_i не включает то количество глюкозы, которое было задержано печенью и которое составляет порядка 40% от всей поступающей из кишечника глюкозы. После соответствующей процентной корректировки количество энергии ΔE_i определяется исходя из известного энергетического эквивалента глюкозы, при окислении 1 ммоль которой выделяется 0,675 ккал энергии.

Таким образом, все признаки настоящего изобретения идентифицируемы и ясны для специалиста в данной области техники.

Заявляемый способ определения количества энергии, поступающей с пищей в организм человека, основан на контроле изменения концентрации глюкозы в крови человека в процессе приема пищи. Если после начала приема пищи через заданные временные интервалы измерять концентрацию (уровень) глюкозы в крови человека, то по этим результатам измерения можно получить оценку количества энергии, поступающей вместе с пищей в организм человека. Данный способ позволяет определить количество энергии, поступающей в организм человека за небольшие интервалы времени, то есть позволяет отслеживать поступление энергии в зависимости от того, как быстро человек ест, какую пищу быстрее или медленнее усваивает его организм и т.д., и все это - с учетом индивидуальных особенностей человека. Это обеспечивается за счет последовательных измерений концентрации глюкозы G_i, выполненных через небольшие интервалы времени в процессе потребления и усвоения пищи. При этом способ обеспечивает возможность его инструментальной реализации - создания автоматизированных технических средств, обеспечивающих с достаточно высокой точностью определение количества энергии, поступающей в организм человека с пищей.

В частных случаях при осуществлении способа интервал времени Δt_i выбирают в диапазоне от 0,5 до 5 минут, предпочтительно - в диапазоне от 1 до 2 минут. Кроме того, интервал времени Δt_i может быть задан величиной постоянной.

Концентрацию глюкозы в крови человека G_i можно измерять любым подходящим методом. С учетом частоты измерений предпочтительно использовать неинвазивные методы.

Приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i, в частности, может быть определено по формуле:

ΔG(pl)_i=ΔG_i·W(pl),

где: ΔG_i - приращение концентрации глюкозы в крови, определяемое как разность между текущим значением G_i и предыдущим значением G_i-1 концентрации глюкозы в крови: ΔG_i=G_i-G_i-1;

W(pl) - объем плазмы в крови человека, определяемый как:

W(pl)=K₁·P,

где: P - вес человека (кг);

K₁ K₁ - коэффициент, характеризующий объем плазмы на единицу веса человека (л/кг).

Количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, может быть, в частности, определено с использованием экспериментальных данных о скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями V(tis), полученных авторами настоящего изобретения. На Фиг.2 приведен соответствующий график зависимости скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями от концентрации глюкозы G в крови для человека весом 70 кг. По этому графику для измеренного значения концентрации глюкозы G_i находим значение скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями V(tis)_i и определяем количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани за интервал времени Δt_i, для данного человека с учетом его веса:

ΔG(tis)_i=V(tis)_i·Δt_i·K_P,

где: V(tis)_i - скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями для момента времени t_i (ммоль/мин);

K_P - коэффициент, учитывающий вес человека и равный Р/70, где: Р - вес человека (кг).

В случае технической реализации при вычислении ΔG(tis)_i можно использовать либо табличную форму представленной на графике зависимости V(tis) от G, либо ее математическое выражение, которое может быть получено известными методами аппроксимации кривой.

Количество глюкозы, израсходованной на метаболические процессы за интервал времени Δt_i, может быть определено по формуле:

ΔG(met)_i=K₂·Δt_i·P,

где: P - вес человека;

K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу веса.

Количество глюкозы, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях за интервал времени Δt_i, может быть определено по формуле:

ΔG(tm)_i=K₂·K₃·Δt_i·P,

где: P - вес человека;

K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу веса;

K₃ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения метаболических процессов в инсулин зависимых тканях организма человека в единицу времени на единицу веса.

Количество глюкозы, поступившей в организм человека за интервал времени Δt_i, может быть определено по формуле:

ΔG(∑)_i=((ΔG(met)_i-ΔG(tm)_i)+ΔG(tis)_i+ΔG(pl)_i)/K₄,

где K₄ - коэффициент, учитывающий количество глюкозы, поступающей в кровь, за исключением глюкозы, задержанной печенью.

В качестве альтернативного варианта, учитывая указанные выше соотношения ΔG(met)_i и ΔG(tm)_i, количество глюкозы, поступившей в организм человека за интервал времени Δt_i, может быть определено по формуле:

ΔG(∑)_i=[(1-K₃)·ΔG(met)_i+ΔG(tis)_i+ΔG(pl)_i]/K₄.

Количество энергии, поступившей в организм человека с пищей за интервал времени Δt_i, может быть определено по формуле:

ΔE_i=K₅·ΔG(∑)_i,

где K₅ - коэффициент пересчета количества глюкозы (в ммол) в количество энергии (в ккал) - энергетический эквивалент глюкозы.

В частном случае может быть определено полное количество энергии Е, поступившей с пищей в организм человека. Для этого суммируют все полученные значения количества энергии ΔE_i, поступившей в организм человека с пищей в течение всех N интервалов времени Δt_i:

$$E=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\Delta E_i$$

.

При этом в качестве последнего значения количества энергии ΔE_N берут значение ΔE_i, полученное на фоне уменьшения концентрации глюкозы в крови G_i при достижении концентрации глюкозы в крови G_i заданного значения, которое выбирают в диапазоне от 5,8 ммоль/л до 6,1 ммоль/л. При достижении этих значений концентрации глюкозы включаются другие механизмы выработки глюкозы в крови, не связанные с потребленной пищей, например синтез глюкозы из лактата или свободных жирных кислот.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение поясняется следующими графическими материалами.

На Фиг.1 представлено семейство графиков зависимости скорости захвата глюкозы периферийными тканями человека от концентрации глюкозы в плазме крови и с учетом концентрации инсулина в плазме крови. Данные получены с сайта http://www. 2aida. net/welcome/.

На Фиг.2 приведен график зависимости скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями от концентрации глюкозы в крови, полученный экспериментальным путем авторами изобретения.

На Фиг.3 приведены примерные экспериментальные данные определения количества энергии, поступившей в результате приема пищи в организм первого волонтера, при этом на Фиг.3а представлен график изменения концентрации глюкозы в крови, а на Фиг.3b - график, отражающий поступление энергии в результате приема пищи в организм человека.

На Фиг.4 приведены примерные экспериментальные данные определения количества энергии, поступившей в результате приема пищи в организм второго волонтера, при этом на Фиг.4а представлен график изменения концентрации глюкозы в крови, а на Фиг.4b - график, отражающий поступление энергии в результате приема пищи в организм человека.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ осуществляется следующим образом.

После начала приема пищи начинают измерять концентрацию глюкозы в крови человека G_i (в ммоль/л) через интервалы времени Δt_i. Интервалы времени могут быть выбраны в пределах от 0,5 мин до 5 мин, предпочтительно от 1 до 2 минут. Предпочтительно концентрацию глюкозы в крови измерять, используя неинвазивные методы, что обеспечивает достаточно комфортные для человека условия измерения.

На интервале времени Δt_i определяют:

- приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i;

- количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани;

- количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы;

- количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях.

Приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i (в мл) определяют по формуле:

ΔG(pl)_i=ΔG_i·W(pl),

где ΔG_i - приращение концентрации глюкозы в крови, определяемое как разность между текущим значением G_i и предыдущим значением G_i-1 концентрации глюкозы в крови: ΔG_i=G_i-G_i-1;

W(pl) - объем плазмы в крови человека в литрах, определяемый по соотношению:

W(pl)=K₁·P,

где: P - вес человека, в кг;

K₁=0,075 л/кг - коэффициент, характеризующий количество крови на единицу веса человека.

Количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, определяют при данной концентрации глюкозы в крови G_i. Определить количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, можно, в частности, с использованием графика на Фиг.2, полученного опытным путем авторами настоящего изобретения. По этому графику для данного значения концентрации глюкозы в крови G_i определяют скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями V(tis)_i и далее определяют количество глюкозы, поступившей в инсулин зависимые ткани по формуле:

ΔG(tis)_i=V(tis)_i·Δt_i·K_P,

где: V(tis)_i - скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями для момента времени t_i;

Δt_i - длительность интервала времени между измерениями концентрации глюкозы, в мин,

K_P - коэффициент, учитывающий вес человека и равный Р/70, где: Р - вес человека, в кг.

Вместо графика, представленного на Фиг.2, можно использовать математическое выражение зависимости V(tis) от G, которое может быть получено известными методами аппроксимации кривой.

Количество глюкозы ΔG(met)_i (в мл), израсходованной на метаболические процессы в организме, определяют по формуле:

ΔG(met)_i=K₂·Δt_i·P,

где: P - вес человека, в кг;

K₂=0,0139 мл/кг·мин - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу веса;

Δt_i - длительность интервала времени между измерениями концентрации глюкозы, в мин.

Количество глюкозы, израсходованной на метаболические процессы инсулин зависимыми тканями, определяют по формуле:

ΔG(tm)_i=K₃·Δt_i·P,

где: Р - вес человека, в кг;

K₃=0,0057 ммоль/кг·мин - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения метаболических процессов в инсулин зависимых тканях организма человека в единицу времени на единицу веса; характеризует скорость усвоения глюкозы инсулин зависимыми тканями на единицу веса за одну минуту;

Δt_i - длительность интервала времени между измерениями концентрации глюкозы, в мин.

На основе вычисленных значений приращения количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i, количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, количества глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы, и количества глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, далее определяют суммарное значение количества глюкозы ΔG(∑)_i, поступившей в организм человека за интервал времени Δt_i, как:

ΔG(∑)_i=((ΔG(met)_i-ΔG(tm)_i)+ΔG(tis)_i+ΔG(pl)_i)/K₄,

где K₄=0,6 - коэффициент, учитывающий количество глюкозы, поступающей в кровь, так как примерно 40% глюкозы до попадания в кровь усваивается печенью.

Далее количество энергии ΔE_i, полученной с пищей за интервал времени Δt_i, определяется по формуле:

ΔE_i=K₅·ΔG(∑)_i,

где K₅=0,675 ккал/ммоль - коэффициент пересчета количества глюкозы (в ммол) в количество энергии (в ккал) - энергетический эквивалент глюкозы.

Способ позволяет определять количество энергии, поступающей с пищей в организм человека за отдельные периоды времени. На основе полученных значений можно получить также суммарную оценку количества энергии, поступившей в организм человека за весь прием пищи. Количество этой энергии определяют путем сложения определенных значений количества энергии ΔE_i за каждый интервал времени Δt_i, при этом определение количества энергии на каждом интервале времени заканчивают на фоне уменьшения концентрации глюкозы в крови G_i при достижении ее значения определенного (заданного) уровня, который выбирают в диапазоне 5,8÷6,1 ммоль/л. Для здорового человека это значение характеризует момент времени, когда вся глюкоза, поступившая с пищей, усвоена организмом, и далее включаются другие механизмы выработки глюкозы, не связанные с потребленной перед этим пищей.

ПРИМЕРЫ

Возможность осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением иллюстрируется ниже описанными примерами. Для определения количества углеводов, поступивших с пищей в организм человека, использованы известные таблицы замены углеводсодержащих продуктов по хлебным единицам - ХЕ (Бергер М., Старостина Е.Г. Практика инсулинотерапии (первое русское издание), 1990. - 365 с., С.364-365). При расчете энергетической ценности употребленной пищи принято, что 1 г углеводов соответствует поступлению в организм 3,75 ккал энергии.

Пример 1

Испытательный тест с однократной углеводной пищевой нагрузкой. Волонтер -женщина, возраст 44 года, вес 59 кг.

Пищевая нагрузка:

- 40 г белой булки (соответствует 2ХЕ; 1ХЕ=20 г булки);

- чай горячий, крепкий 200 г с 15 г сахара (соответствует 1.5ХЕ, 1ХЕ=10 г сахара).

Итого, расчетная пищевая нагрузка составила 39 г углеводов. Соответствующая расчетная энергетическая ценность пищевой нагрузки составила:

E_CALC=39 (г)·3,75 (ккал/г)=146,25 ккал.

На Фиг.3 представлены экспериментальные данные определения количества энергии, поступившей в результате приема пищи в организм первого волонтера, в соответствии с настоящим изобретением.

Результаты измерения концентрации глюкозы в крови G_i после начала приема пищи показаны на Фиг.3а. На оси времени отмечены: точка начала приема пищи - момент времени t₀, и точка последнего измерения концентрации глюкозы и определения поступившей в организм человека энергии - момент времени t_N, которому соответствует значение концентрации глюкозы G_N.

Ниже на графике, представленном на Фиг.3b, показаны соответствующие результаты определения количества энергии, поступившей с пищей в организм первого волонтера.

Полученное в результате эксперимента значение количества энергии, поступившей с пищей в организм первого волонтера (на момент времени t_N), составило: Е_ЕХР=167,68 ккал.

Отклонение результатов определения энергии, поступившей в организм человека с пищей, в соответствии с настоящим изобретением от расчетной (по упомянутым таблицам) энергетической ценности пищевой нагрузки составила, в процентах:

δ=(167,68-146,25)/146,25=14,7%.

Пример 2

Испытательный тест с двумя углеводными пищевыми нагрузками, следующими через некоторый промежуток времени. Волонтер - мужчина, возраст 54 года, вес 68 кг.

Первая пищевая нагрузка - 175 г рисовой каши (соответствует 5,8ХЕ; 1ХЕ=30 г каши). Таким образом, нагрузка составила 69,6 г углеводов. Энергетическая ценность:E₁=69,6 (г)·3,75 (ккал/г)=261 ккал.

Вторая пищевая нагрузка - банан 90 г (соответствует 1,3ХЕ; 1ХЕ=70 г) и 210 мл апельсинового сока. Таким образом, нагрузка составила: (1,3+2,3)·12=43,2 (г углеводов). Энергетическая ценность нагрузки: E₂=43,2 (г)·3,75 (ккал/г)=162 ккал.

Суммарная пищевая нагрузка равнялась: 69,6+43,2=112,8 (г углеводов).

Суммарная энергетическая ценность составила: Е=261+162=423 (ккал).

На Фиг.4 представлены экспериментальные данные определения количества энергии, поступившей в организм второго волонтера в результате употребления пищи в два приема, в соответствии с настоящим изобретением.

Результаты измерения концентрации глюкозы в крови G_i после начала приема пищи показаны на Фиг.4а. На оси времени отмечены: точка начала приема пищи -момент времени t₀, и точка последнего измерения концентрации глюкозы и определения поступившей в организм человека энергии - момент времени t_N, которому соответствует значение концентрации глюкозы G_N.

Ниже на графике, представленном на Фиг.4b, показаны соответствующие результаты определения количества энергии, поступившей с пищей в организм второго волонтера.

Полученное в результате эксперимента значение количества энергии, поступившей с пищей в организм второго волонтера (на момент времени t_N), составило: Е_ЕХР=408,4 ккал.

Отклонение результатов определения энергии, поступившей в организм человека с пищей, в соответствии с настоящим изобретением, от расчетной (по упомянутым таблицам) энергетической ценности пищевой нагрузки составила, в процентах:

δ=(423-408,4)/423=3,5%.

Проведенные испытания показали, что способ в соответствии с настоящим изобретением может обеспечить достаточно надежную оценку в динамике количества энергии, поступающей с пищей в организм человека. Способ предназначен преимущественно для определения количества энергии, поступающей с пищей в организм здорового человека, и может использоваться для создания различных устройств и систем мониторинга состояния организма человека.

Claims (11)

1. Способ определения количества энергии, поступающей с пищей в организм человека, характеризующийся тем, что после начала приема пищи периодически через интервал времени Δt_i измеряют концентрацию глюкозы в крови человека G_i и определяют за указанный интервал времени Δt_i:
приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i;
количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани;
количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме;
количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях;
после чего определяют количества глюкозы ΔG(∑)_i, поступившей в организм человека за данный интервал времени Δt_i, как сумму приращения количества глюкозы в плазме крови ΔG7(pl)_i, количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, и количества глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме, за вычетом количества глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, по которому судят о количестве энергии ΔE_i, поступившей в организм человека с пищей за данный интервал времени Δt_i.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что интервал времени Δt_i выбирают в диапазоне от 0,5 минуты до 5 минут.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что интервал времени Δt_i задают величиной постоянной.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что концентрацию глюкозы в крови человека G_i измеряют неинвазивным методом.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что приращение количества глюкозы в плазме крови определяют как:
ΔG(pl)_i=ΔG_i·W(pl),
где: ΔG_i - приращение концентрации глюкозы в крови, определяемое как ΔG_i=G_i-G_i-1, где G_i - текущее, a G_i-1 - предыдущее значения концентрации глюкозы в крови;
W(pl) - объем плазмы в крови человека, определяемый как W(pl)=K₁·P, где P - вес человека;
K₁ - коэффициент, характеризующий количество крови на единицу массы человека.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что количество глюкозы, поступившей в инсулин зависимые ткани, определяют как:
ΔG(tis)_i=V(tis)_i·Δt_i·K_P,
где: V(tis)_i - скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями для момента времени t_i, определяемая в зависимости от концентрации глюкозы в крови G_i по графику на Фиг.2;
K_P - коэффициент, учитывающий вес человека и равный Р/70, где Р - вес человека, в кг.

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что количество глюкозы, израсходованной на метаболические процессы, определяют как
ΔG(met)_i=K₂·Δt_i·P,
где: P - вес человека, а K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемое для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу веса.

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что количество глюкозы, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, определяют как
ΔG(tm)_i=K₂·K₃·Δt_i·P,
где: P - вес человека; K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемое для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу веса, а K₃ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения метаболических процессов в инсулин зависимых тканях организма человека в единицу времени на единицу веса.

9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что количество глюкозы, поступившей в организм человека за интервал времени Δt_i, определяют как
ΔG(∑)_i=((ΔG(met)_i-ΔG(tm)_i)+ΔG(tis)_i+ΔG(pl)_i)/K₄,
где K₄ - коэффициент, учитывающий количество глюкозы, поступающей в кровь, за исключением глюкозы, задержанной печенью.

10. Способ по п.1, характеризующийся тем, что количество энергии, поступившей в организм человека с пищей за интервал времени Δt_i, определяют как
ΔE_i=K₅·ΔG(∑)_i,
где K₅ - коэффициент пересчета количества глюкозы в количество энергии.

11. Способ по п.1, характеризующийся тем, что дополнительно определяют полное количество энергии, поступившей с пищей в организм человека, путем суммирования всех полученных значений количества энергии ΔE_i, поступившей в организм человека с пищей в течение всех N интервалов времени Δt_i
$$E=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\Delta E_i$$

,
при этом в качестве последнего значения количества энергии ΔE_N берут значение ΔE_i, полученное на фоне уменьшения концентрации глюкозы в крови G_i, при достижении концентрации глюкозы в крови G_i заданного значения, которое выбирают в диапазоне от 5,8 ммоль/л до 6,1 ммоль/л.

Images