RU2607494C1 - Non-invasive method for determining blood glucose concentration - Google Patents
Non-invasive method for determining blood glucose concentration Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607494C1 RU2607494C1 RU2015128824A RU2015128824A RU2607494C1 RU 2607494 C1 RU2607494 C1 RU 2607494C1 RU 2015128824 A RU2015128824 A RU 2015128824A RU 2015128824 A RU2015128824 A RU 2015128824A RU 2607494 C1 RU2607494 C1 RU 2607494C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parameters
- glucose
- concentration
- temperature
- blood
- Prior art date
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
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, в частности к эндокринологии, и может быть использовано для мониторинга концентрации глюкозы в крови.The invention relates to medicine, in particular to endocrinology, and can be used to monitor the concentration of glucose in the blood.
Известен способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови [см. Патент №2198586 (РФ), А61В 5/022, №2000123186 / Эльбаев А.Д.; Акаева С.А.; Курданов Х.А. - 2003], в котором измеряют систолическое и диастолическое артериальное давление натощак и после приема пищи. Рассчитывают содержание глюкозы в крови в ммоль/л натощак (Р) и после приема пищи (Р1) по формулам: P=0,37⋅Е1,65⋅K, где E - постоянная, Е=2,71828, P1=0,65⋅El,5⋅K1, где Е - постоянная, Е=2,71828, К и К1 - коэффициенты корреляции, которые определяют как отношение среднеарифметического значения систолического артериального давления к среднеарифметическому значению диастолического артериального давления, измеренным на обеих руках пациента натощак (К) и после приема пищи (К1).A known method of non-invasive determination of glucose concentration in the blood [see Patent No. 2198586 (RF), АВВ 5/022, No. 2000123186 / Elbaev A.D .; Akayev S.A .; Kurdanov H.A. - 2003], in which systolic and diastolic blood pressure is measured on an empty stomach and after a meal. Calculate the blood glucose in mmol / l on an empty stomach (P) and after a meal (P1) according to the formulas: P = 0.37 ⋅ 1.65 ⋅ K , where E is a constant, E = 2.71828, P1 = 0 , 65⋅E l, 5⋅K1 , where E is a constant, E = 2.71828, K and K1 are correlation coefficients, which are defined as the ratio of the arithmetic mean of systolic blood pressure to the arithmetic mean of diastolic blood pressure measured on both fasting patient’s hands (K) and after eating (K1).
Недостаток: способ не позволяет достичь желаемой точности и не позволяет осуществлять непрерывный мониторинг концентрации глюкозы в крови.Disadvantage: the method does not allow to achieve the desired accuracy and does not allow continuous monitoring of the concentration of glucose in the blood.
Известен способ для неинвазивного определения глюкозы в частях человеческого тела [см. патент 5795305 (US), 60/549/ Ok-Kyung Cho, Birgit Holzgreve, 18.08.98]. Используют высокоточные измерения температуры участка тела, инфракрасного излучения данного участка и теплопроводности кожи на данном участке для определения концентрации глюкозы. Анализ основан на математических методах экстраполяции и не принимает в расчет воздействия внешних факторов на изменение температуры тела.A known method for non-invasive determination of glucose in parts of the human body [see Patent 5795305 (US), 60/549 / Ok-Kyung Cho, Birgit Holzgreve, 08/18/98]. Use high-precision measurements of the temperature of the body area, infrared radiation of this area and the thermal conductivity of the skin in this area to determine the glucose concentration. The analysis is based on mathematical methods of extrapolation and does not take into account the influence of external factors on changes in body temperature.
Недостатком этого способа является отсутствие математической модели углеводного обмена. Алгоритм связывает только текущую концентрацию глюкозы в крови с текущей температурой, а значит, способ не предназначен для длительного мониторинга, а также не учитывает влияния индивидуальных факторов на изменение температуры.The disadvantage of this method is the lack of a mathematical model of carbohydrate metabolism. The algorithm connects only the current concentration of glucose in the blood with the current temperature, which means that the method is not intended for long-term monitoring, and also does not take into account the influence of individual factors on temperature changes.
За прототип принят способ неинвазивного контроля уровня глюкозы в крови [см. патент 2180514 (РФ), А61В 5/01 №2001101121/14 / Шмелев В.М., Бобылев В.М. - 20.03.2002], в котором определяют концентрацию глюкозы в крови с помощью измерительного устройства, при этом проводят непрерывный мониторинг концентрации глюкозы в крови путем измерения в области поверхностных вен головы тепловых потоков датчиком измерительного устройства, а концентрацию глюкозы (Xg*) определяют по формуле Xg*=X1*+X2*, где X1*=Wmn(s)XT*, X2*=КПWmn(s)XП*, где ХТ* - безразмерное отклонение температуры от установившегося значения, ХП* - безразмерное отклонение теплового потока от установившегося значения, Wmn(s)=1/(TТПs+1) - передаточная функция концентрации глюкозы в крови по температуре и тепловому потоку, ТТП - экспериментально определяемая постоянная времени переходного процесса, КП - экспериментально определяемый безразмерный коэффициент, s=d/dt - оператор дифференцирования.For the prototype adopted a method of non-invasive control of blood glucose [see patent 2180514 (RF), АВВ 5/01 No. 200111121/14 / Shmelev V.M., Bobylev V.M. - March 20, 2002], which determines the concentration of glucose in the blood using a measuring device, while continuously monitoring the concentration of glucose in the blood by measuring the heat flux in the surface veins of the head with a sensor of the measuring device, and the glucose concentration (X g *) is determined by formula X g * = X 1 * + X 2 *, where X 1 * = W mn (s) X T *, X 2 * = К П W mn (s) X П *, where Х Т * - dimensionless temperature deviation from the steady-state value, Х П * - dimensionless deviation of the heat flux from the steady-state value, W mn (s) = 1 / (T TP s + 1) - transfer I is a function of the concentration of glucose in the blood by temperature and heat flux, T TP - experimentally determined time constant of the transition process, K P - experimentally determined dimensionless coefficient, s = d / dt - differentiation operator.
Недостатком прототипа является низкая метрологическая эффективность из-за высокой погрешности в широком диапазоне информативных параметров измерения, обусловленной фиксированной статистической градуировочной характеристикой.The disadvantage of the prototype is the low metrological efficiency due to the high error in a wide range of informative measurement parameters due to a fixed statistical calibration characteristic.
Технической задачей способа является повышение метрологической эффективности за счет исключения методической и динамической погрешностей для автоматизации компьютерных анализаторов глюкозы в адаптивном диапазоне нормируемых мер.The technical objective of the method is to increase metrological efficiency by eliminating methodological and dynamic errors for the automation of computer glucose analyzers in the adaptive range of standardized measures.
Техническая задача достигается неинвазивным определением концентрации глюкозы крови по глюкограмме, калибруемой в нормированных границах адаптивного диапазона оптимальными максимальными температурами термограмм известных пациентов.The technical problem is achieved by a non-invasive determination of the concentration of blood glucose from a gluogram calibrated within the normalized boundaries of the adaptive range by the optimal maximum temperatures of the thermograms of known patients.
1. В неинвазивном способе определения концентрации глюкозы в крови, заключающемся в том, что накладывают термисторы над поверхностной веной головы испытуемого и измеряют температуру и концентрацию глюкозы в крови, в отличие от прототипа определяют концентрацию глюкозы крови по двум калибровочным характеристикам: глюкограмме и термограмме, параметры которых априори отождествляют с верхней и нижней границами адаптивного диапазона двух известных пациентов с нормированными параметрами, параметры термограммы: постоянную времени Т и максимальную температуру Е, находят по измеренным избыточным температурам Ui для i=1, 2 в два момента времени t1 и бинарный t2=2t1, параметрами глюкограммы служат: предельная температура E0 и предельная концентрация глюкозы P0 крови, которые регистрируют по измеренным концентрациям глюкозы Pj, где j=1, 2 для двух максимальных температур E1 и кратной E2=nE1 термограммы U(t)1. In a non-invasive method for determining the concentration of glucose in the blood, which consists in applying thermistors over the superficial vein of the head of the subject and measuring the temperature and concentration of glucose in the blood, in contrast to the prototype, the blood glucose concentration is determined by two calibration characteristics: glucose and thermogram, parameters which are a priori identified with the upper and lower boundaries of the adaptive range of two well-known patients with normalized parameters, thermogram parameters: time constant T and max mal E the temperature is found from the measured excess temperatures U i for i = 1, 2 in the two instants t 1 and binary t 2 = 2t 1 glyukogrammy parameters are: maximum temperature of E 0 and the limiting concentration of glucose P 0 blood, which is monitored by measured glucose concentrations P j , where j = 1, 2 for two maximum temperatures E 1 and a multiple of E 2 = nE 1 of the thermogram U (t)
с тождественными границам диапазона параметрами: постоянной времени T и максимальной температурой Ewith identical parameters of the range: time constant T and maximum temperature E
2. В способе по п.1, в отличие от прототипа, глюкограмма2. In the method according to
отражает физику натурного эксперимента с тождественными границам диапазона параметрами: предельной температурой Е0 и предельной глюкозой Р0 reflects the physics of a full-scale experiment with parameters identical to the limits of the range: limiting temperature E 0 and limiting glucose P 0
Сущность предлагаемого способа поясняется на фиг.1-8.The essence of the proposed method is illustrated in figures 1-8.
Предлагаемый способ перед измерением включает 2 этапа: 1 - калибровку параметров термограммы и 2 - калибровку параметров глюкограммы.The proposed method before measuring includes 2 stages: 1 - calibration of the parameters of the thermogram and 2 - calibration of the parameters of the gluogram.
1 этап
а) При обследовании пациента натощак накладывают термисторы над поверхностной веной головы и измеряют значение температуры (фиг. 1, правая шкала) в начальный момент времени. Избыточные температуры (фиг. 1, левая шкала), с учетом начальной температуры , определяются соотношением:a) When examining a patient on an empty stomach, apply thermistors above the superficial vein of the head and measure the temperature (Fig. 1, right scale) at the initial time. Excessive temperatures (Fig. 1, left scale), taking into account the initial temperature are determined by the ratio:
б) После принятия пациентом глюкозосодержащей пищи регистрируют изменение температуры Ui для i=1, 2 в течение времени t1 и бинарного t2=2t1, по которым рассчитывают предельные параметры термограммы (фиг. 1).b) After the patient has taken glucose-containing food, a change in temperature U i is recorded for i = 1, 2 over time t 1 and binary t 2 = 2t 1 , according to which the limiting parameters of the thermogram are calculated (Fig. 1).
в) Предельные параметры находят априори для известных пациентов с нормированными границами адаптивного диапазона калибровочной характеристики температуры U от времени t (термограмме):c) The limiting parameters are found a priori for known patients with normalized boundaries of the adaptive range of the calibration temperature characteristic U from time t (thermogram):
с учетом параметров: Е - максимальная температура и Т - постоянная времени.taking into account the parameters: E - maximum temperature and T - time constant.
Закономерности параметров Е и Т тождественны оптимальным эквивалентам (фиг. 1, прямые 2, 3) термограммы (2), которые интегрируют переменные температуры U и времени t:The regularities of the parameters E and T are identical to the optimal equivalents (Fig. 1,
что доказывают предельные решенияwhat the ultimate solutions prove
Постоянную времени T термограммы (2) находят из системы уравнений:The time constant T of the thermogram (2) is found from the system of equations:
Поделим второе уравнение системы (3) на первое, учитывая, что t2=2t1:We divide the second equation of system (3) into the first, given that t 2 = 2t 1 :
После сокращения на знаменатель и логарифмирования находим параметр термограммы Т - постоянную времени:After reducing by the denominator and logarithm, we find the thermogram parameter T - time constant:
Максимальную температуру Е термограммы (1) определяют из инверсной относительно (3) системы уравнений:The maximum temperature E of the thermogram (1) is determined from the system of equations inverse with respect to (3):
После деления второго уравнения системы (5) на первоеAfter dividing the second equation of system (5) by the first
учитывая бинарность интервалов , получим логарифмическое уравнение:given binary intervals , we obtain the logarithmic equation:
что соответствует после экспоненцирования квадратному уравнению:which corresponds after exponentiation to the quadratic equation:
Раскрывая скобки и сокращая единицы и знаменатель Е, находим алгоритм оптимизации второго параметра калибровочной характеристики термограммы E - максимальную температуру:Opening the brackets and reducing the units and the denominator E, we find the optimization algorithm for the second parameter of the calibration characteristic of the thermogram E - the maximum temperature:
Максимальные температуры (6) термограммы (2) служат на 2 этапе нормированными границами адаптивного диапазона исследуемой глюкограммы для ее отождествления с эквивалентом натурного эксперимента за счет нахождения оптимальных параметров эталонной глюкограммы.The maximum temperatures (6) of the thermogram (2) at
2 этап2 stage
а) Определяют концентрацию Р глюкозы крови через максимальную температуру Е по калибровочной характеристике глюкограммы, ммоль/л:a) Determine the concentration P of blood glucose through the maximum temperature E according to the calibration characteristic of the gluogram, mmol / l:
с учетом информативных параметров: Р0 - предельная глюкоза крови и Е0 - предельная температура (см. фиг 2).taking into account informative parameters: P 0 - limit blood glucose and E 0 - limit temperature (see Fig. 2).
Закономерности параметров Р0 (фиг. 2, прямая 2) и Е0 (фиг. 2, прямая 3) тождественны оптимальному эквиваленту глюкограммы (7):The patterns of parameters P 0 (Fig. 2, line 2) and E 0 (Fig. 2, line 3) are identical to the optimal equivalent of the gluogram (7):
что доказывают предельные решенияwhat the ultimate solutions prove
б) Калибровочную характеристику (7) вводят априори для двух известных пациентов с нормированными границами адаптивного диапазона концентрации глюкозы P1, P2 крови, для которых определяют максимальные температуры E1, E2 на первом этапе. По двум известным концентрациям глюкозы и регистрируемым максимальным температурам P1, E1 и P2, E2 находят предельную глюкозу Р0 крови и предельную температуру Е0 (фиг. 2).b) The calibration characteristic (7) is introduced a priori for two well-known patients with normalized boundaries of the adaptive range of blood glucose concentrations P 1 , P 2 , for which the maximum temperatures E 1 , E 2 are determined at the first stage. From the two known glucose concentrations and the recorded maximum temperatures P 1 , E 1 and P 2 , E 2 find the limit glucose P 0 blood and the limit temperature E 0 (Fig. 2).
Параметр глюкограммы (7) предельную температуру Е0 находят из системы уравненийGlucogram parameter (7), the limiting temperature E 0 is found from the system of equations
Поделим второе уравнение системы (8) на первоеWe divide the second equation of system (8) into the first
и после логарифмирования находим предельную температуру Е0 глюкограммы:and after logarithm, we find the limit temperature E 0 of the gluogram:
Предельную глюкозу Р0 определяют из инверсной относительно (8) системы уравненийLimit glucose P 0 is determined from the system of equations inverse with respect to (8)
после деления второго уравнения системы (10) на первоеafter dividing the second equation of system (10) by the first
Принимая во внимание кратность отношения , получим логарифмическое уравнениеTaking into account the multiplicity of the relation we get the logarithmic equation
что соответствует после экспоненцирования степенному уравнениюwhich corresponds after exponentiation to the power equation
После деления на знаменатель понижают на единицу степеньAfter dividing by the denominator, the degree is reduced by one
и находят второй параметр глюкограммы Р0 - предельную глюкозуand find the second parameter of the glucose P 0 - limit glucose
К преимуществам предлагаемого способа диагностики по сравнению с прототипом относится повышение точности способа за счет исключения методической и динамической погрешностей посредством калибровки глюкограммы в нормированных границах адаптивного диапазона оптимальными максимальными температурами термограмм известных пациентов.The advantages of the proposed diagnostic method compared to the prototype include improving the accuracy of the method by eliminating methodological and dynamic errors by calibrating the gluogram in the normalized boundaries of the adaptive range with the optimal maximum temperatures of the thermograms of known patients.
Докажем метрологическую эффективность предлагаемого способа относительно прототипа по достоверности измерений в адаптивном диапазоне для исследуемой зависимости.Let us prove the metrological effectiveness of the proposed method relative to the prototype by the reliability of measurements in the adaptive range for the studied dependence.
1. Оценка методической погрешности1. Assessment of methodological error
а) Термограмма (фиг. 1 и фиг. 3, кривые 1, 2)a) Thermogram (Fig. 1 and Fig. 3,
Для первого пациента найдем по бинарным интервалам t1=1800, t2=3600 измеренные температуры , (фиг. 1), с учетом начальной температуры избыточные температуры Ui=0,422, 0,578 по алгоритмам (4) и (6) оптимальные параметры Е1=0,668, Т=1800 термограммы (фиг. 3).For the first patient, we find the measured temperatures from the binary intervals t 1 = 1800, t 2 = 3600 , (Fig. 1), taking into account the initial temperature excess temperatures U i = 0.422, 0.578 according to algorithms (4) and (6) optimal parameters E 1 = 0.668, T = 1800 thermograms (Fig. 3).
По найденным параметрам Е1 и Т для первого пациента находим из (2) калибровочную характеристику Uj:According to the found parameters E 1 and T for the first patient, we find from (2) the calibration characteristic U j :
Для второго пациента найдем по бинарным интервалам t1=1800, t2=3600 измеренные температуры и , (фиг. 1) с учетом начальной температуры Ui=36° избыточные температуры Ui=0,495, 0,677 по алгоритмам (4) и (6) оптимальные параметры Е2=0,783, Т=1800 термограммы.For the second patient, we find the measured temperatures at binary intervals t 1 = 1800, t 2 = 3600 and , (Fig. 1) taking into account the initial temperature U i = 36 °, the excess temperatures U i = 0.495, 0.677 according to algorithms (4) and (6) the optimal parameters are E 2 = 0.783, T = 1800 of the thermogram.
По найденным параметрам Е2 и T для второго пациента находим (фиг. 3, кривая 2) из (2) калибровочную характеристику Uj:According to the found parameters E 2 and T for the second patient, we find (Fig. 3, curve 2) from (2) the calibration characteristic U j :
Оценим достоверность (фиг.4) эталонной (экспериментальной) Uэ (фиг. 3 кривая 1) относительно калибровочной характеристики Ui (фиг. 3 кривая 2) по относительной погрешности εi:Let us evaluate the reliability (Fig. 4) of the reference (experimental) U e (Fig. 3 curve 1) with respect to the calibration characteristic U i (Fig. 3 curve 2) with respect to the relative error ε i :
Систематизируем результаты в табл.1 для анализа методической погрешности термограммы инновации (u) и прототипа (n) по эффективностиWe systematize the results in Table 1 for the analysis of the methodological error of the innovation thermogram (u) and prototype (n) by efficiency
Табл. 1 показывает, что параметры инновации Eju и Tju однозначно определяют термограммы с минимальной погрешностью не более 0,12% и 0,06% (фиг. 4), а у прототипа Ejn и Тjn погрешность определения 5%. Тогда эффективность (12а) калиброванной термограммы предлагаемого решения отличается в 42-83 раза, т.е. на два порядка выше прототипа, регламентированного статистическим анализом множества ненормированных переменных по жесткой градуировочной характеристике среднестатистического фантома.Tab. 1 shows that the innovation parameters E ju and T ju uniquely determine thermograms with a minimum error of not more than 0.12% and 0.06% (Fig. 4), and the prototype E jn and T jn have a 5% error in determination. Then the efficiency (12a) of the calibrated thermogram of the proposed solution differs by 42-83 times, i.e. two orders of magnitude higher than the prototype, regulated by statistical analysis of the set of unnormalized variables by the rigid calibration characteristic of the average phantom.
б) Глюкограммаb) Glucogram
Найдем для известных значений Р1=3,1, Р2=4,7 и определенных максимальных значений температуры Е1=0,668, Е2=0,783 по алгоритмам (9) и (11) оптимальные параметры Е0=0,276 и Р0=0,276 глюкограммы (фиг. 5, кривая 1).We find for known values of P 1 = 3.1, P 2 = 4.7 and certain maximum temperature values E 1 = 0.668, E 2 = 0.783 according to algorithms (9) and (11) the optimal parameters E 0 = 0.276 and P 0 = 0.276 gluograms (Fig. 5, curve 1).
По найденным параметрам Е0 и Р0 находим из (7) калибровочную характеристику Pj (фиг. 5, кривая 2):According to the found parameters E 0 and P 0 we find from (7) the calibration characteristic P j (Fig. 5, curve 2):
Оценим достоверность (фиг.6) глюкограмм эталонной (экспериментальной) Рз (фиг.5, кривая 1) относительно калибровочной характеристики (фиг.5, кривая 2) и прототипа Р (фиг.5, кривая 3) по относительной погрешности εj:We will evaluate the reliability (Fig. 6) of the reference (experimental) glucogram P s (Fig. 5, curve 1) with respect to the calibration characteristic (Fig. 5, curve 2) and the prototype P (Fig. 5, curve 3) with respect to the relative error ε j :
Для анализа глюкограмм систематизируем данные в табл. 2.For glucose analysis, we systematize the data in the table. 2.
Табл. 2 показывает, что параметры Е0 и Р0 однозначно определяют эталонную и откалиброванную глюкограммы с минимальной методической погрешностью не более 0,035% (тождественно фиг. 4), тогда как у прототипа погрешность определения 5% в диапазоне (Е1-Е2) здорового пациента и 500% в группах риска (фиг. 6) из-за статистического анализа с линейной аппроксимацией (фиг. 5, график 3).Tab. 2 shows that the parameters E 0 and P 0 uniquely determine the reference and calibrated gluograms with a minimum methodological error of not more than 0.035% (identical to Fig. 4), while the prototype has an error of 5% in the range (E 1 -E 2 ) of a healthy patient and 500% in risk groups (Fig. 6) due to statistical analysis with linear approximation (Fig. 5, graph 3).
2. Оценка динамической погрешности2. The estimation of dynamic error
a) Термограммаa) Thermogram
Динамическая погрешность (фиг. 7) определяется нелинейностью η1 термограмм, регламентируемой отношением интервалов времени переменных t прототипа и нормированной постоянной времени предлагаемого решения T (фиг. 1, 3):The dynamic error (Fig. 7) is determined by the non-linearity η 1 of the thermograms, regulated by the ratio of the time intervals of the variables t of the prototype and the normalized time constant of the proposed solution T (Figs. 1, 3):
Нелинейность (14) заявляемого решения η1u тождественна единичному эквиваленту (фиг. 7, кривая 1), т.к.The nonlinearity (14) of the proposed solution η 1u is identical to the unit equivalent (Fig. 7, curve 1), because
В прототипе используются ненормированные переменные времени t:The prototype uses unnormalized variables of time t:
а нелинейности термограмм (фиг. 1) прототипа изменяются по логарифмическому законуand the non-linearity of thermograms (Fig. 1) of the prototype change according to the logarithmic law
Воспроизводимость результатов термограммы (фиг. 3) представлена в табл. 3.The reproducibility of the results of the thermogram (Fig. 3) is presented in table. 3.
Из табл. 3 видно, что в предлагаемой инновации параметры Е, T=const (фиг. 1) нормированы границами адаптивного диапазона известных пациентов. Нелинейность предлагаемого решения регламентирована единичному эквиваленту (фиг. 7, прямая 1) в отличие от переменной нелинейности прототипа, изменяющейся по логарифмическому закону из-за множества ненормированных переменных термограмм ti, Ui (фиг. 7, кривая 2).From the table. Figure 3 shows that in the proposed innovation, the parameters E, T = const (Fig. 1) are normalized by the boundaries of the adaptive range of known patients. The nonlinearity of the proposed solution is regulated by a single equivalent (Fig. 7, line 1), in contrast to the variable non-linearity of the prototype, which varies according to the logarithmic law due to the set of unnormalized variable thermograms t i , U i (Fig. 7, curve 2).
б) Глюкограммаb) Glucogram
Динамическая погрешность определяется нелинейностью η2 глюкограмм (фиг. 5), определяемой отношением концентраций глюкозы Р прототипа и нормированной предельной глюкозы предлагаемого решения Р0.The dynamic error is determined by the nonlinearity η 2 of the gluogram (Fig. 5), determined by the ratio of the glucose concentrations P of the prototype and the normalized limit glucose of the proposed solution P 0 .
Нелинейность (15) заявленного решения η2u тождественна единичному эквиваленту (фиг. 8, прямая 1), т.к.The nonlinearity (15) of the claimed solution η 2u is identical to the unit equivalent (Fig. 8, line 1), because
В прототипе используются ненормированные значения концентраций глюкозы Р:The prototype uses abnormal values of glucose concentrations P:
а нелинейности прототипа изменяются по экспоненциальному закону (фиг. 8, кривая 2)and the non-linearities of the prototype vary exponentially (Fig. 8, curve 2)
Воспроизводимость результатов термограммы представлена в табл.4.The reproducibility of the thermogram results is presented in Table 4.
Из табл. 4 следует, что в предлагаемой инновации параметры E0, P0=const нормированы границами адаптивного диапазона известных пациентов. Нелинейность предлагаемого решения регламентирована единичному эквиваленту (фиг. 8, прямая 1) в отличие от переменной нелинейности прототипа, изменяющейся по экспоненциальному закону (фиг. 8, кривая 2) из-за множества ненормированных переменных термограмм Еi, Рi.From the table. 4 it follows that in the proposed innovation, the parameters E 0 , P 0 = const are normalized by the boundaries of the adaptive range of known patients. The nonlinearity of the proposed solution is regulated by a single equivalent (Fig. 8, line 1), in contrast to the variable nonlinearity of the prototype, which varies exponentially (Fig. 8, curve 2) due to the multitude of unnormalized variable thermograms E i , P i .
3. Оценка ширины диапазона3. Estimation of the width of the range
Эффективность по диапазону ηD - это отношение диапазона Du предлагаемой инновации к диапазону Dn прототипа (см. фиг. 5, графики 2, 3):The range efficiency η D is the ratio of the range D u of the proposed innovation to the range D n of the prototype (see Fig. 5,
Из формулы (16) видно, что эффективность по диапазону предлагаемой инновации минимум в 5 раз превосходит эффективность по диапазону прототипа.From the formula (16) shows that the efficiency in the range of the proposed innovation is at least 5 times higher than the efficiency in the range of the prototype.
4. Оценка оперативности4. Efficiency assessment
Повышение оперативности предлагаемой инновации доказывает эффективность времени измерения t. В предлагаемом способе t≤Т измерения не превышает постоянную времени (фиг. 1), а для прототипа в 3-5 раз больше tn=(3-5)Т для определения максимальной температуры с погрешностью 5-1%.Increasing the efficiency of the proposed innovation proves the effectiveness of the measurement time t. In the proposed method, t≤T measurement does not exceed the time constant (Fig. 1), and for the prototype 3-5 times greater than t n = (3-5) T to determine the maximum temperature with an error of 5-1%.
Из эффективности по времени для погрешности (5-1)% следует, что оперативность предлагаемого способа в 3-5 раз выше известных способов.From time efficiency for an error of (5-1)% it follows that the efficiency of the proposed method is 3-5 times higher than the known methods.
Таким образом, неинвазивное определение концентрации глюкозы крови по глюкограмме, калибруемой в нормированных границах адаптивного диапазона оптимальными максимальными температурами термограмм известных пациентов, в отличие от известных решений снижает методическую и динамическую погрешности на несколько порядков при увеличении оперативности не менее чем в 3 раза, что в итоге повышает метрологическую эффективность определения концентрации глюкозы по температуре с априори заданной точностью для автоматизации компьютерных анализаторов в адаптивном диапазоне нормируемых мер.Thus, a non-invasive determination of blood glucose concentration from a glucogram calibrated at the normalized boundaries of the adaptive range by the optimal maximum temperatures of thermograms of known patients, in contrast to known solutions, reduces methodological and dynamic errors by several orders of magnitude with an increase in efficiency of at least 3 times, which ultimately increases the metrological efficiency of determining glucose concentration by temperature with a priori specified accuracy for automation of computer analysis factors in the adaptive range of standardized measures.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128824A RU2607494C1 (en) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | Non-invasive method for determining blood glucose concentration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128824A RU2607494C1 (en) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | Non-invasive method for determining blood glucose concentration |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2607494C1 true RU2607494C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015128824A RU2607494C1 (en) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | Non-invasive method for determining blood glucose concentration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2607494C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA002288B1 (en) * | 1997-05-20 | 2002-02-28 | Януш М. Бухерт | Non-invasive continuous blood glucose monitoring |
RU2180514C1 (en) * | 2001-01-15 | 2002-03-20 | ШМЕЛЕВ Владимир Михайлович | Method for determining glucose concentration in noninvasive way |
US20080200781A1 (en) * | 2005-05-24 | 2008-08-21 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Glucose Sensor |
RU2525507C2 (en) * | 2011-12-12 | 2014-08-20 | Галина Владимировна Бобылева | Method for non-invasive blood glucose test |
-
2015
- 2015-07-15 RU RU2015128824A patent/RU2607494C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA002288B1 (en) * | 1997-05-20 | 2002-02-28 | Януш М. Бухерт | Non-invasive continuous blood glucose monitoring |
RU2180514C1 (en) * | 2001-01-15 | 2002-03-20 | ШМЕЛЕВ Владимир Михайлович | Method for determining glucose concentration in noninvasive way |
US20080200781A1 (en) * | 2005-05-24 | 2008-08-21 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Glucose Sensor |
RU2525507C2 (en) * | 2011-12-12 | 2014-08-20 | Галина Владимировна Бобылева | Method for non-invasive blood glucose test |
Non-Patent Citations (2)
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7318004B2 (en) | Temperature prediction system and method | |
US8290730B2 (en) | Systems and methods for assessing measurements in physiological monitoring devices | |
US6488677B1 (en) | System for quantifying edema | |
US10349838B2 (en) | Methods and apparatus for determining arterial pulse wave velocity | |
Nygren et al. | Detection of changes in muscle oxygen saturation in the human leg: a comparison of two near-infrared spectroscopy devices | |
Andriessen et al. | Noninvasive assessment of blood pressure variability in preterm infants | |
RU2180514C1 (en) | Method for determining glucose concentration in noninvasive way | |
RU2607494C1 (en) | Non-invasive method for determining blood glucose concentration | |
RU2525507C2 (en) | Method for non-invasive blood glucose test | |
EP3019075B1 (en) | Determination of a hemodynamic parameter | |
RU2644298C1 (en) | Non-invasive express analysis of glucose concentration in blood | |
US20150297123A1 (en) | Method and device for non-invasive monitoring of blood glucose level | |
EP3019076B1 (en) | Arterial pressure-based determination of cardiovascular parameters | |
CN116115205A (en) | Blood pressure measuring method, device, electronic equipment and storage medium | |
Garner et al. | Complex measurements of heart rate variability in obese youths: distinguishing autonomic dysfunction | |
Pernice et al. | A validity and reliability study of Conditional Entropy Measures of Pulse Rate Variability | |
JP2006247193A (en) | Blood pressure measurement system and method | |
RU2644501C2 (en) | Method for non-invasive determination of blood glucose concentration in glucogram | |
JP4745871B2 (en) | Ultrasonic tissue evaluation apparatus and ultrasonic tissue evaluation method | |
US20180184922A1 (en) | Viscoelasticity characteristics acquisition device, viscoelasticity characteristics acquisition method, viscoelasticity characteristics acquisition program, and recording medium recording said program | |
JP2021016604A (en) | Component concentration measurement method and apparatus | |
Lin et al. | Reliability of instantaneous pulse rate variability by using photoplethysmography | |
Stewart et al. | Investigation of a non-invasive venous blood flow measurement device: Using thermal mass measurement principles | |
Tang et al. | Continuous cuffless blood pressure estimation based on pulse transit time: a new evaluation with invasive BP reference | |
RU2698986C1 (en) | Arterial pressure determining method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170716 |