RU78325U1 - DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF TISSUE TISSUE CHOLESTEROL - Google Patents

DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF TISSUE TISSUE CHOLESTEROL Download PDF

Info

Publication number
RU78325U1
RU78325U1 RU2008132264/22U RU2008132264U RU78325U1 RU 78325 U1 RU78325 U1 RU 78325U1 RU 2008132264/22 U RU2008132264/22 U RU 2008132264/22U RU 2008132264 U RU2008132264 U RU 2008132264U RU 78325 U1 RU78325 U1 RU 78325U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cholesterol
piston
skin
blood
optical
Prior art date
Application number
RU2008132264/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Давыдович Шапкин
Александр Сергеевич Парфёнов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное преприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
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
Application filed by Федеральное государственное унитарное преприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" filed Critical Федеральное государственное унитарное преприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority to RU2008132264/22U priority Critical patent/RU78325U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU78325U1 publication Critical patent/RU78325U1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Устройство для неинвазивного (т.е. без забора крови) определения тканевого холестерина кожи относится к области медицины и медицинской техники и может быть использовано для определения уровня тканевого холестерина кожи, коррелирующего с содержанием холестерина в крови.A device for non-invasive (i.e., without blood sampling) determination of skin tissue cholesterol belongs to the field of medicine and medical technology and can be used to determine the level of skin tissue cholesterol that correlates with cholesterol in the blood.

Устройство содержит герметизируемую емкость без дна с фиксатором устройства на коже ладони, и отличается тем, что герметизируемая емкость выполнена в виде цилиндра с поршнем и соединена узким каналом в поршне с расположенной на его другом конце фотометрической кюветой, состоящей из оптической кюветы, двух монохроматических источников света с разными длинами волн излучения, установленных на каретке для поочередного позиционирования этих источников на оптической оси оптической кюветы, при этом длина волны излучения одного источника света лежит в области спектра поглощения реакционного раствора, а другого - вне спектра поглощения, и фотоприемника, выход которого соединен с блоком измерения и регистрации фототока.The device contains a sealed container without a bottom with a device lock on the skin of the palm of the hand, and is characterized in that the sealed container is made in the form of a cylinder with a piston and is connected by a narrow channel in the piston to a photometric cell located at its other end, consisting of an optical cell, two monochromatic light sources with different radiation wavelengths mounted on the carriage for alternately positioning these sources on the optical axis of the optical cell, while the radiation wavelength of one source that lies in the region of the absorption spectrum of the reaction solution, and another - is the absorption spectrum, and a photodetector, whose output is connected to the measurement unit and recording the photocurrent.

В устройстве достигается повышение точности и расширение диапазона измерения уровня холестерина в тканях, коррелирующего с уровнем холестерина в крови, неинвазивным способом, автоматизация процесса измерений, портативность устройства, снижение сложности и стоимости его изготовления, в том числе за счет исключения драгоценных металлов (например, платины, используемой в электрохимическом датчике), что дает возможность широкого применения устройства при диспансеризации населения для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.The device improves accuracy and expands the range of measurement of cholesterol in tissues, correlating with cholesterol in the blood, in a non-invasive way, automates the measurement process, portability of the device, reduces the complexity and cost of its manufacture, including by eliminating precious metals (for example, platinum used in an electrochemical sensor), which makes it possible to widely use the device for medical examination of the population for the early diagnosis of cardiovascular diseases.

Description

Устройство для неинвазивного (т.е. без забора крови) определения тканевого холестерина кожи относится к области медицины и медицинской техники и может быть использована для определения уровня тканевого холестерина кожи, коррелирующего с содержанием холестерина в крови.A device for non-invasive (i.e., without blood sampling) determination of skin tissue cholesterol belongs to the field of medicine and medical technology and can be used to determine the level of tissue cholesterol in the skin that correlates with blood cholesterol.

Известны устройства, позволяющие фотометрическим способом определять содержание холестерина в крови, связанные с забором крови из кровеносных сосудов (Патент РФ №2054178, Реферат РФ №9301391), что некомфортно и существует риск заражения пациента и обслуживающего персонала через загрязнение кровью оборудования в результате предшествующего его использования другими лицами (Патент РФ №2188424).Known devices that allow the photometric method to determine blood cholesterol levels associated with blood sampling from blood vessels (RF Patent No. 2054178, Russian Federation Abstract No. 9301391), which is uncomfortable and there is a risk of infection of the patient and staff through blood contamination of equipment as a result of its previous use by other persons (RF Patent No. 2188424).

Известен способ неинвазивного определения уровня тканевого холестерина кожи по измерению концентрации перекиси водорода, образующейся в результате биохимической реакции между холестерином кожи и раствором специального фермента, наносимого на кожу (Патент РФ №2130189).A known method of non-invasively determining the level of tissue cholesterol of the skin by measuring the concentration of hydrogen peroxide formed as a result of a biochemical reaction between skin cholesterol and a solution of a special enzyme applied to the skin (RF Patent No. 2130189).

Устройство для его реализации содержит герметизируемую емкость (кювету) без дна для ферментосодержащей смеси и приспособление, фиксирующее основание емкости на коже ладони, которая и выполняет роль дна кюветы площадью ~1 см2.The device for its implementation contains a sealed container (cuvette) without a bottom for an enzyme-containing mixture and a device that fixes the base of the container on the skin of the palm of the hand, which acts as the bottom of the cuvette with an area of ~ 1 cm 2 .

Измерение уровня перекиси водорода в реакционном растворе осуществляют как методом «сухой химии», так и в жидкой фазе.The measurement of the level of hydrogen peroxide in the reaction solution is carried out both by the method of "dry chemistry" and in the liquid phase.

В методе «сухой химии» в раствор помещают колориметрический индикатор на бумажной полосе (стрип), и по изменению его цвета In the “dry chemistry” method, a colorimetric indicator on a paper strip (strip) is placed in the solution, and by changing its color

оценивают с помощью цветной шкалы либо с помощью отражательного фотометра уровень перекиси водорода в растворе.assess using a color scale or using a reflective photometer the level of hydrogen peroxide in the solution.

Метод прост, недорог и может быть использован как в «домашних» условиях, так и в любом медучреждении.The method is simple, inexpensive and can be used both in "home" conditions, and in any medical facility.

Недостатком метода является низкая точность и ограниченный диапазон измеряемых концентраций холестерина в растворе.The disadvantage of this method is the low accuracy and a limited range of measured concentrations of cholesterol in solution.

Определение концентрации перекиси водорода в жидкой фазе основано на измерении оптической плотности раствора, которая пропорциональна содержанию в нем перекиси водорода. Метод позволяет определять концентрацию холестерина с высокой точностью и в широком диапазоне концентраций (нижний предел обнаружения ~10-6 моль/л), но возможен лишь в медучреждениях, оснащенных дорогостоящей спектрометрической аппаратурой и имеющих квалифицированный персонал для ее обслуживания.The determination of the concentration of hydrogen peroxide in the liquid phase is based on measuring the optical density of the solution, which is proportional to the content of hydrogen peroxide in it. The method allows you to determine the concentration of cholesterol with high accuracy and in a wide range of concentrations (the lower limit of detection is ~ 10 -6 mol / l), but is possible only in medical facilities equipped with expensive spectrometric equipment and having qualified personnel for its maintenance.

Кроме того, процесс измерения связан с рядом ручных рутинных операций по извлечению раствора из реакционной емкости и переносу его в кювету спектрофотометра, что не позволяет полностью автоматизировать процесс измерения.In addition, the measurement process is associated with a number of manual routine operations for extracting the solution from the reaction vessel and transferring it to the spectrophotometer cuvette, which does not fully automate the measurement process.

Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, состоит в повышении точности и расширении диапазона измерения уровня холестерина в тканях, коррелирующего с уровнем холестерина в крови, неинвазивным способом, автоматизации процесса измерений, портативности устройства, снижение сложности и стоимости его изготовления, в том числе за счет исключения драгоценных металлов (например, платины, используемой в электрохимическом датчике), что дает возможность широкого применения устройства при диспансеризации населения для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.The technical result to which the claimed utility model is aimed is to increase the accuracy and expand the range of measurement of cholesterol levels in tissues, which correlates with cholesterol levels in the blood, in a non-invasive way, automate the measurement process, portability of the device, reduce the complexity and cost of its manufacture, including including due to the exclusion of precious metals (for example, platinum used in an electrochemical sensor), which makes it possible to widely use the device for medical examination tion of the population for early diagnosis of cardiovascular diseases.

Существенные признаки.Essential features.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для неинвазивного определения тканевого холестерина кожи, содержащем герметизируемую емкость без дна с фиксатором устройства на коже ладони, герметизируемая емкость выполнена в виде цилиндра с поршнем и соединена узким каналом в поршне с расположенной на его другом конце фотометрической кюветой, состоящей из оптической кюветы, двух монохроматических источников света с разными длинами волн излучения, установленных на каретке для поочередного позиционирования этих источников на оптической оси оптической кюветы, и фотоприемника, выход которого соединен с блоком измерения и регистрации фототока. Причем длина волны излучения одного монохроматического источника света лежит в области спектра поглощения реакционного раствора, а другого - вне спектра поглощения.To achieve the specified technical result in the device for non-invasive determination of skin tissue cholesterol containing a sealed container without a bottom with a device lock on the palm skin, the sealed container is made in the form of a cylinder with a piston and is connected by a narrow channel in the piston with a photometric cell located at its other end, consisting of from an optical cuvette, two monochromatic light sources with different radiation wavelengths mounted on the carriage for alternately positioning these sources Ikov on the optical axis of the optical cuvette, and a photodetector, whose output is connected to the measurement unit and recording the photocurrent. Moreover, the radiation wavelength of one monochromatic light source lies in the region of the absorption spectrum of the reaction solution, and the other outside the absorption spectrum.

Перечень фигур на чертеже.The list of figures in the drawing.

Для пояснения сущности полезной модели на фиг.1 приведен схематический чертеж конструкции устройства для неинвазивного определения тканевого холестерина кожи, на котором изображены:To clarify the essence of the utility model, figure 1 shows a schematic drawing of the design of a device for non-invasive determination of skin tissue cholesterol, which shows:

1 - цилиндр и 2 - поршень, образующие герметизируемую емкость без дна;1 - cylinder and 2 - piston, forming a sealed container without a bottom;

3 - узкий канал в поршне;3 - a narrow channel in the piston;

4 - фотометрическая кювета;4 - photometric cell;

5, 6 - монохроматические источники света (светодиоды);5, 6 - monochromatic light sources (LEDs);

7 - каретка для позиционирования светодиодов;7 - carriage for positioning the LEDs;

8 - конденсор;8 - condenser;

9 - диафрагма;9 - aperture;

10 - фотоприемник;10 - photodetector;

11 - оптическая кювета;11 - optical cuvette;

12 - фиксатор устройства на коже ладони;12 - device lock on the skin of the palm;

13 - блок измерения и регистрации фототока;13 - unit for measuring and recording the photocurrent;

14 - винтовое соединение;14 - screw connection;

15 - блок питания светодиодов.15 - power supply LEDs.

Устройство содержит фиксатор 12, герметизируемую емкость без дна, выполненную в виде цилиндра 1 с поршнем 2 и соединенную узким каналом 3 в поршне 2 с расположенной на его другом конце фотометрической кюветой 4. Кювета 4 содержит оптическую кювету 11, два монохроматических источника света (светодиода) 5, 6, установленных на каретке 7 для поочередного позиционирования светодиодов на оптической оси конденсора 8, и фотоприемник 10, который подключен к блоку измерения и регистрации фототока 13.The device contains a latch 12, a sealed container without a bottom, made in the form of a cylinder 1 with a piston 2 and connected by a narrow channel 3 in the piston 2 with a photometric cuvette 4 located at its other end. The cuvette 4 contains an optical cuvette 11, two monochromatic light sources (LEDs) 5, 6 mounted on the carriage 7 for alternately positioning the LEDs on the optical axis of the condenser 8, and a photodetector 10, which is connected to the unit for measuring and recording the photocurrent 13.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

С помощью фиксатора 12 торец цилиндра 1 прижимается к поверхности кожи ладони (в области тенара) с постоянным усилием. Поршень 2 перемещается в цилиндре 1 при его повороте за счет винтового соединения 14.. При этом для удобства работы шаг резьбы предпочтительно выбирать в 2-3 раза больше диапазона перемещения поршня. В начале работы поршень 2 находится в крайнем верхнем положении.Using the lock 12, the end face of the cylinder 1 is pressed against the surface of the skin of the palm (in the tenar region) with constant force. The piston 2 moves in the cylinder 1 when it is rotated due to the screw connection 14 .. In this case, for the convenience of operation, the thread pitch is preferably chosen 2-3 times the range of movement of the piston. At the beginning of operation, the piston 2 is in its highest position.

Объем, образовавшийся между ладонью и поршнем, заполняется дозированным количеством ферментосодержащей смеси (около 0,1 мл) с использованием, например, малообъемного медицинского шприца, через боковые стенки оптической кюветы 9 со сквозными отверстиями, соосными с узким каналом 3 в поршне 2, диаметром, соизмеримым с диаметром канала 3 в поршне (~1 мм).The volume formed between the palm and the piston is filled with a metered amount of an enzyme-containing mixture (about 0.1 ml) using, for example, a low-volume medical syringe, through the side walls of the optical cell 9 with through holes, coaxial with a narrow channel 3 in the piston 2, with a diameter of commensurate with the diameter of the channel 3 in the piston (~ 1 mm).

Экспозиция раствора на коже ладони осуществляется в течение нескольких минут. Во время экспозиции раствора происходит биохимическая реакция кожного холестерина с ферментом, в результате которой образуется перекись водорода, концентрация которой прямо пропорциональна содержанию холестерина. После экспозиции раствора поршень опускается в нижнее положение и выдавливает реакционный раствор в оптическую кювету 11.The exposure of the solution on the skin of the palm is carried out within a few minutes. During the exposure of the solution, a biochemical reaction of skin cholesterol with an enzyme occurs, resulting in the formation of hydrogen peroxide, the concentration of which is directly proportional to the cholesterol content. After exposure of the solution, the piston lowers to the lower position and squeezes the reaction solution into the optical cuvette 11.

На светодиоды 5, 6 подается напряжение (6-10 В) постоянного тока от блок питания 15. Свет от светодиода 5 с длиной волны излучения λ1 конденсором 8 с диафрагмой 9 направляется в оптической кювету 11 и фокусируется на фотоприемнике 10. Сигнал с фотоприемника 10 U0λ1 от светодиода 5 поступает на блок измерения и регистрации фототока.A voltage (6-10 V) of direct current is supplied to the LEDs 5, 6 from the power supply 15. The light from the LED 5 with a radiation wavelength λ 1 of a capacitor 8 with a diaphragm 9 is directed into an optical cuvette 11 and is focused on the photodetector 10. The signal from the photodetector 10 U 0λ1 from LED 5 is fed to the unit for measuring and recording the photocurrent.

Каретка для позиционирования светодиодов 7 перемещает светодиод 6 с длиной волны излучения λ2 на оптическую ось кюветы 11, и измеряется величина сигнала от фотоприемника 10 U0λ2. Регулировкой тока через светодиоды на выходе блока питания добиваются равенства величин U0λ1=U0λ2.The carriage for positioning the LEDs 7 moves the LED 6 with the radiation wavelength λ 2 to the optical axis of the cell 11, and the signal value from the photodetector 10 U 0λ2 is measured . By adjusting the current through the LEDs at the output of the power supply, equality of values U 0λ1 = U 0λ2 is achieved .

Затем в реакционный раствор добавляется краситель (например, фермент пероксидаза с субстратом), и аналогично измеряются величины сигналов от фотоприемника 10 Uλ1 и Uλ2.Then a dye is added to the reaction solution (for example, the enzyme peroxidase with a substrate), and the values of the signals from the photodetector 10 U λ1 and U λ2 are measured similarly.

Светодиоды выбраны таким образом, что излучение одного из них находится в области спектра поглощения реакционного раствора после добавления в него красителя, а другого - вне спектра поглощения.The LEDs are chosen so that the radiation of one of them is in the region of the absorption spectrum of the reaction solution after adding a dye, and the other is outside the absorption spectrum.

Оптическая плотность раствора на длине волны λ1:Dλ1=lg(U0λ1/Uλ1), а на длине волны λ2:Dλ2=lg(U0λ2/Uλ2).The optical density of the solution at a wavelength of λ 1 : D λ1 = log (U 0λ1 / U λ1 ), and at a wavelength of λ 2 : D λ2 = log (U 0λ2 / U λ2 ).

Поскольку излучение светодиода на длине волны λ2 не поглощается окрашенным раствором, то теоретически Uλ2=U0λ2 и Dλ2=lg(U0λ2/Uλ2)=0. На практике Uλ2 может отличаться от U0λ2 по причинам, не связанным с селективностью спектра поглощения раствора, и в общем виде уровень Since the LED radiation at the wavelength λ 2 is not absorbed by the colored solution, theoretically, U λ2 = U 0λ2 and D λ2 = log (U 0λ2 / U λ2 ) = 0. In practice, U λ2 may differ from U 0λ2 for reasons not related to the selectivity of the absorption spectrum of the solution, and in general the level

перекиси водорода в растворе (С), пропорциональный концентрации холестерина в коже, определяется выражением:hydrogen peroxide in solution (C nv ), proportional to the concentration of cholesterol in the skin, is determined by the expression:

где Rλ1 - коэффициент, учитывающий геометрию оптической кюветы, молярный коэффициент поглощения раствора на длине волны λ1, спектральную чувствительность фотоприемника 10.where R λ1 - coefficient taking into account the geometry of the optical cell, the molar absorption coefficient of the solution at a wavelength of λ 1 , the spectral sensitivity of the photodetector 10.

Учитывая, что содержание холестерина в коже коррелирует с содержанием холестерина в крови (Ск), то можно напрямую связать уровень холестерина в крови с оптической плотностью реакционного раствора, за величину которой ответственна перекись водорода, как конечный продукт биохимической реакции в растворе:Considering that the cholesterol content in the skin correlates with the blood cholesterol content (C k ), it is possible to directly correlate the blood cholesterol level with the optical density of the reaction solution, the amount of which is responsible for hydrogen peroxide as the final product of the biochemical reaction in the solution:

Здесь N (Моль/л) представляется как произведение K·Rλ1, где К - коэффициент, учитывающий в свою очередь соотношения между уровнем холестерина в коже и концентрацией перекиси водорода в растворе, а также корреляционную зависимость между уровнем тканевого холестерина кожи и его концентрацией в крови.Here N (mol / l) is represented as the product K · R λ1 , where K is a coefficient that in turn takes into account the relationship between the level of cholesterol in the skin and the concentration of hydrogen peroxide in the solution, as well as the correlation between the level of tissue cholesterol of the skin and its concentration in blood.

Величина N может быть экспериментально определена для каждого конкретного устройства при измерении им оптической плотности реакционного раствора у пациентов, содержание холестерина в крови у которых известно (определено, например, в медучреждении «классическим» инвазивным методом).The value of N can be experimentally determined for each specific device when it measures the optical density of the reaction solution in patients whose blood cholesterol is known (determined, for example, in a medical facility using the “classical” invasive method).

Claims (1)

Устройство для неинвазивного определения тканевого холестерина кожи, содержащее герметизируемую емкость без дна с фиксатором устройства на коже ладони, отличающееся тем, что герметизируемая емкость выполнена в виде цилиндра с поршнем и соединена узким каналом в поршне с расположенной на его другом конце фотометрической кюветой, состоящей из оптической кюветы, двух монохроматических источников света с разными длинами волн излучения, установленных на каретке для поочередного позиционирования этих источников на оптической оси оптической кюветы, при этом длина волны излучения одного источника света лежит в области спектра поглощения реакционного раствора, а другого - вне спектра поглощения, и фотоприемника, выход которого соединен с блоком измерения и регистрации фототока.
Figure 00000001
A device for the non-invasive determination of tissue cholesterol of the skin, containing a sealed container without a bottom with a device lock on the palm skin, characterized in that the sealed container is made in the form of a cylinder with a piston and is connected by a narrow channel in the piston with a photometric cell located at its other end, consisting of an optical cuvettes, two monochromatic light sources with different radiation wavelengths mounted on a carriage for alternately positioning these sources on the optical axis of the optical th cell, wherein the length of one light emission wavelength lies in the region of the absorption spectrum of the reaction solution, and another - is the absorption spectrum, and a photodetector, whose output is connected to the measurement unit and recording the photocurrent.
Figure 00000001
RU2008132264/22U 2008-08-06 2008-08-06 DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF TISSUE TISSUE CHOLESTEROL RU78325U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132264/22U RU78325U1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF TISSUE TISSUE CHOLESTEROL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132264/22U RU78325U1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF TISSUE TISSUE CHOLESTEROL

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU78325U1 true RU78325U1 (en) 2008-11-20

Family

ID=40241830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008132264/22U RU78325U1 (en) 2008-08-06 2008-08-06 DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF TISSUE TISSUE CHOLESTEROL

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU78325U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2655518C2 (en) Noninvasive blood analysis
EP0577684B1 (en) Method and apparatus for glucose concentration monitoring
AU749033B2 (en) Apparatus and method for noninvasive glucose measurement
Guevara et al. Joint optical-electrical technique for noninvasive glucose monitoring
US20050203356A1 (en) Joint-diagnostic in vivo & in vitro apparatus
KR100464324B1 (en) Method and apparatus for measuring concentration of constituents in body fluids
WO2006092050A1 (en) Method and apparatus for determining blood analytes
CN101947115A (en) Implantable human blood glucose concentration continuous monitoring system based on optical fiber attenuation total reflection
CN115399759A (en) Non-invasive blood analysis
US20110118570A1 (en) Optic sensor device with sers
US8126527B2 (en) Method and system for determining the contribution of hemoglobin and myoglobin to in vivo optical spectra
US7486976B1 (en) Optical non-invasive blood monitoring system and method
Marius et al. Algorithms of absorbance and colorimeter for measuring blood glucose
Pande et al. Non-invasive blood glucose measurement
RU2633494C2 (en) Biosensor for non-invasive optical monitoring of biological tissues pathology
RU78325U1 (en) DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF TISSUE TISSUE CHOLESTEROL
JP4052461B2 (en) Non-invasive measuring device for blood glucose level
JP2002085385A (en) Method and apparatus for measuring blood sugar value
CN105232055A (en) Noninvasive glucometer
WO2022009071A1 (en) Device for non-invasive blood glucose concentration measurement
KR100883153B1 (en) Instrument for noninvasively measuring blood sugar level
Pande et al. Non-invasive optical blood glucose measurement
Tufan et al. Implementation Techniques for Transcutaneous Carbon Dioxide Monitoring: Approaches for Wearable Smart Health Applications
US20040009606A1 (en) Non-invasive measurement of pH
Abidin et al. Measurement of Glucose in Blood Using a Simple Non Invasive Method

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20100807