WO2023121497A1 - Method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration - Google Patents

Method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration Download PDF

Info

Publication number
WO2023121497A1
WO2023121497A1 PCT/RU2021/000586 RU2021000586W WO2023121497A1 WO 2023121497 A1 WO2023121497 A1 WO 2023121497A1 RU 2021000586 W RU2021000586 W RU 2021000586W WO 2023121497 A1 WO2023121497 A1 WO 2023121497A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blood
glucose
human
reflected light
person
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/000586
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Олег Олегович ТИХОНЕНКО
Злата Олеговна ТИХОНЕНКО
Даниил Олегович ТИХОНЕНКО
Владимир Павлович ЛОБКО
Александр Викторович КАЛАЧЕВ
Юрий Алексеевич КИРИЧЕК
Александр Васильевич ЧЕПУРНОЙ
Original Assignee
Аккофриск Технологии Лтд.
Олег Олегович ТИХОНЕНКО
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 Аккофриск Технологии Лтд., Олег Олегович ТИХОНЕНКО filed Critical Аккофриск Технологии Лтд.
Priority to PCT/RU2021/000586 priority Critical patent/WO2023121497A1/en
Publication of WO2023121497A1 publication Critical patent/WO2023121497A1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters

Definitions

  • the invention relates to medicine and technology, specifically to a method for non-invasive determination of changes in glucose in human blood and can be used to create diagnostic systems in medicine and technology, as well as to create socially-oriented systems for the early diagnosis of diabetes and concomitant diseases.
  • sugar in blood without wounds is currently determined by a large number of indirect methods.
  • electrochemical indicators of the skin through body temperature and pressure, through the light absorption of body tissues (optical method), etc.
  • body tissues optical method
  • places of control are also diverse: wrist, finger, earlobe, etc.
  • the method associated with the light absorption of tissues consists in using the optical characteristics (in particular, the ability to scatter light) of vessels with blood and lymph, as well as the optical characteristics of other tissues of the human body to determine changes in glucose in the body and, in particular, in the blood .
  • An analogue of the invention is a method for detecting blood sugar without wounds using a blood glucose sensor, which is the result of an integrated test for blood oxygen saturation and pulse rate (CN101390751A, publ. 03/25/2009).
  • Integrator sensor for non-invasive detection of glucose in blood contains a probe for determining the local rate of metabolism of a human finger and a probe for detecting oxygen in blood.
  • Also analogous is a method for measuring the metabolic rate based on non-invasive measurement of blood glucose (CN104287693A, publ. 21.01.2015).
  • a method for measuring metabolic rate based on non-invasive measurement of blood glucose by means of a temperature sensor, a humidity sensor and a thermal energy radiation sensor in three heat transfer modes, including convection, evaporation and radiation between the local surface of the human body and the environment.
  • Another analogue is the method of micro-calorimetric measurement of the rate of local tissue metabolism, water content in the intercellular tissue, the concentration of blood biochemical components and pressure in the cardiovascular system (RU2396897, publ. 20.08.2010).
  • the method consists in locally measuring the intensity of heat transfer through the surface of a limited area of the skin by measuring the density of the heat transfer heat flux due to the temperature gradient, the amount of heat transfer due to evaporative cooling in the process of imperceptible perspiration, control the amount of external pressure on the surface of the controlled area, and thus determine the value of heat production (thermal effect) and the rate of local metabolism in the volume of tissue located under the controlled area of the skin surface, using the calibration procedure.
  • the analogue refers to the control of blood glucose.
  • An analogue is also a method for measuring the rate of glucose metabolism in the blood (CN106361305A, publ. 02/01/2017).
  • the method includes: measuring the human skin surface temperature, the ambient temperature, the skin surface humidity and the ambient humidity, calculating the heat generated by the human metabolism; measurement of blood oxygen saturation and blood flow.
  • the rate of glucose metabolism in the human body is calculated. First determine blood flow rate, blood oxygen saturation and heat generated by human metabolism, and then determine the glucose metabolism rate according to the blood flow rate, blood oxygen saturation and heat generated by human metabolism.
  • the analogue is a method that implements a device for non-invasive determination of the level of glucose in the fluid of the subject, usually the level of glucose in the blood (WO1999039627A1, publ. 12.08.1999).
  • the skin tissue impedance is measured and this measurement is used with the impedance measurements previously correlated with directly determined glucose levels to determine the glucose level from the newly measured impedance.
  • a non-invasive determination of the level of glucose in the liquid is carried out.
  • An analogue is a method that implements a device for non-invasive determination of blood sugar (CN101194838B, publ. 22.09.2010).
  • the device contains a housing, a movement mechanism in the inner part of the housing and a detecting head, which is connected to the housing.
  • the detection head consists of a temperature sensor at the front end and an ear notch attachment at the rear, while the ear notch attachment consists of a heat-sensitive RTD at the coated midsection.
  • the temperature sensor is connected to a conversion circuit that converts the temperature signal into an electrical signal and the preamplifier moves along the wire. Analog solves the problem of non-invasive determination of blood sugar levels.
  • An analogue is a method in which, in order to improve the accuracy of non-invasive glucose measurement, combinations of three non-invasive methods are used: ultrasonic, electromagnetic and thermal (US8235897B2, publ. 08/07/2012).
  • the method is implemented using a non-invasive glucose monitor, which includes a main unit that controls three different sensory channels (one for each method).
  • the main unit is designed to be attached to the patient's earlobe.
  • the ultrasonic piezo elements are placed on opposite parts of the ear clip and therefore on opposite sides of the earlobe.
  • the electromagnetic channel of the plate capacitors are located on opposite sides of the ear clip, and the earlobe serves as a dielectric.
  • the heat channel includes a heater and a sensor located on the ear clip in close proximity to the earlobe.
  • An analogue is also a method for non-invasive monitoring of physiological measurements (US11129556B2, publ. 09/28/2021).
  • a method for non-invasive monitoring of physiological measurements of a subject is implemented by operating a monitoring device to detect changes in measured physiological signals.
  • the monitoring device includes a measuring unit, which includes: two light indicators, radiation sources and a sensor for detecting light rays emitted by two light sources, and a computerized device associated with the monitoring device. At the same time, the monitoring device is made with the possibility of detachable attachment to the subject's body.
  • An analogue is the method implemented during the operation of a wireless portable non-invasive blood glucose detector (CN203220371U, publ. 02.10.2013).
  • the device is protected by a utility model patent.
  • the utility model discloses a wireless portable non-invasive blood glucose detector that includes a keyboard, a display screen, a device for non-invasive collection of blood glucose information, a signal conversion circuit, a filter circuit, a DSP processor, an electronic tag, and a wireless communication chip.
  • An analogue can be a method implemented during the operation of a non-invasive device for measuring blood sugar levels for insulin injection with feedback (CN1973768A, publ. 06/06/2007).
  • the non-invasive blood sugar monitor for insulin injection has a built-in radio communication module, an electrochemical electrode for extracting fluid from subcutaneous tissue for non-invasive blood sugar measurement, and an insulin pump for insulin injection.
  • the blood sugar monitor continuously and non-invasively extracts tissue fluid from the subcutaneous tissue.
  • the invention can relieve the pain of a diabetic and significantly improve his quality of life. Which is highly doubtful.
  • An analogue can also be the method of operation of a reflective type non-invasive blood glucose detector (CN104771181A, publ. 07/15/2015).
  • Reflective type non-invasive blood glucose detector refers to a detector for detecting blood glucose concentration based on an optical method, various physiological parameters, including oxygen saturation in the human body, pulse rate, and the like.
  • An analogue can also be the way the head of a non-invasive blood sugar level sensor works (CN100490743C, publ. 01/30/2008).
  • the sensor for non-invasive determination of blood sugar contains a temperature sensor, a humidity sensor and a radiation cavity.
  • the radiation cavity is equipped with a radiation sensor.
  • the non-invasive sensor head can quickly and accurately detect all the parameters used to calculate blood sugar without limiting the number of times.
  • An analogue can be a method for determining the level of glucose in the blood (CN202821361U, publ. 03/27/2013).
  • the analog provides a multifunctional system for determining blood glucose.
  • the multifunctional blood glucose detection system contains a device for collecting and processing signals, a display device.
  • the multi-functional blood glucose detection system is capable of performing multi-parameter glucose detection, without injury and with high detection speed.
  • An analogous method for determining the level of glucose in the blood is known, implemented by a non-invasive sensor based on infrared light with a telecast function (CN205031270U, publ. 17.02.2016).
  • This utility model discloses the construction of a non-invasive infrared light blood glucose sensor with a telecast function.
  • the sensor includes an infrared light emitting module, an infrared optical receiver module and an STM32 microprocessor, a pressure control module with a pressure sensor and a drive module.
  • a finger is placed inside the sensitive inductive element of the NMR analyzer and measure the time of spin-lattice relaxation of the nuclei, creating a low-frequency asymmetric modulation, twice during the period, the NMR absorption signals are recorded and the glucose concentration is determined by the calibration mark.
  • An analogue of the invention is also a method (patent RU2537085, publ. 07/20/2013), in which: using a matrix of sensors, multiple readings of electromagnetic impedance are repeatedly measured in the epidermal layer of the patient and in one of the layers, including the skin layer or subcutaneous layer of the patient, until the difference between readings will not exceed the threshold value; calculate the impedance value representing the specified difference, with using an equivalent circuit model and individual correction factor data specific to the physiological characteristics of the patient; and determining the blood metabolite level of the patient based on the impedance value and the blood metabolite level determination algorithm, in which the blood metabolite level data is compared with the corresponding electromagnetic impedance data value of the patient.
  • a group of inventions is known for determining and monitoring the level of glucose in the blood (patent RU2506893 dated September 25, 2012) in the diagnosis of carbohydrate metabolism disorders.
  • the sound vibrations of a person's voice are recorded, their hardware conversion is carried out to obtain a parameter corresponding to the content of glucose in the blood, and the glucose content in the human blood is determined during the registration of sound vibrations.
  • the intensity of the peaks of the sound frequencies of the oscillations of the human voice is used as the indicated intensity parameter, the ratio between the intensities of the peaks of the selected low and high frequencies is used.
  • a device for determining the level of glucose in human blood includes a recorder of sound vibrations of a person's voice, an audio spectrum analyzer with filters for selecting spectrum peaks in the low and high frequencies, a data processing unit from the spectrum analyzer, and a block for determining the value of glucose depending on the change in intensity selected spectrum peaks.
  • a known method of operating a device for measuring blood parameters and physiological characteristics on the finger (US 8.489,165 B2, publ. 07/16/2013) by passing light through the tissue of a human finger.
  • the device includes a lower finger recess provided in the main body of the device; a closable lid attached on hinges, which has an upper finger recess configured to deploy at least one finger stabilizing member while the lid is locked in a closed position; a finger stabilizing member made of a material having flexible-soft plastic characteristics so that it tightly engages with the top of the finger; a light source that is placed in an inclined end wall of the lower finger groove near the bottom of the fingertip; and an end cap that can unfold at the open end of the device when the cover is in the closed position, allowing the device to be calibrated with minimal light wave "noise" from ambient light.
  • an optical sensor device Patent US8,792,948 B2, published in 2014
  • an image processing unit for measuring biophysical parameters.
  • the device consists of optical sensors, an image processing device and serves to detect biophysical parameters, chemical concentrations, chemical saturation and blood analysis.
  • the imaging device receives a live still or video electronic image. Examples of physiological parameters include: pulse rate, blood pressure, glucose, internal or external tissue volume (eg skin).
  • the sensor contains a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, an input grating and an output grating, which are formed in contact with the first optical waveguide layer and spaced apart from each other, and the second optical waveguide layer located between the input grating and the output grating, being in contact with the first layer of the optical waveguide has a higher refractive index than that of the first layer of the optical waveguide, and a functioning layer containing an enzyme and a coloring reagent, which is formed on the second layer of the optical waveguide.
  • a method and device are known (Patent US 5,448,992, published in 1995) for non-invasive measurement of blood glucose concentration, based on the creation of a polarized-modulated laser beam through a polarizing frequency converter, measuring the phase difference introduced, for example, by a finger or an earlobe of a subject, measuring the difference phases between the reference signal and the probe signal and processing the received data, which is then presented as the concentration of glucose in the blood.
  • the device for the above measurements includes an infrared laser source, a polarized frequency converter that produces a polarized-modulated infrared laser beam, a piezoelectric converter for driving the polarization frequency converter, and an optical converter with a head for measuring glucose.
  • the finger is inserted into the glucose measuring unit, and after passing through the finger, the optical beam of the probe is converted into an electrical signal compared to the electrical reference signal, and the resulting phase difference is processed by an electronic signal processing unit, which presents the results as a blood glucose concentration.
  • a non-invasive method for assessing the change in the level of glucose in human blood is known (Patent RU2477074, published in 2013) in the interval At time, which includes the steps in which: the first tetrapolar electrode device is placed parallel to the direction of the muscle fibers in contact with the skin of the said person covering a part of the soft tissue, including muscle fibers; placing the second tetrapolar electrode device perpendicular to the direction of the muscle fibers in contact with the skin of said person covering said part of the soft tissue; measured during the interval At time:
  • An analogue of the claimed invention is a method for non-invasive measurement of blood glucose concentration (Patent RU2515410, published in 2014), which consists in irradiating the zone of maximum accumulation of blood vessels with a laser beam, receiving and instrumental transformation by highlighting the orientation of the polarization vector and the intensity of backscattered radiation and calculating the concentration from them blood glucose.
  • the intensity and polarization of the backscattered light field are recorded by two channels located symmetrically with respect to the laser beam, the receiving channel analyzers are preliminarily adjusted at angles of ⁇ 45° relative to the polarizer transmission plane, at the same time, the dynamics of blood microcirculation in the skin area under study is recorded, measurements are carried out directly from the skin surface.
  • the sensor contains a needle reference electrode and at least a needle working electrode, which contains a conductive layer and an enzyme film layer, and is characterized in that the sensor also contains a stand, a plug and an adhesive element; the needle reference electrode and the working electrode are located on one side of the stand, and the plug is located on the other side of the stand; the plug leads are connected to the needle electrode; and the attachment member is located on one side of the base and is located on the same side as the needle electrode.
  • the above sources can be used for non-invasive measurement of blood glucose concentration. However, all of them are difficult to implement.
  • the prototype of the invention is the method of operation of the device Combo Glucometer (CoG). (httDs://cnogacare.co/.
  • the device is a non-invasive glucometer with an optical sensor from the Israeli company CNOGA Medical.
  • the measurement method used in the Combo Glucometer is based on the photoplethysmography method, which evaluates changes in the state of blood vessels inside the user's finger when it is illuminated light of different wavelengths.
  • the method of operation of the device is as follows.Several LEDs shine in the range of wavelengths from visual to infrared through the fingertip.When the light passes through it, part of the radiation is absorbed and the reflected light signal is changed.Sensor built into the camera device in real time detects changes in the light signal The instrument analyzes the correlation between the signal and biological parameters to obtain the blood glucose level and its change over a certain period of time.
  • the prototype is characterized by the following features that coincide with the features of the invention: a method for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood, in which blood vessels and tissues on the human arm are irradiated using a light source and receive reflected light signals using a light-receiving element, while, when comparing characteristics of the reflected light signals determine the increase or decrease in the level of glucose in the blood,
  • the device will have to be calibrated in order to take into account the individual characteristics (skin color, thickness, etc.) of each person, measuring blood sugar levels using the traditional invasive method using test strips. These strips are inserted into the Combo Glucometer, where the results of their analysis are compared with the measurement data obtained using photoplethysmography. After a "training" period of about 3 days, during which the device learns to correlate the optical characteristics of the user's skin with camera readings, the device works quickly, accurately, which makes it easier to track and comply with the requirements of patients living with diabetes. Such calibration must be carried out periodically in order to constantly maintain the accuracy of measurements at a high level.
  • the meter is equipped with wireless communication technologies that allow you to transfer information to a companion application, and has a large internal memory - it stores up to 2000 test results. At the same time, it can give results in mg / dl and mmol / l. Measurement time - about 40 sec.
  • the prototype is a combined method that requires a long, repeated adjustment of the usual invasive method.
  • the device does not allow continuous monitoring of glucose concentration, its increase or decrease, especially in case of hyperglycemia and hypoglycemia.
  • Hyperglycemia is an increase (often sharp) in blood glucose compared to the norm up to 11.5 mmol / l and higher, up to 16.5 mmol / l.
  • hypoglycemia is a decrease in blood glucose compared to the norm to 3.0 mmol / l and below.
  • real-time recording of changes in blood glucose throughout the day is also an important task in the treatment of diabetes mellitus. The solution of this problem will ensure successful diagnosis and treatment of diabetes, prompt changes in the composition of food taken by patients.
  • the present invention is based on the solution of the problem of creating a method for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood.
  • the method is based on the use of optical sounding of vessels and capillaries with blood, as well as other tissues using light sources, coupled with the reception of a reflected light signal with high accuracy.
  • the implementation of the method is carried out at night and in the morning before breakfast during a person's sleep.
  • the objective of the invention is to create a method for non-invasive real-time determination at night and in the morning before breakfast during a person's sleep, changes in the glucose content in human blood, and also does not require complex and expensive medical equipment.
  • the objective of the invention is solved by implementing a method for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood, in which blood vessels and tissues on the human arm are irradiated using a light source and receiving reflected light signals using a light-receiving element, while comparing the characteristics of the reflected light signals determine increase or decrease in the level of glucose in the blood, and differs from the prototype in that as a characteristic of each of the reflected light signals, the maximum peak of the spectrum of the dependence of the intensity on the wavelength of the reflected light signal is used, while the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of maximum filling of the vessels with blood in the area of irradiation of blood vessels with light or the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of the minimum filling of vessels with blood in the area of irradiation of blood vessels with light; at the same time, blood vessels and tissues on the human arm, in the wrist area are irradiated with a light source; and non-invasive determination of changes in blood glucose is carried out at night and in the
  • hyperglycemia high blood sugar
  • hypoglycemia low blood sugar
  • the device-bracelet for measuring the pulse rate (HR - heart rate) is taken as the basis.
  • This device is equipped with an LED that emits monochromatic coherent light in a narrow frequency range.
  • the measurement of the pulse is based on the reception by the photodiode of the radiation reflected from the subcutaneous capillaries, which changes synchronously with the pulse.
  • the capillary When the capillary is full, it absorbs light strongly; when it is not filled, it absorbs light weakly.
  • a device that implements the claimed method can be mounted on the basis of Google Android and bracelets based on it, as well as Apple Watch and is completely non-invasive.
  • the device has been upgraded as follows.
  • the software of the device has been improved in such a way that, using the existing light source, simultaneously with the process of measuring the pulse, in which the human wrist is irradiated and the reflected signal is received, the changes in blood and lymph parameters in the vessels, as well as parameters of other human tissues, are determined by the parameters of the reflected signal.
  • an increase or decrease in the level of glucose in the blood is determined, since an increase in glucose levels is associated with a change in the parameters of blood and lymph in the vessels, as well as parameters of other human tissues.
  • the claimed method allows a very quick assessment of a person's condition and diagnosing and monitoring blood glucose levels, as well as making recommendations to eliminate identified problems in real time. At the same time, a completely operational, reasonable and documented conclusion is made about the state of a person, which may be of importance for medicine.
  • the claimed method reduces external interference and measurement errors, since non-invasive determination of changes in blood glucose is carried out at night and in the morning before breakfast during a person's sleep. No additional complex devices are required to assess the glucose level, there is no need to pierce the patient's skin and attach sensors to the body, it is convenient for the patient, it allows you to evaluate the glucose level several times a minute, signal a sharp increase or decrease in the glucose level remotely, for example, to the doctor's computer .
  • the device analyzes the correlation between the signal and biological parameters to obtain the blood glucose level and its change over a certain period of time.
  • a glucometer that implements the claimed method is equipped with wireless data transmission technologies that allow information to be transmitted to an accompanying application, and has a large internal memory - it remembers up to 2000 measurement results. At the same time, it can give results in mg / dl and mmol / l. Measurement time - up to 40 sec.
  • Figure 1 shows a circuit diagram of a device that implements the claimed method.
  • Figure 2 and Figure 3 shows a device that implements the claimed method.
  • the design of the strap provides for adjusting the force of pressing the light source to the human hand by means of a clamping device.
  • Figure 4 shows a plot of the intensity versus wavelength of the incident and reflected light signal. The peaks of the incident and reflected light signals are shown.
  • the method for non-invasive determination of changes in glucose in human blood is as follows. Using a light source 4 (see Fig.1) irradiate the blood vessels and tissues on the arm of a person and receive using a light-receiving element (photodiode) 6 reflected light signals.
  • the maximum peak 19 (see Fig. 4) of the dependence spectrum of the intensity (axis 16, Fig. 4) on the wavelength (axis 17, Fig. 4) of the reflected light signal is used.
  • the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of maximum filling of blood vessels in the area of blood vessels irradiation with light, or the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of minimum filling of vessels with blood in the area of blood vessels irradiated with light.
  • blood vessels and tissues on the human arm, in the wrist area are irradiated with light source 4, and non-invasive determination of changes in blood glucose is carried out at night and in the morning before breakfast during human sleep.
  • a red light LED with a wavelength of 650 nm or an infrared radiation emitter with a wavelength of 940 nm is used as a light source.
  • the adjustment of the force of pressing the light source to the human hand is carried out by means of a clamping device - an elastic strap 11 covering the wrist, with a plurality of holes 12, 13, 14 and a fixing bracket 15 for adjusting the pressing of the strap and the light source to the human wrist.
  • Calibration of the device for the implementation of the method of non-invasive determination of changes in glucose in human blood is carried out by correlating the reflected light signal from the blood vessels and tissue on the human arm and the blood glucose level obtained invasively during device calibration.
  • Calibration of the device and subsequent non-invasive determination of changes in glucose in human blood is carried out with the same pressing force of the strap and the light source to the human wrist.
  • glucose control is carried out on the display 10.
  • Each device consists of:
  • Figure 1 shows the contact of the master oscillator, position 3 in figure 1;
  • Figure 1 shows the contact of the charger, position 9 in figure 1.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of the device.
  • a red light LED with a wavelength of 650 nm is used as the light source 4.
  • an emitter (LED) of infrared radiation with a wavelength of 940 nm is used as a light source 4.
  • the term "light” includes the visible, infrared, and ultraviolet regions of the spectrum.
  • a light source is understood as radiation with wavelengths of visible, infrared and ultraviolet radiation.
  • the device works as follows.
  • the device Wear the device on your wrist. Using the holes 12, 13,14 and the fixing bracket 15 on the strap 11, the device is pressed against the surface of the body.
  • the clamp should be comfortable for the person.
  • Capacitor 2 is charged from battery 1 with contact 9 closed. After the capacitor is charged, contact 9 is opened and contact 3 is closed. The capacitor is discharged to LED 2 and resistance 5.
  • the light signal 18 (see Fig.4) from LED 4 enters the human body, is partially reflected from parts of the human body and enters photodiode 6. In other words, the device sends an electrical impulse to the LED and measures the resulting signal (electrical pulse) on the photodiode 6.
  • Calibration is necessary to develop a highly accurate algorithm for calculating blood sugar.
  • it is necessary to perform a complete study in which the level of sugar in a person's blood is measured, observed and recorded using an invasive device with simultaneous recording of data by a device that implements the claimed method.
  • the FreeStyle Libre device https://www.freestylelibre.ru/libre/ was used as an invasive device.
  • the spectrum is understood as the distribution of the values of a physical quantity, namely, the dependence of the intensity on the wavelength of the light signal.
  • this sign can be written as follows: as a characteristic of each of the reflected light signals, the area under the curve of the spectrum of the dependence of the intensity on the wavelength of the reflected light signal is used. Also, as a characteristic of each of the reflected light signals, it is possible to use a comparison of the amount of electrical energy used to power the light source and the amount of electrical energy received from the photodiode.
  • this sign can be written as follows: as a characteristic of each of the reflected light signals, the amount of electricity of the reflected light signal is used.
  • a graph of the dependence of the intensity on the wavelength of the incident and reflected light signal is shown in Fig.4.
  • the peaks of the incident 18 and reflected light signals 19 are shown.
  • Coordinates: the y-axis 16 is the intensity of the light signals, the abscissa 17 is the wavelength of the light signal.
  • Tables 1-5 present the results of experiments with a device equipped with a red LED.
  • the tables present real-time operational fixation of the development of hyperglycemia (tables 1-4) and hypoglycemia (tables 5 and 6) at night and in the morning before breakfast.
  • the experiments involved 6 people of different ages.
  • the intensity of the received infrared signal is 9-10% higher than the intensity of the received red light signal.
  • a method has been created for non-invasive real-time determination at night and in the morning before breakfast during human sleep of changes in the glucose content in human blood.
  • the implementation of the method does not require complex and expensive medical equipment.
  • the device used to implement the method will look like a traditional modern fitness bracelet.
  • EFFECT ease of implementation of the method in the form of operation of a "smart" bracelet on the wrist and operational fixation in real time of the process of development of hyperglycemia and hypoglycemia at night and in the morning before breakfast during a person's sleep.
  • the intensity of the incident light signal is assumed to be 100%.
  • the wavelength of the light signal is 650 nm.
  • the intensity of the received light signal is the average value after 5 measurements, rounded to the nearest whole number.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (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)

Abstract

The invention relates to the field of medicine and technology, and more particularly to a method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration. The aim of the invention is achieved by means of a method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration, in which blood vessels and tissues in a person's arm are irradiated using a light source, and reflected light signals are received using a light-receiving element, wherein an increase or decrease in blood glucose level is determined by comparing characteristics of the reflected light signals, the characteristic used for each of the reflected light signals being the maximum peak of the spectrum of the intensity of the reflected light signal as a function of its wavelength, and wherein the light source used is a red or infrared LED. In addition, the method entails adjustment of the force with which the light source is pressed against the person's arm. The technical results of the invention are: easy implementation of the method using a wrist bracelet, and efficient real-time recording of the process of development of hyperglycaemia or hypoglycaemia at night or before breakfast in the morning while a person is asleep.

Description

СПОСОБ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ ЧЕЛОВЕКА. METHOD FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF CHANGES IN GLUCOSE CONTENT IN HUMAN BLOOD.
ОПИСАНИЕ DESCRIPTION
Изобретение относится к медицине и технике, конкретно - к способу неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека и может найти применение при создании диагностических систем в медицине и технике, а также для создания социально-ориентированных систем ранней диагностики диабета и сопутствующих заболеваний. The invention relates to medicine and technology, specifically to a method for non-invasive determination of changes in glucose in human blood and can be used to create diagnostic systems in medicine and technology, as well as to create socially-oriented systems for the early diagnosis of diabetes and concomitant diseases.
В настоящее время в медицине актуальной задачей является оперативная, в реальном масштабе времени, диагностика и контроль развития диабета, не требующие сложного и дорогостоящего медицинского оборудования, опирающиеся на современные технические средства и телемедицину. Currently, an urgent task in medicine is the rapid, real-time diagnosis and control of the development of diabetes, which do not require complex and expensive medical equipment, based on modern technical means and telemedicine.
Определение сахара (глюкозы) в крови без ран, в настоящее время, определяют большим количеством косвенных способов. В частности, через электрохимические показатели кожи, через температуру тела и давление, через светопоглощение тканей тела (оптический способ) и др. Места контроля также многообразны: запястье, палец руки, мочка уха и др. The determination of sugar (glucose) in blood without wounds is currently determined by a large number of indirect methods. In particular, through the electrochemical indicators of the skin, through body temperature and pressure, through the light absorption of body tissues (optical method), etc. The places of control are also diverse: wrist, finger, earlobe, etc.
Способ, связанный со светопоглощением тканей (оптический способ) заключается в использовании оптических характеристик (в частности, способность рассеивать свет) сосудов с кровью и лимфой, а также оптических характеристик других тканей организма человека для определения изменения глюкозы в организме и, в частности, в крови. The method associated with the light absorption of tissues (optical method) consists in using the optical characteristics (in particular, the ability to scatter light) of vessels with blood and lymph, as well as the optical characteristics of other tissues of the human body to determine changes in glucose in the body and, in particular, in the blood .
Многообразие неинвазивных способов определения глюкозы в крови демонстрируется аналогами, приведенными ниже. The variety of non-invasive methods for determining blood glucose is demonstrated by the analogues below.
Аналогом изобретения является способ обнаружения сахара в крови, осуществляющийся без ран с помощью датчика уровня глюкозы в крови, который представляет собой результат интегрированного теста на насыщение крови кислородом и частоты пульса (CN101390751A, опубл. 25.03.2009). Интегратор датчика неинвазивного обнаружения глюкозы в крови, содержит зонд определения локальной скорости метаболизма пальца человека и зонд детектирования кислорода в крови. An analogue of the invention is a method for detecting blood sugar without wounds using a blood glucose sensor, which is the result of an integrated test for blood oxygen saturation and pulse rate (CN101390751A, publ. 03/25/2009). Integrator sensor for non-invasive detection of glucose in blood, contains a probe for determining the local rate of metabolism of a human finger and a probe for detecting oxygen in blood.
Также аналогом является способ измерения скорости метаболизма, основанный на неинвазивном измерении уровня глюкозы в крови (CN104287693A, опубл. 21.01.2015). Способ измерения скорости метаболизма, основанный на неинвазивном измерении глюкозы в крови посредством датчика температуры, датчика влажности и датчика излучения тепловой энергии в трех режимах теплопередачи, включая конвекцию, испарение и излучение между локальной поверхностью человеческого тела и окружающей средой. Also analogous is a method for measuring the metabolic rate based on non-invasive measurement of blood glucose (CN104287693A, publ. 21.01.2015). A method for measuring metabolic rate based on non-invasive measurement of blood glucose by means of a temperature sensor, a humidity sensor and a thermal energy radiation sensor in three heat transfer modes, including convection, evaporation and radiation between the local surface of the human body and the environment.
Другим аналогом является способ микро-калориметрического измерения скорости локального метаболизма ткани, содержания воды в межклеточной ткани, концентрации биохимических компонентов крови и давления в сердечнососудистой системе (RU2396897, опубл. 20.08.2010). Способ заключается в том, что локально измеряют интенсивность теплоотдачи через поверхность ограниченного участка кожи путем измерения плотности теплового потока теплообмена, обусловленного градиентом температуры, величину теплообмена, обусловленного испарительным охлаждением в процессе неощутимой перспирации, контролируют величину внешнего давления на поверхность контролируемого участка, и определяют таким образом величину теплопродукции (теплового эффекта) и скорость локального метаболизма в объеме ткани, расположенном под контролируемым участком поверхности кожи, с использованием процедуры калибровки. Аналог относится к контролю содержания глюкозы в крови. Another analogue is the method of micro-calorimetric measurement of the rate of local tissue metabolism, water content in the intercellular tissue, the concentration of blood biochemical components and pressure in the cardiovascular system (RU2396897, publ. 20.08.2010). The method consists in locally measuring the intensity of heat transfer through the surface of a limited area of the skin by measuring the density of the heat transfer heat flux due to the temperature gradient, the amount of heat transfer due to evaporative cooling in the process of imperceptible perspiration, control the amount of external pressure on the surface of the controlled area, and thus determine the value of heat production (thermal effect) and the rate of local metabolism in the volume of tissue located under the controlled area of the skin surface, using the calibration procedure. The analogue refers to the control of blood glucose.
Аналогом также является способ для измерения скорости метаболизма глюкозы в крови (CN106361305A, опубл. 01.02.2017). Способ включает в себя: измерение температуры поверхности кожи человека, температуры окружающей среды, влажности поверхности кожи и влажности окружающей среды, расчет тепла, выделяемого метаболизмом человека; измерение насыщения крови кислородом и кровотока. В зависимости от скорости кровотока, насыщения крови кислородом и калорий, генерируемых метаболизмом организма, рассчитывается скорость метаболизма глюкозы в организме человека. Сначала определяют скорость кровотока, насыщение крови кислородом и тепло, выделяемое человеческим метаболизмом, а затем определяют скорость метаболизма глюкозы в соответствии со скоростью кровотока, насыщением крови кислородом и теплом, выделяемым человеческим метаболизмом. An analogue is also a method for measuring the rate of glucose metabolism in the blood (CN106361305A, publ. 02/01/2017). The method includes: measuring the human skin surface temperature, the ambient temperature, the skin surface humidity and the ambient humidity, calculating the heat generated by the human metabolism; measurement of blood oxygen saturation and blood flow. Depending on the rate of blood flow, blood oxygen saturation and calories generated by the body's metabolism, the rate of glucose metabolism in the human body is calculated. First determine blood flow rate, blood oxygen saturation and heat generated by human metabolism, and then determine the glucose metabolism rate according to the blood flow rate, blood oxygen saturation and heat generated by human metabolism.
Аналогом является способ, который реализует устройство для неинвазивного определения уровня глюкозы в жидкости субъекта, обычно уровня глюкозы в крови (WO1999039627A1, опубл. 12.08.1999). В аналоге измеряется импеданс кожной ткани, и это измерение используется с измерениями импеданса, ранее коррелированными с непосредственно определенными уровнями глюкозы, для определения уровня глюкозы по вновь измеренному импедансу. Таким образом осуществляют неинвазивное определение уровня глюкозы в жидкости. The analogue is a method that implements a device for non-invasive determination of the level of glucose in the fluid of the subject, usually the level of glucose in the blood (WO1999039627A1, publ. 12.08.1999). In the analog, the skin tissue impedance is measured and this measurement is used with the impedance measurements previously correlated with directly determined glucose levels to determine the glucose level from the newly measured impedance. Thus, a non-invasive determination of the level of glucose in the liquid is carried out.
Аналогом является способ, который реализует прибор для неинвазивного определения уровня сахара в крови (CN101194838B, опубл. 22.09.2010). Прибор содержит кожух, механизм движения во внутренней части кожуха и детектирующую головку, которая соединена с кожухом. Детектирующая головка состоит из датчика температуры на переднем конце и приспособления для ушной выемки на задней части, при этом приспособление для ушной вырезки состоит из термочувствительного резистивного датчика температуры на средней части с покрытием. Датчик температуры соединены со схемой преобразования, которая преобразует сигнал температуры в электрический сигнал и предусилитель в движении по проводам. Аналог решает проблемы неинвазивного определения уровня сахара в крови. An analogue is a method that implements a device for non-invasive determination of blood sugar (CN101194838B, publ. 22.09.2010). The device contains a housing, a movement mechanism in the inner part of the housing and a detecting head, which is connected to the housing. The detection head consists of a temperature sensor at the front end and an ear notch attachment at the rear, while the ear notch attachment consists of a heat-sensitive RTD at the coated midsection. The temperature sensor is connected to a conversion circuit that converts the temperature signal into an electrical signal and the preamplifier moves along the wire. Analog solves the problem of non-invasive determination of blood sugar levels.
Аналогом является способ, в котором с целью повышения точности неинвазивного измерения глюкозы, используют комбинации трех неинвазивных способов: ультразвукового, электромагнитного и теплового (US8235897B2, опубл. 07.08.2012). Способ реализуют с помощью неинвазивного монитора глюкозы, который включает в себя основной блок, который управляет тремя различными сенсорными каналами (по одному для каждого способа). Основной блок выполнен с возможностью крепления к мочке уха пациента. Для воздействия на ультразвуковой канал ультразвуковые пьезоэлементы размещаются на противоположных частях зажима для уха и, следовательно, на противоположных сторонах мочки уха. Для реализации электромагнитного канала пластины конденсатора расположены на противоположных частях зажима для уха, а мочка уха служит диэлектриком. Тепловой канал включает в себя нагреватель и датчик, расположенный на зажиме для уха в непосредственной близости от мочки уха. An analogue is a method in which, in order to improve the accuracy of non-invasive glucose measurement, combinations of three non-invasive methods are used: ultrasonic, electromagnetic and thermal (US8235897B2, publ. 08/07/2012). The method is implemented using a non-invasive glucose monitor, which includes a main unit that controls three different sensory channels (one for each method). The main unit is designed to be attached to the patient's earlobe. To act on the ultrasonic channel, the ultrasonic piezo elements are placed on opposite parts of the ear clip and therefore on opposite sides of the earlobe. To realize the electromagnetic channel of the plate capacitors are located on opposite sides of the ear clip, and the earlobe serves as a dielectric. The heat channel includes a heater and a sensor located on the ear clip in close proximity to the earlobe.
Аналогом также является способ неинвазивного мониторинга физиологических измерений (US11129556B2, опубл. 28.09.2021). Способ неинвазивного мониторинга физиологических измерений субъекта, реализуется за счет работы устройства мониторинга для обнаружения изменений в измеряемых физиологических сигналах. Устройство мониторинга включает измерительный блок, который включает в себя: два световых индикатора, источники излучения и датчик для обнаружения световых лучей, излучаемых двумя источниками излучения света, и компьютеризированное устройство, связанное с устройством мониторинга. При этом устройство мониторинга выполнено с возможностью съемного прикрепления к телу субъекта. An analogue is also a method for non-invasive monitoring of physiological measurements (US11129556B2, publ. 09/28/2021). A method for non-invasive monitoring of physiological measurements of a subject is implemented by operating a monitoring device to detect changes in measured physiological signals. The monitoring device includes a measuring unit, which includes: two light indicators, radiation sources and a sensor for detecting light rays emitted by two light sources, and a computerized device associated with the monitoring device. At the same time, the monitoring device is made with the possibility of detachable attachment to the subject's body.
Аналогом является способ, реализуемый при работе беспроводного портативного неинвазивного детектора глюкозы в крови (CN203220371U, опубл. 02.10.2013). Устройство защищено патентом на полезную модель. Полезная модель раскрывает беспроводной портативный неинвазивный детектор глюкозы в крови, который содержит клавиатуру, экран дисплея, устройство для неинвазивного сбора информации об уровне глюкозы в крови, схему преобразования сигнала, схему фильтра, DSP-процессор, электронную метку и микросхему беспроводной связи. An analogue is the method implemented during the operation of a wireless portable non-invasive blood glucose detector (CN203220371U, publ. 02.10.2013). The device is protected by a utility model patent. The utility model discloses a wireless portable non-invasive blood glucose detector that includes a keyboard, a display screen, a device for non-invasive collection of blood glucose information, a signal conversion circuit, a filter circuit, a DSP processor, an electronic tag, and a wireless communication chip.
Аналогом может быть способ, реализуемый при работе неинвазивного прибора для измерения уровня сахара в крови для инъекции инсулина с обратной связью (CN1973768A, опубл. 06.06.2007). Прибор для измерения уровня сахара в крови без инвазии для инъекции инсулина имеет встроенный модуль радиосвязи, электрохимический электрод для извлечения жидкости из ткани подкожной клетчатки для неинвазивного определения уровня сахара в крови и инсулиновую помпу для инъекции инсулина. Прибор для измерения уровня сахара в крови непрерывно и неинвазивно извлекает тканевую жидкость подкожной клетчатки. An analogue can be a method implemented during the operation of a non-invasive device for measuring blood sugar levels for insulin injection with feedback (CN1973768A, publ. 06/06/2007). The non-invasive blood sugar monitor for insulin injection has a built-in radio communication module, an electrochemical electrode for extracting fluid from subcutaneous tissue for non-invasive blood sugar measurement, and an insulin pump for insulin injection. The blood sugar monitor continuously and non-invasively extracts tissue fluid from the subcutaneous tissue.
По мнению автора, изобретение может облегчить боль диабетика и значительно повысить качество его жизни. Что крайне сомнительно. According to the author, the invention can relieve the pain of a diabetic and significantly improve his quality of life. Which is highly doubtful.
Аналогом также может быть способ работы неинвазивного детектора уровня глюкозы в крови отражающего типа (CN104771181A, опубл. 15.07.2015). Неинвазивный детектор глюкозы в крови отражающего типа относится к детектору для определения концентрации глюкозы в крови на основе оптического метода, различных физиологических параметров, включая сатурацию кислорода в организме человека, частоту пульса, и т.п. An analogue can also be the method of operation of a reflective type non-invasive blood glucose detector (CN104771181A, publ. 07/15/2015). Reflective type non-invasive blood glucose detector refers to a detector for detecting blood glucose concentration based on an optical method, various physiological parameters, including oxygen saturation in the human body, pulse rate, and the like.
Аналогом также может быть способ работы головки неинвазивного датчика уровня сахара в крови (CN100490743C, опубл. 30.01.2008). Датчик для неинвазивного определения уровня сахара в крови содержит датчик температуры, датчик влажности и радиационную полость. Радиационная полость снабжена датчиком радиации. Головка неинвазивного датчика может быстро и точно определять все параметры, используемые для расчета уровня сахара в крови, без ограничения количества раз. An analogue can also be the way the head of a non-invasive blood sugar level sensor works (CN100490743C, publ. 01/30/2008). The sensor for non-invasive determination of blood sugar contains a temperature sensor, a humidity sensor and a radiation cavity. The radiation cavity is equipped with a radiation sensor. The non-invasive sensor head can quickly and accurately detect all the parameters used to calculate blood sugar without limiting the number of times.
Аналогом может быть способ определения уровня глюкозы в крови (CN202821361U, опубл. 27.03.2013). Аналог обеспечивает многофункциональную систему определения глюкозы в крови. Многофункциональная система обнаружения глюкозы в крови содержит устройство для сбора и обработки сигналов, устройство вывода на дисплей. Многофункциональная система определения уровня глюкозы в крови способна выполнять многопараметрическое обнаружение глюкозы, без травм и с высокой скоростью обнаружения. An analogue can be a method for determining the level of glucose in the blood (CN202821361U, publ. 03/27/2013). The analog provides a multifunctional system for determining blood glucose. The multifunctional blood glucose detection system contains a device for collecting and processing signals, a display device. The multi-functional blood glucose detection system is capable of performing multi-parameter glucose detection, without injury and with high detection speed.
Известен аналог способ определения уровня глюкозы в крови, реализуемый неинвазивным датчиком на основе инфракрасного света с функцией телетрансляции (CN205031270U, опубл. 17.02.2016). Эта полезная модель раскрывает конструкцию неинвазивного датчика уровня глюкозы в крови инфракрасного света с функцией телетрансляции. Датчик включает модуль излучения инфракрасного света, модуль инфракрасного оптического приемника и микропроцессор STM32, модуль регулировки давления с датчиком давления и приводным модулем. An analogous method for determining the level of glucose in the blood is known, implemented by a non-invasive sensor based on infrared light with a telecast function (CN205031270U, publ. 17.02.2016). This utility model discloses the construction of a non-invasive infrared light blood glucose sensor with a telecast function. The sensor includes an infrared light emitting module, an infrared optical receiver module and an STM32 microprocessor, a pressure control module with a pressure sensor and a drive module.
Из уровня техники также известен способ неинвазивного определения содержания глюкозы в крови человека (заявка на изобретение RU2003121083/14, опубл. 27.02.2005), включающий проведение измерений при возбуждении высокочастотных колебаний анализатора, изменение параметров анализатора при взаимодействии пальца руки с его чувствительным индуктивным элементом, индикацию результатов. В способе помещают палец внутрь чувствительного индуктивного элемента ЯМР анализатора и измеряют время спин-решеточной релаксации ядер, создавая низкочастотную несимметричную модуляцию, дважды в течении периода регистрируют сигналы поглощения ЯМР и по калибровочной метке определяют концентрацию глюкозы. Also known from the prior art is a method for non-invasive determination of glucose in human blood (application for invention RU2003121083/14, publ. 27.02.2005), which includes taking measurements when excitation of high-frequency oscillations of the analyzer, changing the parameters of the analyzer when the finger of the hand interacts with its sensitive inductive element, result indication. In the method, a finger is placed inside the sensitive inductive element of the NMR analyzer and measure the time of spin-lattice relaxation of the nuclei, creating a low-frequency asymmetric modulation, twice during the period, the NMR absorption signals are recorded and the glucose concentration is determined by the calibration mark.
Известен способ определения глюкозы в плазме и клетках крови (патент RU2438130, опубл. 20.06.2011), включающий контактный забор пробы артериальной цельной крови пациента, неинвазивное зондирование пробы крови в кювете оптическим излучением видимого или ближнего ИК диапазона, измерение интенсивности отраженного назад оптического излучения, и в качестве оптического зондирующего излучения используют лазерный пучок, который пространственно фокусируют в отдельную выбранную клетку крови (эритроцит, лимфоцит, тромбоцит и др.) или в плазму крови, при этом длина волны излучения лазера выбирается в диапазоне 570-1100 нм. There is a known method for determining glucose in plasma and blood cells (patent RU2438130, publ. 06/20/2011), including contact sampling of a patient's arterial whole blood, non-invasive probing of a blood sample in a cuvette with optical radiation in the visible or near-IR range, measuring the intensity of the optical radiation reflected back, and a laser beam is used as an optical probing radiation, which is spatially focused into a separate selected blood cell (erythrocyte, lymphocyte, platelet, etc.) or into blood plasma, while the laser radiation wavelength is selected in the range of 570-1100 nm.
Известен способ определения уровня глюкозы в крови неинвазивным методом (патент RU2198586, опубл. 20.02.2003). Этот способ заключается в следующем: утром, натощак, пациенту измеряют систолическое и диастолическое артериальное давление последовательно на левой и правой руках, определяют коэффициент корреляциии К, представляющий собой отношение наибольшего из измеренных значений систолического артериального давления на левой и правой руках к наименьшему из измеренных значений диастолического артериального давления на левой и правой руках, и рассчитывают содержание глюкозы в крови Р по формуле: Р=0,245’Е1,9’К (ММОЛЬ/Л), где Е - постоянная, Е~2,71828; К - коэффициент корреляции. A method for determining the level of glucose in the blood by a non-invasive method is known (patent RU2198586, publ. 20.02.2003). This method is as follows: in the morning, on an empty stomach, the patient is measured systolic and diastolic blood pressure sequentially on the left and right hands, the correlation coefficient K is determined, which is the ratio of the highest of the measured values of systolic blood pressure on the left and right hands to the lowest of the measured values of diastolic blood pressure on the left and right hands , and calculate the content of glucose in the blood P by the formula: P=0.245'E 1.9'K (MMOL/L), where E is a constant, E~2.71828; K - correlation coefficient.
Аналогом изобретения также является способ (патент RU2537085, опубл. 20.07.2013), в котором: с помощью матрицы датчиков многократно измеряют множество показаний электромагнитного импеданса в эпидермальном слое пациента и в одном из слоев, включающих кожный слой или подкожный слой пациента, пока разность между показаниями не превысит пороговую величину; вычисляют величину импеданса, отображающую указанную разность, с использованием модели эквивалентной схемы и данных индивидуального поправочного коэффициента, характерных для физиологической характеристики пациента; и определяют уровень содержания метаболитов в крови пациента на основании величины импеданса и алгоритма определения уровня содержания метаболитов в крови, в котором данные уровня содержания метаболитов в крови сопоставляются с соответствующим значением данных электромагнитного импеданса пациента. An analogue of the invention is also a method (patent RU2537085, publ. 07/20/2013), in which: using a matrix of sensors, multiple readings of electromagnetic impedance are repeatedly measured in the epidermal layer of the patient and in one of the layers, including the skin layer or subcutaneous layer of the patient, until the difference between readings will not exceed the threshold value; calculate the impedance value representing the specified difference, with using an equivalent circuit model and individual correction factor data specific to the physiological characteristics of the patient; and determining the blood metabolite level of the patient based on the impedance value and the blood metabolite level determination algorithm, in which the blood metabolite level data is compared with the corresponding electromagnetic impedance data value of the patient.
Известна группа изобретений для определения и контроля уровня глюкозы в крови (патент RU2506893 от 25.09.2012) при диагностике нарушений углеводного обмена. Регистрируют звуковые колебания голоса человека, проводят их аппаратурное преобразование для получения параметра, соответствующего содержанию глюкозы в крови, и определяют содержание глюкозы в крови человека при регистрации звуковых колебаний. При этом в качестве параметра, соответствующего содержанию глюкозы в крови, используют интенсивность пиков звуковых частот колебаний голоса человека. В качестве указанного параметра интенсивности используют соотношение между интенсивностями пиков выбранных низких и высоких частот. Регистрацию звуковых колебаний голоса человека осуществляют в выбранном диапазоне низких частот от 100 Гц до 1500 Гц и высоких частот от 7000 Гц до 10000 Гц. Устройство для определения уровня глюкозы в крови человека включает регистратор звуковых колебаний голоса человека, звуковой спектр-анализатор с фильтрами для отбора пиков спектра в области низких и высоких частот, узел обработки данных со спектр-анализатора и блок определения величины уровня глюкозы в зависимости от изменения интенсивности выбранных пиков спектра. A group of inventions is known for determining and monitoring the level of glucose in the blood (patent RU2506893 dated September 25, 2012) in the diagnosis of carbohydrate metabolism disorders. The sound vibrations of a person's voice are recorded, their hardware conversion is carried out to obtain a parameter corresponding to the content of glucose in the blood, and the glucose content in the human blood is determined during the registration of sound vibrations. In this case, as a parameter corresponding to the content of glucose in the blood, the intensity of the peaks of the sound frequencies of the oscillations of the human voice is used. As the indicated intensity parameter, the ratio between the intensities of the peaks of the selected low and high frequencies is used. Registration of sound vibrations of a person's voice is carried out in the selected range of low frequencies from 100 Hz to 1500 Hz and high frequencies from 7000 Hz to 10000 Hz. A device for determining the level of glucose in human blood includes a recorder of sound vibrations of a person's voice, an audio spectrum analyzer with filters for selecting spectrum peaks in the low and high frequencies, a data processing unit from the spectrum analyzer, and a block for determining the value of glucose depending on the change in intensity selected spectrum peaks.
Известен способ работы устройства для измерения параметров крови и физиологических характеристик на пальце (US 8.489,165 В2, опубл. 16.07.2013) путем прохождения света через ткани пальца человека. Устройство включает нижнюю выемку для пальца, выполненную в основном корпусе устройства; закрывающуюся крышку, прикрепленную на шарнирах, которая имеет верхнюю выемку для пальца, сконфигурированную для развертывания по меньшей мере одного элемента, стабилизирующего палец, при этом крышка фиксируется в закрытом положении; стабилизирующий палец элемент, изготовленный из материала, обладающего гибко-мягкими пластичными характеристиками, так что он плотно входит в зацепление с верхней частью пальца; источник света, который размещен в наклонной торцевой стенке нижнего желоба для пальца рядом с нижней частью кончика пальца; и торцевая крышка, которая может разворачиваться на открытом конце устройства, когда крышка находится в закрытом положении, что позволяет калибровать устройство с минимальным «шумом» световой волны от окружающего света. A known method of operating a device for measuring blood parameters and physiological characteristics on the finger (US 8.489,165 B2, publ. 07/16/2013) by passing light through the tissue of a human finger. The device includes a lower finger recess provided in the main body of the device; a closable lid attached on hinges, which has an upper finger recess configured to deploy at least one finger stabilizing member while the lid is locked in a closed position; a finger stabilizing member made of a material having flexible-soft plastic characteristics so that it tightly engages with the top of the finger; a light source that is placed in an inclined end wall of the lower finger groove near the bottom of the fingertip; and an end cap that can unfold at the open end of the device when the cover is in the closed position, allowing the device to be calibrated with minimal light wave "noise" from ambient light.
Известен способ работы оптического сенсорного устройства (Патент US8,792,948 В2, опубликованный в 2014) и блока обработки изображений для измерения биофизических параметров. Устройство состоит из оптических датчиков, устройства обработки изображений и служит для обнаружения биофизических параметров, химических концентраций, химического насыщения и анализа крови. В некоторых вариантах осуществления устройство обработки изображений принимает прямое неподвижное или видео электронное изображение. Примеры физиологических параметров включают: частоту пульса, кровяное давление, глюкозу, объем внутренней или внешней ткани (например, кожи). There is a method of operation of an optical sensor device (Patent US8,792,948 B2, published in 2014) and an image processing unit for measuring biophysical parameters. The device consists of optical sensors, an image processing device and serves to detect biophysical parameters, chemical concentrations, chemical saturation and blood analysis. In some embodiments, the imaging device receives a live still or video electronic image. Examples of physiological parameters include: pulse rate, blood pressure, glucose, internal or external tissue volume (eg skin).
Кроме того, известен способ работы оптического волноводного датчика для измерения глюкозы (Патент US 7,054,514 В2, опубликованный в 2006). Датчик содержит подложку, первый оптический волноводный слой, сформированный на поверхности подложки, входную решетку и выходную решетку, которые сформированы в контакте с первым оптическим волноводным слоем и разнесены друг от друга, а второй слой оптического волновода, расположенный между входной решеткой и выходной решеткой, находясь в контакте с первым слоем оптического волновода имеет более высокий показатель преломления, чем у первого слоя оптического волновода, и функционирующий слой, содержащий фермент и красящий реагент, который формируется на втором слое оптического волновода. Известны способ и устройство (Патент US 5,448,992, опубликованный в 1995) для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови, основанные на создании поляризованно-модулированного лазерного луча через поляризационный преобразователь частоты, измерения разности фаз, вносимой, например, пальцем или мочкой уха субъекта, измеряя разность фаз между опорным сигналом и сигналом зонда и обрабатывая полученные данные, которые затем представляются как концентрация глюкозы в крови. Устройство для вышеупомянутых измерений включает источник инфракрасного лазера, поляризованный преобразователь частоты, который создает поляризованно-модулированный инфракрасный лазерный луч, пьезоэлектрический преобразователь для управления поляризационным преобразователем частоты, и оптический преобразователь с головкой для измерения глюкозы. Во время измерения палец вставляется в блок измерения глюкозы, и после прохождения через палец оптический луч зонда преобразуется в электрический сигнал по сравнению с опорным электрическим сигналом, и полученная разность фаз обрабатывается электронным блоком обработки сигналов, который представляет результаты в виде концентрации глюкозы в крови. In addition, a method of operating an optical waveguide sensor for measuring glucose is known (US Patent 7,054,514 B2, published in 2006). The sensor contains a substrate, a first optical waveguide layer formed on the surface of the substrate, an input grating and an output grating, which are formed in contact with the first optical waveguide layer and spaced apart from each other, and the second optical waveguide layer located between the input grating and the output grating, being in contact with the first layer of the optical waveguide has a higher refractive index than that of the first layer of the optical waveguide, and a functioning layer containing an enzyme and a coloring reagent, which is formed on the second layer of the optical waveguide. A method and device are known (Patent US 5,448,992, published in 1995) for non-invasive measurement of blood glucose concentration, based on the creation of a polarized-modulated laser beam through a polarizing frequency converter, measuring the phase difference introduced, for example, by a finger or an earlobe of a subject, measuring the difference phases between the reference signal and the probe signal and processing the received data, which is then presented as the concentration of glucose in the blood. The device for the above measurements includes an infrared laser source, a polarized frequency converter that produces a polarized-modulated infrared laser beam, a piezoelectric converter for driving the polarization frequency converter, and an optical converter with a head for measuring glucose. During the measurement, the finger is inserted into the glucose measuring unit, and after passing through the finger, the optical beam of the probe is converted into an electrical signal compared to the electrical reference signal, and the resulting phase difference is processed by an electronic signal processing unit, which presents the results as a blood glucose concentration.
Известен неинвазивный способ оценки изменения уровня глюкозы в крови человека (Патент RU2477074, опубликованный в 2013) в интервал At времени, включающий этапы, на которых: размещают первое тетраполярное электродное устройство параллельно направлению мышечных волокон в контакте с кожей упомянутого человека, покрывающей часть мягкой ткани, включая мышечные волокна; размещают второе тетраполярное электродное устройство перпендикулярно направлению мышечных волокон в контакте с кожей упомянутого человека, покрывающей упомянутую часть мягкой ткани; измеряют в течение интервала At времени: A non-invasive method for assessing the change in the level of glucose in human blood is known (Patent RU2477074, published in 2013) in the interval At time, which includes the steps in which: the first tetrapolar electrode device is placed parallel to the direction of the muscle fibers in contact with the skin of the said person covering a part of the soft tissue, including muscle fibers; placing the second tetrapolar electrode device perpendicular to the direction of the muscle fibers in contact with the skin of said person covering said part of the soft tissue; measured during the interval At time:
- относительное изменение значения проводимости упомянутой ткани параллельно направлению мышечных волокон на низкой частоте с помощью первого тетраполярного электродного устройства; - a relative change in the conductivity value of said tissue parallel to the direction of the muscle fibers at a low frequency using the first tetrapolar electrode device;
- относительное изменение значения проводимости упомянутой ткани перпендикулярно направлению мышечных волокон на низкой частоте с помощью второго тетраполярного электродного устройства; оценивают уровень глюкозы через соотношение полученных значений проводимости. - the relative change in the conductivity value of the mentioned tissue perpendicular to the direction of the muscle fibers at a low frequency using a second tetrapolar electrode device; evaluate the glucose level through the ratio of the obtained conductivity values.
Аналогом заявляемому изобретению является, способ неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови (Патент RU2515410, опубликованный в 2014), заключающийся в облучении лазерным лучом зоны максимального скопления кровеносных сосудов, приеме и аппаратурном преобразовании посредством выделения ориентации вектора поляризации и интенсивности обратнорассеянного излучения и расчете по ним концентрации глюкозы в крови. Интенсивность и поляризацию обратнорассеянного светового поля регистрируют двумя каналами, расположенными симметрично относительно лазерного луча, предварительно настраивают анализаторы приемных каналов под углами ±45° относительно плоскости пропускания поляризатора, одновременно с этим регистрируют динамику микроциркуляции крови в исследуемом участке кожи, измерения проводят непосредственно с поверхности кожи. An analogue of the claimed invention is a method for non-invasive measurement of blood glucose concentration (Patent RU2515410, published in 2014), which consists in irradiating the zone of maximum accumulation of blood vessels with a laser beam, receiving and instrumental transformation by highlighting the orientation of the polarization vector and the intensity of backscattered radiation and calculating the concentration from them blood glucose. The intensity and polarization of the backscattered light field are recorded by two channels located symmetrically with respect to the laser beam, the receiving channel analyzers are preliminarily adjusted at angles of ±45° relative to the polarizer transmission plane, at the same time, the dynamics of blood microcirculation in the skin area under study is recorded, measurements are carried out directly from the skin surface.
Также известен минимально инвазивный датчик непрерывного действия для контроля уровня глюкозы (CN201996544U, опубл. 05.10.2011). Датчик содержит игольчатый электрод сравнения и, по меньшей мере, игольчатый рабочий электрод, который содержит проводящий слой и слой ферментной пленки, и отличается тем, что датчик также содержит подставку, заглушку и адгезивный элемент; игольчатый электрод сравнения и рабочий электрод расположены на одной стороне подставки, а вилка расположена на другой стороне подставки; выводы вилки соединены с игольчатым электродом; и элемент прикрепления расположен на одной стороне основания и расположен на той же стороне, что и игольчатый электрод. Also known is a minimally invasive continuous sensor for monitoring glucose levels (CN201996544U, publ. 05.10.2011). The sensor contains a needle reference electrode and at least a needle working electrode, which contains a conductive layer and an enzyme film layer, and is characterized in that the sensor also contains a stand, a plug and an adhesive element; the needle reference electrode and the working electrode are located on one side of the stand, and the plug is located on the other side of the stand; the plug leads are connected to the needle electrode; and the attachment member is located on one side of the base and is located on the same side as the needle electrode.
Вышеуказанные источники могут быть использованы для неинвазивного измерения концентрации глюкозы в крови. Однако, все они сложны в реализации. The above sources can be used for non-invasive measurement of blood glucose concentration. However, all of them are difficult to implement.
Недостатками выше указанных аналогов заявленному способу являются: The disadvantages of the above analogues of the claimed method are:
- сложность конструктивной и технологической реализации, особенно при осуществлении комплексных замеров; - the complexity of the constructive and technological implementation, especially in the implementation of complex measurements;
- сложность применения способов-аналогов при гипергликемии и гипогликемии ночью и утром во время сна человека до завтрака. Прототипом изобретению является способ работы устройства Combo Glucometer (CoG). (httDs://cnogacare.co/ . Устройство представляет собой неинвазивный глюкометр с оптическим сенсором от израильской компании CNOGA Medical. Способ измерения, применяемый в Combo Glucometer (CoG), основан на методе фотоплетизмографии, оценивающем изменения состояния сосудов внутри пальца пользователя при освещении его светом разной длины волны. Способ работы прибора следующий. Несколько светодиодов светят в диапазоне длин волн от зрительных до инфракрасных через кончик пальца. Когда свет проходит через него, часть излучения поглощается и отраженный световой сигнал изменяется. Датчик, встроенной в устройство камеры в режиме реального времени обнаруживает изменения светового сигнала. Прибор анализирует корреляцию между сигналом и биологическими параметрами, чтобы получить уровень глюкозы в крови и её изменение за определенный промежуток времени. - the complexity of the use of analogue methods for hyperglycemia and hypoglycemia at night and in the morning during a person's sleep before breakfast. The prototype of the invention is the method of operation of the device Combo Glucometer (CoG). (httDs://cnogacare.co/. The device is a non-invasive glucometer with an optical sensor from the Israeli company CNOGA Medical. The measurement method used in the Combo Glucometer (CoG) is based on the photoplethysmography method, which evaluates changes in the state of blood vessels inside the user's finger when it is illuminated light of different wavelengths.The method of operation of the device is as follows.Several LEDs shine in the range of wavelengths from visual to infrared through the fingertip.When the light passes through it, part of the radiation is absorbed and the reflected light signal is changed.Sensor built into the camera device in real time detects changes in the light signal The instrument analyzes the correlation between the signal and biological parameters to obtain the blood glucose level and its change over a certain period of time.
Прототип характеризуется следующими признаками, которые совпадают с признаками изобретения: способ неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека, в котором при помощи источника света облучают кровеносные сосуды и ткани на руке человека и принимают с помощью светоприемного элемента отраженные световые сигналы, при этом, при сравнении характеристик отраженных световых сигналов определяют повышение или понижение уровня глюкозы в крови, The prototype is characterized by the following features that coincide with the features of the invention: a method for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood, in which blood vessels and tissues on the human arm are irradiated using a light source and receive reflected light signals using a light-receiving element, while, when comparing characteristics of the reflected light signals determine the increase or decrease in the level of glucose in the blood,
Сами производители называют это устройство гибридным, поскольку для начала работы прибор придется откалибровать для того, чтобы учесть индивидуальные особенности (цвет кожи, ее толщина и т.п.) каждого человека, измеряя уровень сахара в крови традиционным инвазивным методом с помощью тест-полосок. Эти полоски вставляются в Combo Glucometer, где результаты их анализа сравниваются с данными измерений, полученных с помощью фотоплетизмографии. После "тренировочного" периода порядка 3 дней, в течение которого прибор учится соотносить оптические характеристики кожи пользователя с показаниями камеры, прибор работает быстро, точно, что облегчает отслеживание и соблюдение требований пациентами, живущими с диабетом. Подобную калибровку необходимо проводить периодически, чтобы постоянно поддерживать точность измерений на высоком уровне. The manufacturers themselves call this device hybrid, because to start working, the device will have to be calibrated in order to take into account the individual characteristics (skin color, thickness, etc.) of each person, measuring blood sugar levels using the traditional invasive method using test strips. These strips are inserted into the Combo Glucometer, where the results of their analysis are compared with the measurement data obtained using photoplethysmography. After a "training" period of about 3 days, during which the device learns to correlate the optical characteristics of the user's skin with camera readings, the device works quickly, accurately, which makes it easier to track and comply with the requirements of patients living with diabetes. Such calibration must be carried out periodically in order to constantly maintain the accuracy of measurements at a high level.
Глюкометр оснащен беспроводными технологиями передачи данных, позволяющими передавать информацию в сопутствующее приложение, и обладает большой собственной памятью - он запоминает до 2000 результатов измерений. При этом он может выдавать результаты в мг/дл и ммоль/л. Время измерения - около 40 сек. The meter is equipped with wireless communication technologies that allow you to transfer information to a companion application, and has a large internal memory - it stores up to 2000 test results. At the same time, it can give results in mg / dl and mmol / l. Measurement time - about 40 sec.
Недостатками прототипа заявленному способу являются: The disadvantages of the prototype of the claimed method are:
- сложность конструктивной и технологической реализации, особенно при осуществлении комплексных замеров; - the complexity of the constructive and technological implementation, especially in the implementation of complex measurements;
- сложность применения способов-аналогов при гипергликемии и гипогликемии ночью и утром во время сна человека до завтрака. - the complexity of the use of analogue methods for hyperglycemia and hypoglycemia at night and in the morning during a person's sleep before breakfast.
Прототип является комбинированным способом, требующим длительной, неоднократной настройки обычным инвазивным методом. The prototype is a combined method that requires a long, repeated adjustment of the usual invasive method.
Измеряется фактически только цветовые характеристики крови, характеристики остальных тканей не учитываются. In fact, only the color characteristics of blood are measured, the characteristics of other tissues are not taken into account.
Устройство не позволяет непрерывно отслеживать концентрацию глюкозы, ее рост или понижение, особенно при гипергликемии и гипогликемии. The device does not allow continuous monitoring of glucose concentration, its increase or decrease, especially in case of hyperglycemia and hypoglycemia.
Раскрытие изобретения. Disclosure of the invention.
Известно, что оперативная фиксация в реальном масштабе времени процессов развития гипергликемии или гипогликемии особенно в ночное и утреннее время (когда человек спит) до завтрака является важной задачей предупреждения и терапии сахарного диабета. Решение этой задачи обеспечит принятие мер по купированию гипергликемии и гипогликемии, а также обеспечит успешные диагностику и лечение диабета (в частности, обеспечит успех инсулинотерапии). It is known that real-time operative fixation of the processes of development of hyperglycemia or hypoglycemia, especially at night and in the morning (when a person sleeps) before breakfast, is an important task in the prevention and treatment of diabetes mellitus. The solution of this problem will ensure the adoption of measures to stop hyperglycemia and hypoglycemia, as well as ensure successful diagnosis and treatment of diabetes (in particular, ensure the success of insulin therapy).
Гипергликемия — это увеличение (зачастую резкое) содержания глюкозы в крови по сравнению с нормой до 11,5 ммоль/л и выше, вплоть до 16.5 ммоль/л. Hyperglycemia is an increase (often sharp) in blood glucose compared to the norm up to 11.5 mmol / l and higher, up to 16.5 mmol / l.
Гипогликемия - это понижение содержания глюкозы в крови по сравнению с нормой до 3.0 ммоль/л и ниже. Кроме того, оперативная фиксация в реальном масштабе времени изменения глюкозы в крови в течение всего дня (до принятия пищи и после принятия пищи) также является важной задачей терапии сахарного диабета. Решение этой задачи обеспечит успешные диагностику и лечение диабета, оперативное внесение изменения в состав, принимаемой пищи больным. Hypoglycemia is a decrease in blood glucose compared to the norm to 3.0 mmol / l and below. In addition, real-time recording of changes in blood glucose throughout the day (before eating and after eating) is also an important task in the treatment of diabetes mellitus. The solution of this problem will ensure successful diagnosis and treatment of diabetes, prompt changes in the composition of food taken by patients.
Реологические свойства крови при увеличении глюкозы в крови изменяются. Также существенно изменяются характеристики лимфы и других тканей человека. Наши исследования показали, что даже незначительное изменение глюкозы в крови приводит к изменению свето-поглощения крови и других тканей. The rheological properties of blood change with an increase in blood glucose. The characteristics of lymph and other human tissues also change significantly. Our studies have shown that even a slight change in blood glucose leads to a change in the light absorption of blood and other tissues.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания способа неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека. The present invention is based on the solution of the problem of creating a method for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood.
В основе способа лежит применении оптического зондирования сосудов и капилляров с кровью, а также других тканей при помощи источников света, сопряженного с приемом отраженного светового сигнала с высокой точностью. The method is based on the use of optical sounding of vessels and capillaries with blood, as well as other tissues using light sources, coupled with the reception of a reflected light signal with high accuracy.
С целью максимального устранения помех, реализацию способа осуществляют ночью и утром до завтрака во время сна человека. In order to eliminate interference as much as possible, the implementation of the method is carried out at night and in the morning before breakfast during a person's sleep.
Задача изобретения заключается в создании способа неинвазивного определения в реальном масштабе времени ночью и утром до завтрака во время сна человека изменения содержания глюкозы в крови человека, а также не требующего сложного и дорогостоящего медицинского оборудования. The objective of the invention is to create a method for non-invasive real-time determination at night and in the morning before breakfast during a person's sleep, changes in the glucose content in human blood, and also does not require complex and expensive medical equipment.
Задача изобретения решается за счет реализации способа неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека, в котором при помощи источника света облучают кровеносные сосуды и ткани на руке человека и принимают с помощью светоприемного элемента отраженные световые сигналы, при этом, при сравнении характеристик отраженных световых сигналов определяют повышение или понижение уровня глюкозы в крови, и от прототипа отличается тем, что в качестве характеристики каждого из отраженных световых сигналов используют максимальный пик спектра зависимости интенсивности от длины волны отраженного светового сигнала, при этом, максимальный пик спектра фиксируют в момент времени максимального заполнения сосудов кровью в области облучения кровеносных сосудов светом или максимальный пик спектра фиксируют в момент времени минимального заполнения сосудов кровью в области облучения кровеносных сосудов светом; при этом, источником света облучают кровеносные сосуды и ткани на руке человека, в районе запястья; и неинвазивное определение изменения содержания глюкозы в крови осуществляют в ночное и утреннее время до завтрака во время сна человека; и в качестве источника света используют светодиод красного света с длинной волны 650 нм или излучатель инфракрасного излучения с длинной волны 940 нм, кроме того, регулировку силы прижатия источника света к руке человека осуществляют посредством прижимного устройства - эластичного ремешка, охватывающего запястье, с множеством отверстий для регулировки прижатия ремешка и источника света к запястью руки человека, и калибровку устройства для осуществления способа неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека осуществляют посредством корреляции между отраженным световым сигналом от кровеносных сосудов и ткани на руке человека и уровнем глюкозы в крови, полученным инвазивным способом в процессе калибровки устройства; при этом, калибровку устройства и последующие неинвазивные определения изменения содержания глюкозы в крови человека осуществляют при одинаковых силах прижатия ремешка и источника света к запястью руки человека. The objective of the invention is solved by implementing a method for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood, in which blood vessels and tissues on the human arm are irradiated using a light source and receiving reflected light signals using a light-receiving element, while comparing the characteristics of the reflected light signals determine increase or decrease in the level of glucose in the blood, and differs from the prototype in that as a characteristic of each of the reflected light signals, the maximum peak of the spectrum of the dependence of the intensity on the wavelength of the reflected light signal is used, while the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of maximum filling of the vessels with blood in the area of irradiation of blood vessels with light or the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of the minimum filling of vessels with blood in the area of irradiation of blood vessels with light; at the same time, blood vessels and tissues on the human arm, in the wrist area are irradiated with a light source; and non-invasive determination of changes in blood glucose is carried out at night and in the morning before breakfast during human sleep; and a red light LED with a wavelength of 650 nm or an infrared radiation emitter with a wavelength of 940 nm is used as a light source; adjusting the pressing of the strap and the light source to the human wrist, and calibrating the device for implementing the method for non-invasive determination of changes in glucose in human blood is carried out by correlation between the reflected light signal from blood vessels and tissue on the human arm and the blood glucose level obtained by an invasive method in device calibration process; at the same time, the calibration of the device and the subsequent non-invasive determination of changes in the content of glucose in human blood are carried out with the same pressing forces of the strap and the light source to the human wrist.
Техническими результатами изобретения являются: The technical results of the invention are:
1. Простота реализации способа в виде работы браслета на запястье и оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипергликемии ночью и утром до завтрака во время сна человека. Решение этой технической задачи обеспечит принятие мер по купированию гипергликемии. 1. Ease of implementation of the method in the form of a bracelet on the wrist and operational real-time fixation of the development of hyperglycemia at night and in the morning before breakfast during a person’s sleep. The solution of this technical problem will ensure the adoption of measures to stop hyperglycemia.
2. Простота реализации способа в виде работы браслета на запястье и оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипогликемии ночью и утром до завтрака во время сна человека. Решение этой технической задачи обеспечит принятие мер по купированию гипогликемии. 2. Ease of implementation of the method in the form of a bracelet on the wrist and operational real-time fixation of the development of hypoglycemia at night and in the morning before breakfast during a person’s sleep. The solution of this technical problem will ensure the adoption of measures to stop hypoglycemia.
Как гипергликемия (высокий сахар в крови), так и гипогликемия (низкий сахар в крови), опасны для человека. При критических показателях этих состояний может наступить кома и возможен смертельный исход. Важно оперативно среагировать на гипергликемию и гипогликемию особенно в ночное и утреннее время, когда человек спит. Both hyperglycemia (high blood sugar) and hypoglycemia (low blood sugar) are dangerous to humans. With critical indicators of these conditions coma may occur and death is possible. It is important to promptly respond to hyperglycemia and hypoglycemia, especially at night and in the morning, when a person is sleeping.
Дополнительным техническим результатом является оперативная фиксация в реальном масштабе времени изменения глюкозы в крови в течение всего дня (до принятия пищи и через 2 часа после принятия пищи). Решение этой задачи также является важной задачей профилактики и терапии сахарного диабета. Решение этой задачи обеспечит успешные диагностику и лечение диабета, оперативное внесение изменения в состав, принимаемой пищи больным. An additional technical result is real-time recording of changes in blood glucose throughout the day (before eating and 2 hours after eating). Solving this problem is also an important task for the prevention and treatment of diabetes mellitus. The solution of this problem will ensure successful diagnosis and treatment of diabetes, prompt changes in the composition of food taken by patients.
Технически и медицински целесообразно вычислять уровень глюкозы, используя в качестве первичного эталона уровень глюкозы, полученный от клинического анализа крови при калибровке прибора, реализующего заявленного способа. It is technically and medically expedient to calculate the glucose level using, as a primary reference, the glucose level obtained from a clinical blood test during the calibration of a device that implements the claimed method.
Техническая реализуемость данного изобретения вполне очевидна. The technical feasibility of this invention is quite obvious.
За основу берется устройство-браслет для измерения частоты пульса (ЧСС - частота сердечных сокращений). Этот прибор снабжен светодиодом, излучающим монохромное когерентное световое излучение в узком диапазоне частот. The device-bracelet for measuring the pulse rate (HR - heart rate) is taken as the basis. This device is equipped with an LED that emits monochromatic coherent light in a narrow frequency range.
Измерение пульса основано на приеме фотодиодом отраженного от подкожных капилляров излучения, которое меняется синхронно пульсу. Когда капилляр наполнен - он поглощает свет сильно, когда не наполнен - слабо. The measurement of the pulse is based on the reception by the photodiode of the radiation reflected from the subcutaneous capillaries, which changes synchronously with the pulse. When the capillary is full, it absorbs light strongly; when it is not filled, it absorbs light weakly.
Устройство, реализующее заявленный способ может быть смонтировано на базе Google Android и браслетов на ее базе, а также Apple Watch и является полностью неинвазивным. A device that implements the claimed method can be mounted on the basis of Google Android and bracelets based on it, as well as Apple Watch and is completely non-invasive.
Устройство модернизировано следующим образом. The device has been upgraded as follows.
Доработано программное обеспечение устройства таким образом, чтобы при помощи имеющегося источника света одновременно с процессом измерения пульса, при котором облучают запястье человека и принимают отраженный сигнал, по параметрам отраженного сигнала определяют изменение параметров крови и лимфы в сосудах, а также параметров других тканей человека. The software of the device has been improved in such a way that, using the existing light source, simultaneously with the process of measuring the pulse, in which the human wrist is irradiated and the reflected signal is received, the changes in blood and lymph parameters in the vessels, as well as parameters of other human tissues, are determined by the parameters of the reflected signal.
Далее, с учетом проведенной калибровки, на основе этих данных определяют повышение или понижение уровня глюкозы в крови (в плазме крови), поскольку увеличение уровня глюкозы связано с изменением параметров крови и лимфы в сосудах, а также параметров других тканей человека. Further, taking into account the calibration performed, on the basis of these data, an increase or decrease in the level of glucose in the blood (in blood plasma) is determined, since an increase in glucose levels is associated with a change in the parameters of blood and lymph in the vessels, as well as parameters of other human tissues.
По сравнению с другими аналогичными способами неинвазивной оценки уровня глюкозы, известными авторам, заявленный способ позволяет весьма оперативно оценивать состояние человека и выполнять диагностирование и контроль уровня глюкозы в крови, а также давать рекомендации по устранению выявленных проблем в реальном времени. При этом делается вполне оперативный, обоснованный и документированный вывод о состоянии человека, который может иметь значение для медицины. Compared with other similar methods of non-invasive glucose level assessment known to the authors, the claimed method allows a very quick assessment of a person's condition and diagnosing and monitoring blood glucose levels, as well as making recommendations to eliminate identified problems in real time. At the same time, a completely operational, reasonable and documented conclusion is made about the state of a person, which may be of importance for medicine.
Заявленный способ уменьшает внешние помехи и погрешности измерений поскольку неинвазивное определение изменения содержания глюкозы в крови осуществляют в ночное и утреннее время до завтрака во время сна человека. Не требуется дополнительных сложных устройств для оценки уровня глюкозы, не требуется прокалывания кожи пациента и крепления датчиков к телу, удобен для пациента, позволяет оценивать уровень глюкозы несколько раз в минуту, сигнализировать о резком росте или падении уровня глюкозы дистанционно, например, в компьютер лечащего врача. The claimed method reduces external interference and measurement errors, since non-invasive determination of changes in blood glucose is carried out at night and in the morning before breakfast during a person's sleep. No additional complex devices are required to assess the glucose level, there is no need to pierce the patient's skin and attach sensors to the body, it is convenient for the patient, it allows you to evaluate the glucose level several times a minute, signal a sharp increase or decrease in the glucose level remotely, for example, to the doctor's computer .
Прибор анализирует корреляцию между сигналом и биологическими параметрами, чтобы получить уровень глюкозы в крови и её изменение за определенный промежуток времени. На практике глюкометр, реализующий заявленный способ, оснащен беспроводными технологиями передачи данных, позволяющими передавать информацию в сопутствующее приложение, и обладает большой собственной памятью - он запоминает до 2000 результатов измерений. При этом он может выдавать результаты в мг/дл и ммоль/л. Время измерения - до 40 сек. The device analyzes the correlation between the signal and biological parameters to obtain the blood glucose level and its change over a certain period of time. In practice, a glucometer that implements the claimed method is equipped with wireless data transmission technologies that allow information to be transmitted to an accompanying application, and has a large internal memory - it remembers up to 2000 measurement results. At the same time, it can give results in mg / dl and mmol / l. Measurement time - up to 40 sec.
Перечень фигур на чертежах. Краткое описание чертежей. List of figures in the drawings. Brief description of the drawings.
На Фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства, реализующего заявленный способ. Figure 1 shows a circuit diagram of a device that implements the claimed method.
На Фиг.2 и Фиг.З представлено устройство, реализующее заявленный способ. Конструкция ремешка обеспечивает регулировку силы прижатия источника света к руке человека посредством прижимного устройства. На Фиг.4 представлен график зависимости интенсивности от длины волны падающего и отраженного светового сигнала. Показаны пики падающего и отраженного световых сигналов. Figure 2 and Figure 3 shows a device that implements the claimed method. The design of the strap provides for adjusting the force of pressing the light source to the human hand by means of a clamping device. Figure 4 shows a plot of the intensity versus wavelength of the incident and reflected light signal. The peaks of the incident and reflected light signals are shown.
Осуществление изобретения. Implementation of the invention.
Способ неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека заключается в следующем. При помощи источника света 4 (см. Фиг.1) облучают кровеносные сосуды и ткани на руке человека и принимают с помощью светоприемного элемента (фотодиода) 6 отраженные световые сигналы. The method for non-invasive determination of changes in glucose in human blood is as follows. Using a light source 4 (see Fig.1) irradiate the blood vessels and tissues on the arm of a person and receive using a light-receiving element (photodiode) 6 reflected light signals.
При этом, при сравнении характеристик отраженных световых сигналов определяют повышение или понижение уровня глюкозы в крови. At the same time, when comparing the characteristics of the reflected light signals, an increase or decrease in the level of glucose in the blood is determined.
В качестве характеристики каждого из отраженных световых сигналов используют максимальный пик 19 (см. Фиг.4) спектра зависимости интенсивности (ось 16, Фиг.4) от длины волны (ось 17, Фиг.4) отраженного светового сигнала. При этом, максимальный пик спектра фиксируют в момент времени максимального заполнения сосудов кровью в области облучения кровеносных сосудов светом или максимальный пик спектра фиксируют в момент времени минимального заполнения сосудов кровью в области облучения кровеносных сосудов светом. As a characteristic of each of the reflected light signals, the maximum peak 19 (see Fig. 4) of the dependence spectrum of the intensity (axis 16, Fig. 4) on the wavelength (axis 17, Fig. 4) of the reflected light signal is used. In this case, the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of maximum filling of blood vessels in the area of blood vessels irradiation with light, or the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of minimum filling of vessels with blood in the area of blood vessels irradiated with light.
При этом, источником света 4 облучают кровеносные сосуды и ткани на руке человека, в районе запястья и неинвазивное определение изменения содержания глюкозы в крови осуществляют в ночное и утреннее время до завтрака во время сна человека. At the same time, blood vessels and tissues on the human arm, in the wrist area are irradiated with light source 4, and non-invasive determination of changes in blood glucose is carried out at night and in the morning before breakfast during human sleep.
В качестве источника света используют светодиод красного света с длинной волны 650 нм или излучатель инфракрасного излучения с длинной волны 940 нм. As a light source, a red light LED with a wavelength of 650 nm or an infrared radiation emitter with a wavelength of 940 nm is used.
Кроме того, регулировку силы прижатия источника света к руке человека осуществляют посредством прижимного устройства - эластичного ремешка 11, охватывающего запястье, с множеством отверстий 12, 13, 14 и фиксирующей скобой 15 для регулировки прижатия ремешка и источника света к запястью руки человека. In addition, the adjustment of the force of pressing the light source to the human hand is carried out by means of a clamping device - an elastic strap 11 covering the wrist, with a plurality of holes 12, 13, 14 and a fixing bracket 15 for adjusting the pressing of the strap and the light source to the human wrist.
Калибровку устройства для осуществления способа неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека осуществляют посредством корреляции между отраженным световым сигналом от кровеносных сосудов и ткани на руке человека и уровнем глюкозы в крови, полученным инвазивным способом в процессе калибровки устройства. Calibration of the device for the implementation of the method of non-invasive determination of changes in glucose in human blood is carried out by correlating the reflected light signal from the blood vessels and tissue on the human arm and the blood glucose level obtained invasively during device calibration.
Калибровку устройства и последующие неинвазивные определения изменения содержания глюкозы в крови человека осуществляют при одинаковых силах прижатия ремешка и источника света к запястью руки человека. Calibration of the device and subsequent non-invasive determination of changes in glucose in human blood is carried out with the same pressing force of the strap and the light source to the human wrist.
Как вариант, контроль уровня глюкозы осуществляют по дисплею 10. Alternatively, glucose control is carried out on the display 10.
Для реализации заявленного способа разработано два устройства для неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека. Каждое устройство состоит из: To implement the claimed method, two devices have been developed for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood. Each device consists of:
- источника питания (батарейка), позиция 1 на Фиг.1; - power source (battery), item 1 in Fig.1;
- конденсатора, позиция 2 на Фиг.1; - capacitor, item 2 in figure 1;
- задающего генератора. На Фиг.1 показан контакт задающего генератора, позиция 3 на Фиг.1; - master oscillator. Figure 1 shows the contact of the master oscillator, position 3 in figure 1;
- светодиод, позиция 4 на Фиг.1; - LED, position 4 in figure 1;
- сопротивление, ограничивающее ток через светодиод и задающее форму спектра зависимости интенсивности от длины волны светового сигнала, позиция 5 на Фиг.1; - resistance that limits the current through the LED and sets the shape of the spectrum depending on the intensity of the wavelength of the light signal, position 5 in Fig.1;
- светоприемный элемент (фотодиод), позиция 6 на Фиг.1; - light-receiving element (photodiode), item 6 in figure 1;
- согласующее сопротивление, позиция 7 на Фиг.1; - matching resistance, position 7 in figure 1;
- процессор, позиция 8 на Фиг.1; - processor, position 8 in figure 1;
- устройство заряда конденсатора. На Фиг.1 показан контакт зарядного устройства, позиция 9 на Фиг.1. - Capacitor charger. Figure 1 shows the contact of the charger, position 9 in figure 1.
На Фиг.1 представлена принципиальная схема устройства. Figure 1 shows a schematic diagram of the device.
В первом устройстве в качестве источника света 4 используют светодиод красного света с длинной волны 650 нм. In the first device, a red light LED with a wavelength of 650 nm is used as the light source 4.
Во втором устройстве в качестве источника света 4 используют излучатель (светодиод) инфракрасного излучения с длинной волны 940 нм. In the second device, an emitter (LED) of infrared radiation with a wavelength of 940 nm is used as a light source 4.
В физике термин «свет» включает в себя видимую, инфракрасную и ультрафиолетовую области спектра. В заявленном способе под источником света понимают излучения с длинами волн видимого, инфракрасного и ультрафиолетового излучения. In physics, the term "light" includes the visible, infrared, and ultraviolet regions of the spectrum. In the claimed method, a light source is understood as radiation with wavelengths of visible, infrared and ultraviolet radiation.
Работает устройство следующим образом. The device works as follows.
Надевают устройство на запястье. С помощью отверстий 12, 13,14 и фиксирующей скобы 15 на ремешке 11 прижимают устройство к поверхности тела. Прижим должен быть комфортен для человека. Wear the device on your wrist. Using the holes 12, 13,14 and the fixing bracket 15 on the strap 11, the device is pressed against the surface of the body. The clamp should be comfortable for the person.
Осуществляют заряд конденсатора 2 от батарейки 1 при замкнутом контакте 9. После заряда конденсатора контакт 9 размыкают, а контакт 3 замыкают. Конденсатор разряжается на светодиод 2 и сопротивление 5. Световой сигнал 18 (см. Фиг.4) от светодиода 4 поступает в тело человека, частично отражается от частей тела человека и поступает на фотодиод 6. Другими словами, устройство подает электрический импульс на светодиод и измеряет результирующий сигнал (электрический импульс) на фотодиоде 6. Capacitor 2 is charged from battery 1 with contact 9 closed. After the capacitor is charged, contact 9 is opened and contact 3 is closed. The capacitor is discharged to LED 2 and resistance 5. The light signal 18 (see Fig.4) from LED 4 enters the human body, is partially reflected from parts of the human body and enters photodiode 6. In other words, the device sends an electrical impulse to the LED and measures the resulting signal (electrical pulse) on the photodiode 6.
Калибровка устройства. Device calibration.
Калибровка необходима для разработки высокоточного алгоритма вычисления сахара в крови. Чтобы откалибровать устройство, необходимо совершить полное исследование, в котором уровень сахара в крови человека измеряется, наблюдается и фиксируется с помощью инвазивного устройства с одновременной фиксацией данных устройством, реализующим заявленный способ. В экспериментах в качестве инвазивного устройства использовали устройство FreeStyle Libre (https://www.freestylelibre.ru/libre/). Calibration is necessary to develop a highly accurate algorithm for calculating blood sugar. In order to calibrate the device, it is necessary to perform a complete study in which the level of sugar in a person's blood is measured, observed and recorded using an invasive device with simultaneous recording of data by a device that implements the claimed method. In the experiments, the FreeStyle Libre device (https://www.freestylelibre.ru/libre/) was used as an invasive device.
Исследования также показали, что в качестве характеристики каждого из отраженных световых сигналов можно использовать площадь под кривой спектра зависимости интенсивности от длины волны отраженного светового сигнала. Studies have also shown that as a characteristic of each of the reflected light signals, you can use the area under the curve of the spectrum of dependence of the intensity on the wavelength of the reflected light signal.
Под спектром понимается распределение значений физической величины, а именно, зависимость интенсивности от длины волны светового сигнала. The spectrum is understood as the distribution of the values of a physical quantity, namely, the dependence of the intensity on the wavelength of the light signal.
В формализованном виде этот признак может быть записан следующим образом: в качестве характеристики каждого из отраженных световых сигналов используют площадь под кривой спектра зависимости интенсивности от длины волны отраженного светового сигнала. Также в качестве характеристики каждого из отраженных световых сигналов возможно использовать сравнение количества электрической энергии, идущей на питание источника света и количества электрической энергии, получаемой от фотодиода. In a formalized form, this sign can be written as follows: as a characteristic of each of the reflected light signals, the area under the curve of the spectrum of the dependence of the intensity on the wavelength of the reflected light signal is used. Also, as a characteristic of each of the reflected light signals, it is possible to use a comparison of the amount of electrical energy used to power the light source and the amount of electrical energy received from the photodiode.
В формализованном виде этот признак может быть записан следующим образом: в качестве характеристики каждого из отраженных световых сигналов используют количество электричества отраженного светового сигнала. In a formalized form, this sign can be written as follows: as a characteristic of each of the reflected light signals, the amount of electricity of the reflected light signal is used.
График зависимости интенсивности от длины волны падающего и отраженного светового сигнала представлен на Фиг.4. Показаны пики падающего 18 и отраженного световых сигналов 19. Координаты: ось ординат 16 - это интенсивность световых сигналов, ось абсцисс 17 - это длина волны светового сигнала. A graph of the dependence of the intensity on the wavelength of the incident and reflected light signal is shown in Fig.4. The peaks of the incident 18 and reflected light signals 19 are shown. Coordinates: the y-axis 16 is the intensity of the light signals, the abscissa 17 is the wavelength of the light signal.
В таблицах 1-5 представлены результаты экспериментов с устройством, снабженным красным светодиодом. В таблицах представлена оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипергликемии (таблицы 1-4) и гипогликемии (таблицы 5 и 6) в ночное и утреннее время до завтрака. В экспериментах участвовало 6 человек различного возраста. Tables 1-5 present the results of experiments with a device equipped with a red LED. The tables present real-time operational fixation of the development of hyperglycemia (tables 1-4) and hypoglycemia (tables 5 and 6) at night and in the morning before breakfast. The experiments involved 6 people of different ages.
Также эксперименты проведены с устройством, снабженным инфракрасным излучателем. В экспериментах участвовали те же люди. Experiments were also carried out with a device equipped with an infrared emitter. The same people participated in the experiments.
Установлено, что интенсивность принимаемого инфракрасного сигнала на 9-10% выше, чем интенсивность принимаемого красного светового сигнала. It has been established that the intensity of the received infrared signal is 9-10% higher than the intensity of the received red light signal.
Это устойчивый результат во всех экспериментам, по всем временам замеров и по всем людям, принимающим участие в экспериментах. This is a stable result in all experiments, for all measurement times and for all people taking part in the experiments.
Эксперименты подтверждают решение задачи изобретения. Experiments confirm the solution of the problem of the invention.
Создан способ неинвазивного определения в реальном масштабе времени ночью и утром до завтрака во время сна человека изменения содержания глюкозы в крови человека. Реализация способа не требует сложного и дорогостоящего медицинского оборудования. Устройство, применяемое для реализации способа, будет выглядеть, как традиционный современный фитнес браслет. A method has been created for non-invasive real-time determination at night and in the morning before breakfast during human sleep of changes in the glucose content in human blood. The implementation of the method does not require complex and expensive medical equipment. The device used to implement the method will look like a traditional modern fitness bracelet.
Также достигнуты технические результаты. Обеспечивается простота реализации способа в виде работы «умного» браслета на запястье и оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипергликемии и гипогликемии ночью и утром до завтрака во время сна человека. Technical results have also been achieved. EFFECT: ease of implementation of the method in the form of operation of a "smart" bracelet on the wrist and operational fixation in real time of the process of development of hyperglycemia and hypoglycemia at night and in the morning before breakfast during a person's sleep.
Решение технических задач обеспечит принятие мер по купированию гипергликемии и гипогликемии. The solution of technical problems will ensure the adoption of measures to stop hyperglycemia and hypoglycemia.
При критических показателях этих состояний может наступить кома и возможен смертельный исход. При реализации способа можно оперативно засечь и среагировать на гипергликемию и гипогликемию особенно в ночное и утреннее время, когда человек спит. И врачи примет важные решения по терапии. With critical indicators of these conditions, coma can occur and death is possible. When implementing the method, it is possible to quickly detect and respond to hyperglycemia and hypoglycemia, especially at night and in the morning, when a person is sleeping. And doctors will make important decisions on therapy.
Также возможна оперативная фиксация в реальном масштабе времени изменения глюкозы в крови в течение всего дня, когда человек не спит. Важно, чтобы замеры производились до принятия пищи и через 2 часа после принятия пищи, а также, чтобы человек находился в покое (сидел или лежал) не менее 30 минут. Решение этой задачи также является важной задачей терапии сахарного диабета. Оно обеспечит успешные диагностику и лечение диабета, оперативное внесение изменения в состав, принимаемой пищи больным. It is also possible to quickly record changes in blood glucose in real time throughout the day when a person is awake. It is important that measurements are taken before eating and 2 hours after eating, and that the person is at rest (sitting or lying down) for at least 30 minutes. Solving this problem is also an important task in the treatment of diabetes mellitus. It will ensure successful diagnosis and treatment of diabetes, prompt changes in the composition of food taken by patients.
Таблица 1Table 1
Оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипергликемии в ночное и утреннее время до завтрака. Больной И, 70 лет. Диагноз: сахарный диабет 1-го типа, средней степени тяжести, инсулинозависимый. Средние значения после 5 измерений.
Figure imgf000024_0001
Operational real-time fixation of the development of hyperglycemia at night and in the morning before breakfast. Patient I, 70 years old. Diagnosis: type 1 diabetes mellitus, moderate severity, insulin-dependent. Average values after 5 measurements.
Figure imgf000024_0001
*) УЕ - условные единицы - в % от интенсивности падающего светового сигнала. Интенсивность падающего светового сигнала принята равной 100%. Длинна волны светового сигналп 650 нм. *) UE - arbitrary units - in % of the intensity of the incident light signal. The intensity of the incident light signal is assumed to be 100%. The wavelength of the light signal is 650 nm.
**) Интенсивность принимаемого светового сигнала - среднее значение после 5 измерений с округлением до целого числа. **) The intensity of the received light signal is the average value after 5 measurements, rounded to the nearest whole number.
***) Содержание глюкозы в крови натощак - среднее значение после 5 измерений с округлением до одного знака после запятой. ***) Fasting blood glucose is the average value after 5 measurements rounded to one decimal place.
Таблица 2table 2
Оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипергликемии в ночное и утреннее время до завтрака. Больная Н, 35 лет. Диагноз: сахарный диабет 1-го типа. Средние значения после 5 измерений.
Figure imgf000025_0001
Operational real-time fixation of the development of hyperglycemia at night and in the morning before breakfast. Patient H, 35 years old. Diagnosis: type 1 diabetes mellitus. Average values after 5 measurements.
Figure imgf000025_0001
Таблица 3Table 3
Оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипергликемии в ночное и утреннее время до завтрака. Испытатель 3, 16 лет. Средние значения после 5 измерений.
Figure imgf000025_0002
Таблица 4Operational real-time fixation of the development of hyperglycemia at night and in the morning before breakfast. Tester 3, 16 years old. Average values after 5 measurements.
Figure imgf000025_0002
Table 4
Оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипергликемии в ночное и утреннее время до завтрака. Испытатель Д, 18 лет. Средние значения после 5 измерений.
Figure imgf000026_0001
Operational real-time fixation of the development of hyperglycemia at night and in the morning before breakfast. Tester D, 18 years old. Average values after 5 measurements.
Figure imgf000026_0001
Таблица 5Table 5
Оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипогликемии в ночное и утреннее время до завтрака. Испытатель. О, 51 год. Средние значения после 5 измерений.
Figure imgf000026_0002
Таблица 6Operational real-time fixation of the development of hypoglycemia at night and in the morning before breakfast. Tester. Oh, 51 years old. Average values after 5 measurements.
Figure imgf000026_0002
Table 6
Оперативная фиксация в реальном масштабе времени процесса развития гипогликемии в ночное и утреннее время до завтрака. Испытатель. Мужчина А, 41 год. Средние значения после 5 измерений.
Figure imgf000027_0001
Operational real-time fixation of the development of hypoglycemia at night and in the morning before breakfast. Tester. Man A, 41 years old. Average values after 5 measurements.
Figure imgf000027_0001
Таким образом, задача и технические результаты изобретения достигнуты. Thus, the object and technical results of the invention are achieved.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
Способ неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека, в котором при помощи источника света облучают кровеносные сосуды и ткани на руке человека и принимают с помощью светоприемного элемента отраженные световые сигналы, при этом, при сравнении характеристик отраженных световых сигналов определяют повышение или понижение уровня глюкозы в крови, отличающийся тем, что в качестве характеристики каждого из отраженных световых сигналов используют максимальный пик спектра зависимости интенсивности от длины волны отраженного светового сигнала, при этом, максимальный пик спектра фиксируют в момент времени максимального заполнения сосудов кровью в области облучения кровеносных сосудов светом или максимальный пик спектра фиксируют в момент времени минимального заполнения сосудов кровью в области облучения кровеносных сосудов светом; при этом, источником света облучают кровеносные сосуды и ткани на руке человека, в районе запястья; и неинвазивное определение изменения содержания глюкозы в крови осуществляют в ночное и утреннее время до завтрака во время сна человека; и в качестве источника света используют светодиод красного света с длинной волны 650 нм или излучатель инфракрасного излучения с длинной волны 940 нм, кроме того, регулировку силы прижатия источника света к руке человека осуществляют посредством прижимного устройства - эластичного ремешка, охватывающего запястье, с множеством отверстий для регулировки прижатия ремешка и источника света к запястью руки человека, и калибровку устройства для осуществления способа неинвазивного определения изменения содержания глюкозы в крови человека осуществляют посредством корреляции между отраженным световым сигналом от кровеносных сосудов и ткани на руке человека и уровнем глюкозы в крови, полученным инвазивным способом в процессе калибровки устройства; при этом, калибровку устройства и последующие неинвазивные определения изменения содержания глюкозы в крови человека осуществляют при одинаковых силах прижатия ремешка и источника света к запястью руки человека. A method for non-invasive determination of changes in the glucose content in human blood, in which blood vessels and tissues on a human arm are irradiated using a light source and the reflected light signals are received using a light-receiving element, while comparing the characteristics of the reflected light signals, an increase or decrease in the glucose level is determined in blood, characterized in that as a characteristic of each of the reflected light signals, the maximum peak of the spectrum of the dependence of the intensity on the wavelength of the reflected light signal is used, while the maximum peak of the spectrum is fixed at the time of maximum filling of blood vessels in the area of blood vessels irradiated with light or the maximum peak the spectrum is fixed at the time of the minimum filling of vessels with blood in the area of irradiation of blood vessels with light; at the same time, blood vessels and tissues on the human arm, in the wrist area are irradiated with a light source; and non-invasive determination of changes in blood glucose is carried out at night and in the morning before breakfast during human sleep; and a red light LED with a wavelength of 650 nm or an infrared radiation emitter with a wavelength of 940 nm is used as a light source; adjusting the pressing of the strap and the light source to the human wrist, and calibrating the device for implementing the method for non-invasive determination of changes in glucose in human blood is carried out by correlation between the reflected light signal from blood vessels and tissue on the human arm and the blood glucose level obtained by an invasive method in device calibration process; at the same time, the calibration of the device and the subsequent non-invasive determination of changes in the content of glucose in human blood are carried out with the same pressing forces of the strap and the light source to the human wrist.
26 26
PCT/RU2021/000586 2021-12-21 2021-12-21 Method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration WO2023121497A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2021/000586 WO2023121497A1 (en) 2021-12-21 2021-12-21 Method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2021/000586 WO2023121497A1 (en) 2021-12-21 2021-12-21 Method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023121497A1 true WO2023121497A1 (en) 2023-06-29

Family

ID=86903451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/000586 WO2023121497A1 (en) 2021-12-21 2021-12-21 Method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023121497A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060264719A1 (en) * 2004-08-11 2006-11-23 Schurman Matthew J Method for data reduction and calibration of an OCT-based blood glucose monitor
US20180279892A1 (en) * 2015-09-30 2018-10-04 Xin Qi Device and method for measuring a vital signal
US20200000345A1 (en) * 2013-05-23 2020-01-02 Medibotics Llc Wearable Ring of Optical Biometric Sensors
US20200077961A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for health care
US20200196865A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 Dexcom, Inc. Intermittent monitoring

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060264719A1 (en) * 2004-08-11 2006-11-23 Schurman Matthew J Method for data reduction and calibration of an OCT-based blood glucose monitor
US20200000345A1 (en) * 2013-05-23 2020-01-02 Medibotics Llc Wearable Ring of Optical Biometric Sensors
US20180279892A1 (en) * 2015-09-30 2018-10-04 Xin Qi Device and method for measuring a vital signal
US20200077961A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for health care
US20200196865A1 (en) * 2018-12-19 2020-06-25 Dexcom, Inc. Intermittent monitoring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3242346U (en) Devices and systems for non-invasive monitoring of physiological measurements
US9060700B2 (en) Medical measurement device for bioelectrical impedance measurement
US6662030B2 (en) Non-invasive sensor having controllable temperature feature
KR101451448B1 (en) Medical Measuring Device
CN101605495B (en) Medical measuring device
JP3566276B1 (en) Blood glucose meter
US6615064B1 (en) Non-invasive blood component analyzer
US10667795B2 (en) Wearable, noninvasive glucose sensing methods and systems
JP2005230118A (en) Blood glucose level measuring instrument
JP2005013273A (en) Blood sugar level measuring device
US20220039699A1 (en) Wearable, Noninvasive Monitors Of Glucose, Vital Sign Sensing, And Other Important Variables And Methods For Using Same
US8126527B2 (en) Method and system for determining the contribution of hemoglobin and myoglobin to in vivo optical spectra
WO2023121497A1 (en) Method for non-invasively determining a change in a person's blood glucose concentration
JP2011220993A (en) Near-infrared spectroscopic analysis apparatus
JP2011220994A (en) Near-infrared spectroscopic analysis apparatus
Talukdar Non-Invasive Measurement of Glucose Content in Human Body: A Comparative Study
JP3874743B2 (en) Temperature measuring device
Irfani et al. Continuous and Non-Invasive Blood Glucose Measurements: A Narrative Review
CN113729700A (en) Noninvasive blood glucose detection device
Pedicini Innovative Oxygen Saturation Detection
Malkin Pulse Oximeter: Clinical Use and Principles of Operation
JP2006115947A (en) Blood-sugar level measuring apparatus
Podlepetskii et al. Microelectronic transducers and converters for noninvasive monitoring of the functional systems of humans

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21969168

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE