УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ХОЛЕСТЕРИНА И ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ

Название	УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ХОЛЕСТЕРИНА И ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ
Разработчик (Авторы)	Эльбаев Артур Джагафарович, Эльбаева Раиса Ивановна, Перковский Роман Анатольевич, Эльбаева Алина Джагафаровна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2473307
Дата регистрации	17.06.2011
Правообладатель	Эльбаев Артур Джагафарович
Область применения (класс МПК)	A61B 5/145 (2006.01) A61B 5/022 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в поликлиниках и отделениях лечебных учреждений для контроля уровня глюкозы и общего холестерина в крови при диагностике сердечнососудистых заболеваний.

Известен экспресс-анализатор для определения общего холестерина и глюкозы в крови Spot Chem SP 4430 [www.Biosite.ru]. Анализатор включает подготовку образцов для анализа с помощью встроенной микроцентрифуги, калибровку магнитной картой, измерение биохимических тестов, биохимическое исследование сыворотки крови с помощью биохимического анализатора и ферментных наборов. К недостаткам относится необходимость забора крови для проведения анализа, так как используются тест-полоски, что сопровождается риском занесения инфекций и дополнительным травмированием пациента, а также длительность анализа, связанная с биоиохимическим исследованием сыворотки крови.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является «Устройство для неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови» по патенту RU №2317008 С2, 20.02.2008, которое содержит корпус с панелью управления, отсек для батарей электропитания, механически прикрепленную компрессионную манжету для измерения артериального давления. Внутри корпуса встроены функциональные пневматические блоки, включающие компрессор, клапан сброса давления в манжете, датчик давления, жиклер для спуска давления, а также автономный электронный модуль. Электронный модуль выполнен в виде интегральной платы управления и содержит силовые ключи, связанные электронной связью с компрессором и клапаном сброса давления, усилитель, преобразователь аналоговых сигналов датчика в двоичный код, дисплей, зуммер предупреждающей сигнализации, интерфейсы для приемно-передающих средств и звуковой сигнализации, а также управляющий микропроцессор. Микропроцессор содержит блок памяти и индикации максимального и минимального артериального давления путем сравнения амплитуд осцилляции пульсовой волны, а также содержит прикладную программу и таблицу корреляций для вычисления уровня глюкозы в крови по соотношению параметров артериального давления. Устройство позволяет контролировать артериальное давление и уровень гликемии, которые являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний.

К недостаткам устройства относится недостаточная точность диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы, так как важным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний является также уровень холестерина в крови, служащий показателем нарушений липидного обмена.

Задачей изобретения является возможность совершенствования устройства для одновременного неинвазивного определения концентрации общего холестерина и концентрации глюкозы в крови, позволяющего обеспечить безопасное и быстрое выполнение анализа.

Устройство для неинвазивного определения концентрации общего холестерина и глюкозы в крови содержит корпус с панелью управления и дисплеем, отсек для батарей электропитания, прикрепленную механически компрессионную манжету для измерения артериального давления, соединенную с компрессором, клапаном сброса давления в манжете, жиклером для спуска давления и датчиком давления для регистрации и преобразования информации о давлении в манжете в электрический сигнал, автономный электронный модуль в виде интегральной платы управления, на которой смонтирован микропроцессор с блоком памяти и индикации максимального и минимального артериального давления путем сравнения амплитуд осцилляции пульсовой волны, прикладную программу и таблицу корреляций для вычисления уровня глюкозы в крови по соотношению параметров артериального давления, причем микропроцессор выполнен с возможностью управления компрессором и клапаном сброса давления в манжете и с возможностью приема сигнала от датчика давления.

Устройство отличается от прототипа тем, что в корпус дополнительно встроен цифровой блок для ввода значений массы тела и роста пациента, соединенный проводниковым шлейфом с микропроцессором, а микропроцессор содержит дополнительно прикладную программу и таблицу корреляций для вычисления уровня холестерина в крови по соотношению параметров артериального давления и показателю индивидуальной массы тела.

Функциональная схема, поясняющая устройство, представлена на фигуре 1.

На лицевой панели корпуса находится клавиатура 1 с кнопками управления, жидкокристаллический индикаторный дисплей (ЖКИ) 2, зуммер 3, цифровой блок 4 для ввода показателей массы тела и роста пациента, соединенный проводниковым шлейфом с микропроцессором. Внутри корпуса размещены функциональные пневматические блоки, соединенные между собой гибкими шлангами: компрессор 5 для нагнетания воздуха, клапан сброса давления 6, датчик давления 7, жиклер 8 для спуска воздуха. В корпус встроен электронный модуль в виде интегральной платы управления 9, на которой смонтированы микропроцессор 10, силовые ключи 11 для регулирования процесса нагнетания воздуха, усилитель сигнала датчика давления 12, аналого-цифровой 12-разрядный преобразователь (АЦП) 13. Корпус имеет отсек для батарей электропитания 14, к корпусу механически крепится компрессионная манжета 15 для измерения артериального давления.

Алгоритм определения концентрации глюкозы и уровня холестерина в крови схематически показан на фигуре 2.

Пациенту измеряют автоматически показатели систолического и диастолического АД последовательно на обеих руках, которые записываются в память микропроцессора. Вводят измеренные значения массы тела (кг) и роста пациента (м) также в память микропроцессора, после чего микропроцессор автоматически запускает прикладную программу для определения уровня холестерина и глюкозы в крови.

Расчет содержания общего холестерина в крови М (ммоль/л) производится по эмпирической формуле: М=0,63+20,48*log10 (К*К1),

где К - коэффициент корреляции, представляющий отношение среднеарифметического значения систолического артериального давления к среднеарифметическому значению диастолического артериального давления, измеренных на обеих руках пациента натощак;

К1 - коэффициент корреляции, представляющий отношение индекса массы тела (ИМТ) пациента к индексу массы тела, принятого за норму. Индекс массы тела пациента рассчитывается как отношение массы тела (кг) к квадрату роста пациента (м²); за норму принято значение ИМТ 25 кг/м².

Например, если значение ИМТ=25 кг/м², то К1=1,0; если значение ИМТ=30 кг/м², то К1=30/25=1,2; если значение ИМТ=40 кг/м², то К1=1,6.

Расчет содержания глюкозы в крови натощак Р (ммоль/л) проводят по эмпирической формуле: Р=0,37*ехр(1,65*К),

где К - коэффициент корреляции, представляющий отношение среднеарифметического значения систолического артериального давления к среднеарифметическому значению диастолического артериального давления, измеренных на обеих руках пациента натощак.

На основании приведенных эмпирических формул в памяти микропроцессора заложены таблицы корреляций, которые используются для определения уровня общего холестерина и уровня глюкозы в крови.

На дисплее устройства отображаются показатели артериального давления слева и справа (мм рт.ст.), содержание холестерина в крови (ммоль/л), содержание глюкозы в крови (ммоль/л).

Устройство работает следующим образом.

Вначале измеряют массу тела (кг) и рост пациента (м). Включают прибор, набирают показатели массы тела на цифровом блоке 4 и вводят их нажатием кнопки «Ввод» на клавиатуре управления 1 в микропроцессор 10. Набирают показатели роста на цифровом блоке 4 панели управления и также вводят их нажатием кнопки «Ввод» в микропроцессор 10. Набранные показатели отражаются на ЖКИ дисплее 2 и сохраняются в памяти микропроцессора. Затем измеряют артериальное давление (АД) на левой руке пациента, закрепляя компрессионную манжету 15 на левом плече. При нажатии кнопки «Старт» на клавиатуре управления 1 микропроцессор 10 подает команду на силовые ключи 11, которые закрывают клапан сброса давления 6 и включают компрессор 5. В манжету 15 нагнетается воздух, давление которого контролируется датчиком давления 7. Режим давления задают в зависимости от возможного значения верхнего (систолического) артериального давления пациента и регулируют нажатием кнопки «Старт» на клавиатуре 1: сначала давление поднимают до 180 мм рт.ст., потом, при необходимости, до 220 мм рт.ст. или до 260 мм рт.ст. После этого по команде микропроцессора 10 силовые ключи 11 отключают компрессор 5 и включают клапан сброса давления 6. Нагнетание прекращается, сигнал от датчика давления 7 поступает через усилитель 12 в 12-разрядный АЦП 13, а затем - в микропроцессор 10. Автоматически включается режим декомпрессии. Давление медленно снижается через жиклер 8 и запускается алгоритм определения АД по анализу параметров пульсовой волны. В момент удара сердца выдается звуковой сигнал через зуммер 3, а на ЖКИ дисплее 2 отображается текущее значение систолического и диастолического АД. При исчезновении сигналов зуммера, отражающих удары сердца, открывается клапан сброса давления 6, и давление в манжете 15 падает до атмосферного, после чего манжету снимают с руки пациента.

Устройство обеспечивает диапазон измерения АД от 20 до 280 мм рт.ст., уровня холестерина в крови от 2 до 10 ммоль/л; уровня глюкозы в крови от 2 до 20 ммоль/л. Погрешность измерения АД составляет: ±3 мм рт.ст.; уровня холестерина и глюкозы крови в сравнении с биохимическим анализом ±(10-15%). Длительность проведения анализа совместно с измерением артериального давления составляет 50-60 с.

Промышленное изготовление предлагаемого устройства не вызывает технических и экономических трудностей, так как в него входят стандартные блоки: компрессор, клапан сброса давления, ЖКИ дисплей, жиклер, компрессионная манжета, а остальные сборочные узлы и детали являются технологичными и могут быть созданы на основе имеющихся разработок. Программное обеспечение микропроцессора - компьютерная программа на языке DELPHI 5 OBJECT PASKAL.

Нами изготовлен опытный образец устройства, который подтвердил возможность его промышленного изготовления и практического использования. Габаритные размеры устройства в пределах 180×140×70 мм.

Техническим результатом изобретения является безопасное проведение анализа для определения концентрации общего холестерина и глюкозы в крови, так как обследование пациента заключается в измерении артериального давления с помощью эластичной манжеты, не вызывающей травмирования кожи пациента. Сокращение времени на выполнение анализа достигают за счет того, что производят набор с пульта и ввод показателей массы тела и роста пациента, автоматическое измерение артериального давления и расчет концентрации холестерина и глюкозы в крови с использованием микропроцессора, прикладной программы и таблицы корреляций.

Предлагаемое устройство может применяться в качестве портативного прибора в лечебных учреждениях и для индивидуального самоконтроля, позволяет безопасно, неинвазивным способом, определять концентрацию глюкозы и общего холестерина в крови, не вызывая травмирования кожи пациента. Кроме того, устройство могут использовать больные артериальной гипертонией и другими заболеваниями сердечно-сосудистой системы для самоконтроля уровня артериального давления, концентрации общего холестерина и глюкозы в крови.

Формула изобретения

Устройство для неинвазивного определения концентрации общего холестерина и глюкозы в крови, содержащее корпус с панелью управления и дисплеем, отсек для батарей электропитания, прикрепленную механически компрессионную манжету для измерения артериального давления, соединенную с компрессором, клапаном сброса давления в манжете, жиклером для спуска давления и датчиком давления для регистрации и преобразования информации о давлении в манжете в электрический сигнал, автономный электронный модуль в виде интегральной платы управления, на которой смонтирован микропроцессор с блоком памяти и индикации максимального и минимального артериального давления путем сравнения амплитуд осцилляции пульсовой волны, прикладную программу и таблицу корреляций для вычисления уровня глюкозы в крови по соотношению параметров артериального давления, причем микропроцессор выполнен с возможностью управления компрессором и клапаном сброса давления в манжете и с возможностью приема сигнала от датчика давления, отличающееся тем, что в корпус дополнительно встроен цифровой блок для ввода значений массы тела и роста пациента, соединенный проводниковым шлейфом с микропроцессором, а микропроцессор содержит дополнительно прикладную программу и таблицу корреляций для вычисления уровня холестерина в крови по соотношению параметров артериального давления и показателю индивидуальной массы тела.

Изобретение "УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ХОЛЕСТЕРИНА И ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ" (Эльбаев Артур Джагафарович, Эльбаева Раиса Ивановна, Перковский Роман Анатольевич, Эльбаева Алина Джагафаровна ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога