RU2473307C1 - Устройство для неинвазивного определения концентрации холестерина и глюкозы в крови - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицине, в частности к оборудованию для контроля уровня глюкозы и общего холестерина в крови при диагностике сердечнососудистых заболеваний. Устройство содержит корпус с панелью управления и дисплеем, снабжено манжетой для измерения артериального давления и автономным электронным модулем с микропроцессором и блоком памяти и индикации максимального и минимального артериального давления путем сравнения амплитуд осцилляции пульсовой волны, а также прикладной программой и таблицей корреляций для вычисления уровня глюкозы в крови по соотношению параметров артериального давления. Манжета соединена 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. Микропроцессор выполнен с возможностью управления компрессором и клапаном сброса и с возможностью приема сигнала от датчика давления. Устройство содержит 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. Применение изобретения позволит расширить функциональные возможности устройства за счет одновременного неинвазивного определения концентрации общего холестерина и концентрации глюкозы в крови, а также обеспечит безопасное и быстрое выполнение анализа. 2 ил.

Description

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.

Claims (1)

1. 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.

Images