Российские ученые выяснили, как безболезненно измерить уровень сахара в крови

Молодые ученые из Национального исследовательского университета электронной техники разработали математическую модель и техническую схему для создания неинвазивного глюкометра; устройство поможет улучшить жизнь больных диабетом, позволяя пользователям автоматически, безболезненно и безопасно определять концентрацию глюкозы в крови.

Результаты исследования опубликованы в сборнике материалов конференции молодых ученых России IEEE 2020 г. Электротехника и электроника.

По мнению молодых ученых, от диабета страдают сотни миллионов людей во всем мире. Диабет 1 типа, которым страдают дети и молодые люди, – это заболевание, при котором поджелудочная железа вырабатывает мало инсулина или не производит его совсем. Диабет 2 типа – это форма заболевания, которая проявляется в более позднем возрасте и характеризуется высоким уровнем сахара в крови, инсулинорезистентностью и относительной нехваткой инсулина. Для расчета дозы инсулина многим пациентам приходится постоянно контролировать уровень сахара в крови, концентрацию глюкозы в крови.

Существующие системы мониторинга глюкозы либо помещаются под кожу на несколько дней, либо требуют регулярного взятия крови. Их использование болезненно и сопряжено с риском заражения, поэтому существует огромная потребность в безопасных и безболезненных устройствах, не требующих проколов кожи, подчеркнули ученые Национального исследовательского университета электронных технологий. Устройства этого типа называются неинвазивными глюкометрами.

Многие научные центры проводят исследования в этой области, но на открытом рынке таких устройств пока нет. Неинвазивный метод контроля уровня глюкозы, разработанный исследователями Национального исследовательского университета электронных технологий, недавно успешно прошел испытания на животных.

«Мы нашли оптимальные характеристики измерительной системы для точного определения концентрации глюкозы в крови. Это позволит нам разработать новые оптические элементы для носимого неинвазивного глюкометра. Готовая коммерческая версия нашего устройства будет выглядеть как браслет размером чуть больше фитнес-трекера », – сказал Кирилл Пожарь, доцент Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета электронных технологий.

Национальный исследовательский университет электронных технологий предложил использовать миниатюрный инфракрасный лазер с длиной волны 1600 нм. При облучении кожи излучение проходит на несколько миллиметров в ткань, где отражается внутренними клеточными структурами.

«Некоторые вещества, содержащиеся в коже, не поглощают большую часть радиации, в то время как среди тех, которые действительно поглощают ее, только глюкоза изменяет свою концентрацию в крови в течение дня. Таким образом, наблюдая за динамикой ослабления отраженного излучения, мы можем определить изменения уровня глюкозы », – пояснил Кирилл Пожар.

Аналогичное устройство уже проходит испытания в качестве сенсора глюкозы в носимой искусственной почке, которая также разрабатывается в Национальном исследовательском университете электронных технологий. Ученые полагают, что в будущем можно будет создать сложную автоматизированную систему инсулинотерапии на базе неинвазивного глюкометра – искусственной поджелудочной железы.

В будущем ученые хотят продолжить теоретические и экспериментальные исследования распространения излучения в биологических тканях для повышения точности анализа.