По данным Всемирной организации здравоохранения сейчас в мире зарегистрировано до 200 млн. людей, больных сахарным диабетом. Поэтому из интеллектуальных электрохимических сенсоров наиболее известны как раз глюкометры – сенсоры для измерения концентрации глюкозы в крови человека. Официально аттестованы и выпускаются уже десятки типов портативных электрохимических глюкометров, которые требуют для измерения капельку крови объёмом меньше 1 мкл. Один из них – глюкометр "FreeStyle", являющийся по принципу своего действия кулонометрическим электрохимическим сенсором и рассчитанный на работу с одноразовыми тестовыми полосками.
Менее известными являются портативные интеллектуальные электрохимические сенсоры, предназначенные для непрерывного мониторинга уровня глюкозы в крови человека. Опишем коротко один из них – глюкосенсор "CGMS® System Gold™" фирмы Medtronic MiniMed. Глюкометр CGMS® System Gold™ (CGMS – Continuous Glucose Monitoring System) состоит из двух частей (рис. 17.7). В период наблюдения пациент носит их на себе. Тоненький ферментный электрод, показанный в крупном масштабе на рисунке справа, вводят под кожу на глубину 4-6 мм, как правило, в области брюшины и надёжно закрепляют гигиеническим пластырем на поверхности кожи.
Соединённый с ним тонким кабелем небольшой электронный блок ("монитор") цепляют к одному из предметов одежды или кладут в карман. Пациент носит этот сенсор в течение нескольких суток, ведя обычную активную жизнь. Каждые 10 секунд сенсор сам автоматически проводит кулонометрическое измерение концентрации глюкозы в подкожной ткани, пересчитывает результат измерения на концентрацию глюкозы в крови и каждые 5 мин. вычисляет и запоминает среднее значение концентрации за прошедшую пятиминутку. Всего за сутки накапливается 288 результатов измерения. Результаты последнего измерения и среднее значение за последнюю пятиминутку можно увидеть на дисплее монитора.
.files/image1546.jpg)
Рис. 17.7. Портативный интеллектуальный сенсор CGMS System Gold для наблюдения в течение нескольких суток за изменениями концентрации сахара в крови человека: слева – расположение блоков сенсора на теле человека в процессе наблюдения; справа – ферментный электрод в крупном масштабе
В случае выявления угрожающей гипо- или гипергликемии сенсор может сообщать об этом с помощью звукового сигнала и соответствующей информации на мониторе.
В монитор с помощью специальных символов рекомендуется вводить данные о таких важных событиях, как прием пищи, инъекция инсулина, занятие спортом или продолжительная физическая нагрузка, ощущение гипогликемии и т.д. Вместе с датой и временем суток они тоже запоминаются монитором.
Ферментный электрод изготавливают из максимально биологически совместимых материалов. Но тем не менее человеческое тело реагирует на электрод как на инородное тело и постепенно обволакивает его защитными веществами, из-за чего чувствительность сенсора снижается. Поэтому спустя некоторое время следует делать повторную калибровку. Производитель рекомендует проводить калибровку монитора 4 раза в сутки, выполняя параллельные измерения уровня сахара на независимом контрольном приборе по капле крови. Полученное значение вводят в монитор, который затем выполняет калибровку автоматически. Диапазон измерения – от 40 мг % до 400 мг %.
Когда после окончания периода наблюдения пациент приходит к врачу, накопленные в памяти монитора данные передаются на медицинский компьютер, в котором с помощью соответствующей программы анализируются и выводятся на экран в виде графика (рис. 17.8). По горизонтали здесь отложено время суток, а по вертикали – концентрация глюкозы в моль/л. Как видим на примере представленного графика, концентрация глюкозы в крови у диабетиков не является постоянной величиной и может значительно изменяться со временем в зависимости от обстоятельств жизни.
.files/image1547.gif)
Рис. 17.8. Пример графика изменения концентрации глюкозы в крови больного сахарным диабетом человека в течение суток, зарегистрированного сенсором CGMS System Gold
Легко убедиться, что даже у хорошо мотивированного и дисциплинированного пациента, который измеряет свой уровень сахара 3-4 раза в сутки, бoльшая часть дня и особенно ночи остаются вне контроля. И опасные эпизоды, во время которых концентрация глюкозы в крови недопустимо возрастает или падает, проходят незамеченными.
Непрерывное исследование с помощью интеллектуального сенсора типа CGMS® System Gold™ позволяет врачу-диабетологу лучше диагностировать состояние и индивидуальные особенности больного, выявить наличие скрытых эпизодов гипо- и гипергликемии, рекомендовать более адекватное и точное лечение, скорректировать режим жизни. Анализ графика врачом вместе с больным наглядно демонстрирует больному сахарным диабетом влияние разных факторов повседневной жизни на течение его болезни, помогает лучше мотивировать на здоровый образ жизни и на соблюдение рекомендаций врачей.
Важной вехой в совершенствовании глюкометров для больных диабетом первого рода, вынужденных пользоваться инсулином, стало объединение глюкометра с автоматической инсулиновой помпой. Одной из первых таких разработок, успешно доведенных до промышленного выпуска, стала инсулиновая помпа со встроенным глюкометром "DANA Diabecare IIS" корейской компании Sooil (рис. 17.9).
Портативная система "DANA Diabecare IIS" содержит современный биосенсорный глюкометр, требующий для анализа минимальный объем крови, и инсулиновую помпу. Их совместную работу организует микрокомпьютер. Полученные результаты измерения глюкозы не только выводятся на дисплей, но и непосредственно используются для автоматического расчета и введения требуемой дозы инсулина. При выходе уровня сахара в крови за установленные границы, автоматически подаются сигналы тревоги.
.files/image1549.jpg)
Рис. 17.9. Портативная инсулиновая помпа DANA Diabecare IIS со встроенным глюкометром: 1 – отделение для инсулинового резервуара; 2 – окошко для определения оставшегося количества инсулина; 3 – кнопки управления; 4 – ЖК дисплей; 5 – коннектор для прикрепления инфузионного набора; 6 – пластиковый катетер
В отделение 1 вставляют съемный инсулиновый резервуар ёмкостью 3 мл (300 ЕД инсулина). Количество имеющегося в нем запаса инсулина можно увидеть через мерное окошко 2. Управление работой системы осуществляется с помощью удобной клавиатуры 3, состоящей из 4-х кнопок. Кнопки со стрелками могут работать в режиме "прокрутки" (если держать кнопку нажатой, то устанавливаемое значение непрерывно изменяется, или указатель непрерывно перемещается по списку). Вся необходимая для пользователя информация высвечивается на жидкокристаллическом дисплее 4 площадью 8 см2. При недостаточном внешнем освещении дисплей автоматически подсвечивается изнутри.
Инсулиновая помпа, кроме резервуара, содержит коннектор (соединитель) 5 для прикрепления инфузионного набора через пластиковый катетер 6 и находящийся внутри основного корпуса миниатюрный насос для прокачивания и впрыскивания через инфузионный набор необходимой дозы инсулина. Состав инфузионного набора показан на рис. 17.10. Тонкая игла, выполненная из высококачественной стали, обеспечивает поступление инсулина в подкожную жировую клетчатку. Фиксатор надежно прикрепляет иглу к поверхности кожи, а клипсовый соединитель обеспечивает легкое соединение и отсоединение иглы и катетера. Вид иглы и длину катетера подбирает лечащий врач.
.files/image1551.gif)
Рис. 17.10. Инфузионный набор инсулиновой помпы DANA Diabecare IIS
Инсулиновая помпа с микропроцессорным управлением обеспечивает разные режимы введения инсулина, предписанные лечащим врачом, с точностью до 0,01 условной единицы. Вводимые дозы тщательно учитываются. При их автоматическом расчете, кроме текущего уровня глюкозы в крови, учитываются также планируемое количество углеводов в предстоящей еде, индивидуальная чувствительность к конкретному виду инсулина, целевой уровень глюкозы в крови и заданная лечащим врачом тактика. Использование точного режима введения инсулина позволяет достичь оптимальной компенсации сахарного диабета, отдалить во времени его тяжелые последствия или вовсе избежать их. Для документирования в памяти системы сохраняются 100 последних введенных доз, 100 последних суточных доз инсулина, 100 последних заливок инсулина и 100 последних сигналов тревоги.
В мире рядом фирм и научно-исследовательских организаций ведутся также работы по созданию имплантируемых в тело больного человека биочипов для непрерывного контроля за уровнем глюкозы в крови. На физиологических растворах глюкозы, работая по амперометрическому принципу, биочип показывает довольно хорошие результаты в диапазоне концентраций глюкозы от 0,1 ммоль/л до 13 ммоль/л со временем реакции 50 с. Сопряженный с инсулиновой помпой типа описанной выше, такой биочип еще больше облегчит жизнь больного диабетом первого типа.
