Неинвазивные глюкометры

Глюкометрами сокращенно называют интеллектуальные сенсоры для измерения содержания глюкозы в крови человека. Иногда их называют также "приборами для измерения сахара крови". Остановимся вкратце на важности создания таких сенсоров.

Известно, что регулирование концентрации глюкозы в крови (КГК) является одним из жизненно важных процессов саморегулирования человеческого организма. В норме КГК поддерживается в пределах от 60 до 100 мг% (от 3,3 до 5,5 ммоль/л). В этих пределах обеспечивается оптимальная жизнедеятельность клеток и органов, особенно нервных клеток и мозга человека. Глюкоза является для клеток источником жизненной энергии и исходным материалом для многих биохимических синтезов. Как уже отмечалось в лекции 17, сейчас в мире до 200 млн. людей больны диабетом. Эта болезнь на сегодня, к сожалению, считается неизлечимой и сопровождает человека всю жизнь. Во избежание тяжелых осложнений заболевшие диабетом люди вынуждены придерживаться специального режима жизни и питания и периодически брать пробы своей крови "на сахар". Поэтому еще в 70-х гг. ХХ в., когда стало ясно, что диабет является массовым заболеванием, начались интенсивные разработки неинвазивных методов измерения КГК [[190]] для того, чтобы избавить людей от необходимости частого травмирования тела. Конгресс США, а за ним правительства и некоторых других стран выделили на эти разработки значительные средства. Тем не менее, задача оказалась трудноразрешимой.

В 80-90 годы ХХ в. наибольшие надежды возлагались именно на спектрофотометрические методы. С самого начала было ясно, что видимая область спектра не подходит для этих измерений, поскольку глюкоза здесь прозрачна, т.е. практически не поглощает свет. Поэтому усилия были направлены на создание неинвазивного спектрофотометрического глюкометра в инфракрасной (ИК) области спектра. Главным препятствием в этой области оказалась всегда присутствующая в биологической ткани в большом количестве вода, которая сильно поглощает инфракрасный свет. Тем не менее, она имеет здесь (см. рис. 20.1) несколько спектральных "окон прозрачности" в диапазонах длин волны до 1,35 мкм, от 1,55 до 1,85 мкм и от 2,1 до 2,3 мкм.

Рис. 20.1. Спектр поглощения воды в ближней инфракрасной области спектра

При длине волны коэффициент поглощения воды превышает уже 6 мм^–1, т.е. на каждом миллиметре пути только за счет поглощения молекулами воды такой ИК свет ослабляется в .