Лазерное устройство для измерения сахара в крови

Видео: Измерение сахара в крови прибором One Touch

Ученые работают над созданием лазерной технологии, которая позволит безболезненно измерять сахар в крови.

Хотя пройдет еще много времени, прежде чем их устройство станет портативным и достаточно удобным для домашнего использования, изобретатели верят в блестящее будущее своего детища.

В журнале Biomedical Optics Express команда инженеров Принстонского университета (Нью-Джерси) рассказала о том, как они впервые измерили уровень сахара в крови человека, направив на ладонь лазерный луч.

Ведущий разработчик Claire Gmachl, профессор электроинжиниринга в Принстоне, пишет: «Этой работой мы надеемся значительно облегчить жизнь многих диабетиков, которые зависят от постоянного мониторинга сахара».

Луч проникает сквозь кожу

Уникальное устройство посылает лазерный луч, который проникает через клетки кожи без повреждений, а затем абсорбируется молекулами глюкозы.

Целью луча является, по сути, не глюкоза в крови, а глюкоза в межклеточной жидкости под кожей, уровень которой четко зависит от уровня в крови. Абсорбция лазерного луча молекулами глюкозы измеряется количественно, что и является показателем.



Команда была удивлена тем, насколько точными оказались результаты анализа. Современные глюкометры, которые пациенты используют на дому, должны иметь погрешность в пределах плюс-минус 20% от истинного показателя глюкозы в крови.

Один из создателей нового устройства Sabbir Liakat, выпускник факультета электроинжиниринга, сказал, что даже ранний прототип лазерной системы отвечал этим требованиям, а точность нынешней версии составляет 84%.

Главная трудность на сегодняшний день – усовершенствовать технологию, сделать ее пригодной для домашнего использования.



Когда ученые только начинали работать над идеей, устройство занимало целый стол в лаборатории и требовало наличия специальной охладительной системы, чтобы поддерживать его температуру в рабочем диапазоне. Профессор Gmachl говорит, что вскоре они решили вопрос температуры, но им все еще не удается сделать прибор достаточно компактным.

Квантово-каскадный лазер

Система использует лазерный луч, спектр излучения которого лежит чуть выше видимого человеческим глазом. Современные медицинские устройства основаны на использовании лучей с длиной волны около инфракрасного диапазона, но такие лучи блокируются водой, содержащейся в теле человека.

Волны около инфракрасного диапазона не вступают во взаимодействие с химическими веществами в коже – для этого нужно использовать средний инфракрасный диапазон. Именно волны среднего инфракрасного диапазона абсорбируются молекулами глюкозы, которые содержатся в межклеточной жидкости.

Но такое излучение труднее получить с помощью стандартных лазерных установок, для этого нужна более высокая мощность и стабильность, чтобы луч проник сквозь кожу и достиг межклеточной жидкости. Ученые попробовали с этой целью новый тип лазера – квантово-каскадный лазер.

Квантово-каскадный лазер позволяет выбрать частоту для среднего инфракрасного диапазона, а при современных достижениях в этой технологии дает достаточную мощность и стабильность, чтобы проникать сквозь кожу.

Клиническая точность

В своем отчете ученые рассказали о том, как измеряли уровень сахара у добровольцев до и после употребления порции мармелада.

Для контроля они использовали обыкновенный глюкометр. Эксперименты повторяли несколько раз на протяжении нескольких недель подряд. Результаты показали, что точность нового прибора (84%) не хуже, чем у одобренных и применяемых в практике глюкометров.

Дело за малым – уменьшить габариты устройства.