Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
W2 Usługi badań i pomiarów
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jeszcze mniejsze systemy pomiaru poziomu glukozy we krwi

ghost666 06 Maj 2019 13:16 1326 13
  • Jeszcze mniejsze systemy pomiaru poziomu glukozy we krwi
    Zgodnie z danymi Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) na świecie jest 155 milionów osób chorych na cukrzycę i liczba ta będzie szybko rosnąć - do 2025 roku osiągnąć ma do 300 milionów osób. Jako, że jest to poważne zagrożenie dla zdrowia, monitorowanie poziomu cukru we krwi jest niezwykle istotne. Łatwo zatem wyobrazić sobie jak istotne jest zatem konstruowanie nowoczesnych miniaturowych mierników poziomu glukozy we krwi.

    Nowoczesne glukometry wymagają wysokiego poziomu integracji w niewielkim rozmiarze, aby łatwo można było je trzymać i przenosić. Ich codzienne stosowanie wymaga również urządzenia o wysokiej wydajności, które może dokładnie mierzyć poziom glukozy we krwi za pomocą niewielkiej ilości krwi.

    Aby uratować opuszki palców diabetyków przed wielokrotnym kłuciem w celu otrzymania precyzyjnego pomiaru, konieczne jest zastosowanie precyzyjnych multiplekserów w analogowym front-endzie sensora glukometru. Chociaż może się wydawać, że multiplekser realizuje tylko proste zadanie przełączania między różnymi kanałami danego sygnału - w rzeczywistości odgrywa on ważną rolę w dokładnym pomiarze sygnału odbieranego z paska czujnika do pomiaru poziomu glukozy we krwi.

    Odpowiedni precyzyjny multiplekser może pomóc inżynierom pracującym nad miniaturowymi glukometrami pokonać kluczowe wyzwania projektowe związane z obecnymi problemami systemu: prądem upływu, problemami z pojemnością wejść i wielkością samego układu. Zrozumienie znaczenia tych parametrów może pomóc zmniejszyć problemy i poprawić jakość życia zarówno inżynierów, jak i pacjentów z cukrzycą.

    Ultraniski prąd upływu

    Glukometry używają specjalnego paska testowego do interakcji z kroplą krwi pacjenta, wywoływana są reakcje chemiczne które generują sygnał prądowy. Sygnał ten jest bardzo mały i jest zwykle przekształcany dalej w sygnał napięciowy poprzez wzmacniacza transimpedancyjny (TIA). Sygnał prądowy z paska czujnika jest podawany na TIA z konfigurowalnymi ustawieniami wzmocnienia transimpedanyjnego (parametru wiążącego wartość prądu na wejściu układu z amplitudą napięcia na jego wyjściu) przed próbkowaniem przez przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC, zwykle wewnątrz mikrokontrolera obecnego w systemie).

    Rysunek po lewej stronie pokazuje multiplekser 4:1 z jednym kanałem, przełączającym cztery różne elementy toru sprzężenia zwrotnego do konfigurowania wzmocnienia op-ampa. Zewnętrzny rezystor, RF, lub wykorzystujący jeden z czterech kanałów, spośród których co najmniej jeden jest zawsze zamknięty. Zapewnia to, że ​​wzmacniacz nie działa nigdy z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego. Chociaż na schemacie po lewej stronie przedstawiono cztery rezystory do konfiguracji sprzężenia zwrotnego, liczba tych oporników może być wyższa lub niższa, w zależności od ilości wymaganych ustawień wzmocnienia.

    Ustawienia te są wymagane, by układ pracował zgodnie z prądem wyjściowym z paska testowego. Mieścić się w zakresie od 10 µA do 80 µA (typowo) w zależności wysokości poziomu glukozy we krwi. Zakres można również zmienić, aby zmierzyć poziomy glukozy w różnych momentach czasu lub dla różnych pacjentów.

    W tym punkcie pojawia się istotny aspekt wybieranego multipleksera. Musi on charakteryzować się nie tylko niską rezystancją zamkniętego klucza, ale także bardzo niskim prądem upływu. Tylko to zagwarantować może precyzję przetwarzania sygnału.

    Powód konieczności zapewnienia niskiego prądu upływu jest prosty - prąd ten w momencie, gdy przełącznik jest zwarty, dodaje się do prądu płynącego z paska testowego. Suma prądów płynie przez opornik i fałszuje pomiar, zwiększając napięcie za op-ampem. Niepoprawna wartość napięcia jest digitalizowana przez ADC, co finalnie prowadzi do niepoprawnych odczytów glukometru.

    Podsumowując - upływ prądu w multiplekserze prowadzi do pogorszenia precyzji odczytu mierzonej wartości w systemie, przeważnie do fałszywego jej zwiększenia.

    Texas Instruments ma w swojej ofercie szereg precyzyjnych multiplekserów o ultraniskim prądzie upływu. Przykładem takich układów może być TMUX1104 (pokazany na rysunku). Charakteryzuje się on upływem na poziomie typowo 3 pA i maksymalnie 50 pA. TMUX1104 może przełączać sygnały ze źródeł o wysokiej impedancji do wejścia op-ampa, także o wysokiej impedancji, bez wnoszenia poważnych błędów offsetu, wynikających z prądów upływu.

    Jeszcze mniejsze systemy pomiaru poziomu glukozy we krwi
    Niska pojemność w stanie włączonym

    Innym ważnym parametrem, który wpływa na działanie multipleksera w glukometrze jest pojemność wejściowa tego elementu. Ma ona wpływ na zachowanie się multiplekserów, a tym samym na zjawiska przejściowe, między innymi podczas przełączania kanałów.

    Problemy ze stabilnością układu mogą występować w obwodach TIA, gdy pominięto uwzględnienie pojemności wejściowej multipleksera. Pojemność ta może powodować oscylacje powodujące słabą odpowiedź impulsową całego toru pomiarowego. Podczas gdy projektanci systemu mogą celowo nie dodawać żadnej pojemności do toru, wartość pojemności wejściowej samego multipleksera może być dostatecznie duża, aby wpłynąć negatywnie na system pomiarowy.

    Wybór układu o niskiej pojemności pozwala na zminimalizowanie wpływu tego parametru na stabilność układu. Pojemność wejściowa multipleksera to ekwiwalentna pojemność pomiędzy wejściem układu a masą w momencie, gdy kanał jest zwarty. Typowe wartości tego parametru mieszczą się w zakresie od kilkudziesięciu pikofaradów do ponad czterystu pikofaradów. Układ TMUX1104 charakteryzuje się pojemnością wejściową równą 35 pF.

    Jeśli w układzie wykorzystuje się czterokanałowy multiplekser jednobiegunowy pojedynczego rzutu (1:1) do konfigurowalnej kontroli wzmocnienia, jak pokazano na rysunku po prawej, każdy pojedynczy kanał ma swoją własną pojemność, która zostanie umieszczone równolegle, gdy wszystkie kanały są załączone.

    Fakt, że jeden kanał spośród tych czterech jest zawsze zamknięty, zapewnia, że wzmacniacz nie działa w konfiguracji z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego. Jeśli multiplekser nie zostanie dobrany pod kątem minimalnej pojemności na wejściu, pojedynczy kanał takiego układu może mieć pojemność ok. 70 pF. W związku z tym, przy wszystkich czterech kanałach przewodzących całkowita pojemność toru sprzężenia zwrotnego wynosiłaby aż 280 pF. Użycie TMUX1104 z pojemnością na poziomie zaledwie 35 pF sprawia, że w takiej sytuacji całkowita pojemność jest o połowę mniejsza i wynosi tylko 140pF, przy wszystkich kanałach przewodzących.

    Na co zwrócić uwagę przy projektowaniu kompaktowych mierników poziomu glukozy we krwi

    Niezależnie od tego, czy jest to telefon komórkowy, laptop czy tablet, trendem zawsze było być wydajniejszym, mniejszym i lżejszym. To samo dotyczy przenośnego sprzętu medycznego, takiego jak glukometr. Pacjenci wolą mieć mały glukometr, który nie tylko zapewnia dokładny odczyt, ale jest łatwy do przenoszenia i nie wymaga częstego ładowania baterii. Stwarza to wyzwanie dla projektantów, by znaleźć nowe rozwiązania, które są nie tylko bardziej precyzyjne, ale także mają niewielki rozmiar i oferują niski pobór prądu.

    Rodzina precyzyjnych multiplekserów TMUX11x obsługuje szerokie zasilanie (od 1,08 V do 5,5 V zasilania pojedynczego lub ± 2,5 V symetrycznego). Układy te charakteryzują się bardzo niskim prądem upływu i niską pojemnością, co umożliwia zastosowanie ich w przenośnych aplikacjach medycznych wymagających precyzyjnych pomiarów. TMUX1104 jest jednym z najmniejszych jednokanałowych precyzyjnych multiplekserów 4:1 na rynku (patrz zdjęcie poniżej). Urządzenie ma bardzo niski prąd upływu (typowo 3pA) i pobiera niewielki prąd z zasilania (typowo 8 nA), co czyni go dobrym rozwiązaniem dla przenośnych urządzeń medycznych, takich jak zasilane bateryjnie glukometry.

    Jeszcze mniejsze systemy pomiaru poziomu glukozy we krwi


    Nie ma potrzeby poświęcać wysokich parametrów systemu czy stabilności jego działania przy projektowaniu kompaktowego glukometru. Dostępne są zarówno precyzyjne multipleksery, jak i analogowe front-endy dla sensorów, charakteryzujące się niskim prądem upływu i pojemnością linii, produkowane w bardzo małych obudowach.

    Źródło: http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2019/02/12/your-solution-for-measuring-blood-glucose-levels-just-got-smaller-and-more-accurate

    Fajne! Ranking DIY
  • W2 Usługi badań i pomiarów
  • #2
    grawastar1986
    Poziom 13  
    Taki pomiar powinien być przeprowadzany bezinwazyjnie. Ciekawe czy są takie rozwiązania. Żona w smartfonie Samsunga ma czujnik mierzący puls i nasycenie krwi tlenem. Wystarczy przyłożyć palec i po 30 sekundach mamy wynik. Ja testowałem smartwatch który dodatkowo mierzył ciśnienie krwi.
  • #3
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    grawastar1986 napisał:
    Taki pomiar powinien być przeprowadzany bezinwazyjnie. Ciekawe czy są takie rozwiązania. Żona w smartfonie Samsunga ma czujnik mierzący puls i nasycenie krwi tlenem. Wystarczy przyłożyć palec i po 30 sekundach mamy wynik. Ja testowałem smartwatch który dodatkowo mierzył ciśnienie krwi.


    Są pewne pomysły, głównie wykorzystujące Ramana, ale nadal baaardzo w powijakach.
  • #4
    grawastar1986
    Poziom 13  
    Efekt Ramana - nie wiedziałem że istnieje coś takiego. Bardzo ciekawe zjawisko i nadaje się pewnie też do pomiaru innych substancji w krwi.
  • #5
    Kraniec_Internetów
    Poziom 41  
    grawastar1986 napisał:
    Taki pomiar powinien być przeprowadzany bezinwazyjnie. Ciekawe czy są takie rozwiązania. Żona w smartfonie Samsunga ma czujnik mierzący puls i nasycenie krwi tlenem. Wystarczy przyłożyć palec i po 30 sekundach mamy wynik. Ja testowałem smartwatch który dodatkowo mierzył ciśnienie krwi.

    Nie jestem lekarzem, ani diabetykiem ale czy koniecznie trzeba mierzyć poziom cukru tak dokładnie? Nie wystarczy pomiar innych parametrów które są w stanie zmierzyć współczesne czujniki, oraz matematyczne określanie poziomu cukru we krwi na podstawie algorytmu? Wtedy zwykły zegarek mógłby monitorować poziom cukru non stop przez kilka lat, czy ile taki zegarek działa. Może nie byłoby to super dokładne, ale chyba wystarczające dla cukrzyka a przede wszystkim wygodniejsze.
  • W2 Usługi badań i pomiarów
  • #6
    odalladoalla
    Poziom 20  
    Kraniec_Internetów napisał:

    Nie jestem lekarzem, ani diabetykiem ale czy koniecznie trzeba mierzyć poziom cukru tak dokładnie? Nie wystarczy pomiar innych parametrów które są w stanie zmierzyć współczesne czujniki, oraz matematyczne określanie poziomu cukru we krwi na podstawie algorytmu? Wtedy zwykły zegarek mógłby monitorować poziom cukru non stop przez kilka lat, czy ile taki zegarek działa. Może nie byłoby to super dokładne, ale chyba wystarczające dla cukrzyka a przede wszystkim wygodniejsze.

    Ty naprawdę wierzysz iż chodzi o "dobro pacjenta", by cię nie bolało , byś nie kłuł się niepotrzebnie kilka razy dziennie?
    Chodzi o ilość wykonanych procedur za które "jest wziątka" z NFZ w Polsce, lub innym grajdole.
    Myślisz iż koncerny farmaceutyczne wypuszczą "taki hajs" z łap ? Przecież ten rynek zbytu usług pod tytułem "paski do badania glukozy" to w samej Polsce to są grube setki milionów z rokowaniem na dwukrotne zwiększenie rynku w ciągu 10 lat. Przeglądnij statystyki.Na świecie jest to jedno z najbardziej ekspansywnych "zagrożeń". To jest rynek wart dziesiątek miliardów i to nie złotówek w powiązaniu z "usługami dodatkowymi związanymi z chorobą" dożywotnią. Chodzi o to by leczyć a nie wyleczyć.
  • #7
    Kraniec_Internetów
    Poziom 41  
    @odalladoalla nie interesuje mnie jak się stanie i jak robić z ekonomicznego punktu widzenia. Mnie interesuje jak technicznie to rozwiązać i czy się da. Co jeżeli ja będę czegoś takiego potrzebował? Jakby nie patrzeć posiadanie zegarka który pilnuje mnie przez 24/7 byłoby dobrą opcją.
  • #8
    dariuse
    Poziom 12  
    grawastar1986 napisał:
    Żona w smartfonie Samsunga ma czujnik mierzący puls i nasycenie krwi tlenem.


    Mam taki miernik nasycenia krwi tlenem, zakłada się na palec i wyświetla wykres oraz tętno

    Wbrew pozorom, jest to bardzo sensowny pomiar.
    Znajomy w bStanach hoduje wolno daniele i każdy ma wszczepiony w ucho GPS + czujnik nasycenia krwi tlenem + czujnik temperatury + mini nadajnik
    i te daniele same się żywią, poją, śpią gdzie chcą na 100 hektarach,
    ale codziennie otrzymuje od każdego radiowy raport o stanie zdrowia i gdy temperatura jest podniesiona i nacycenie krwi tlenem ubożeje, to wsiadają z weterynarzem w samochód i jadą do daniele według geolokalizacji GPS i daniel dostaje antybiotyki w zastrzyku i wraca do zdrowia.

    Natomiast wzrost zachorowan na cukrzyce to efekt dopuszczenia chemicznej zywności i żywności GMO, w tym syropów glukozowo-fruktozowych produkowanych ze skrobi kukurydzianej GMO, w reakcji z kwasem solnym, w zastępstwie cukru z buraków cukrowych czy cukru z trzciny cukrowej.

    Trzustka ma sensory poziomu słodkości i czym wyższy poziom słodkosci tym bardziej pobudza wydzielanie insuliny.
    Ale w przypadku cukru, poziom słodkości jest wielokrotnie nizszy i trzustka obniża poziom produkcji insuliny i następuje rozregulowanie poziomu glukozy i proces zwany cukrzycą.

    Ale to nie jest klasyczna cukrzyca a mechanizm rozregulowania trzustki, także w wyniku ekspozycji na mikrofale.

    A co do spektroskopii Ramanowskiej to przecież ten pomiar nasycenia krwi tlenem to efekt pochłaniania energii diody świecącej w paśmie podczerwieni, czyli prześwietlanie palca.

    I prześwietlając w róznym widmie i analizując pochłanianie można dojśc do tego co chciała stworzyć za oceanem miła pani z Kalifornii
    Ona wprawdzie myślała o wykonywaniu analiz laboratoryjnych z próbki o rozmiarze kropli krwi,
    ale można pójść dalej i analizować pełne widmo pochłaniania energii podczas prześwietlania palca , czy oswietlania tkanek laserem lub diodą o ustalonym widmie

    Nie chodzi oczywiście o krajowe badanie zywej kropli krwi pod mikroskopem
    a o Elę Holmes z firmy Theranos

    http://fortune.com/2014/06/12/theranos-blood-holmes/

    Ela reprezentowała publiczną magię przewyższającą Steva Jobsa

    ale sledczy sami przyznali, że skutecznośc jej metody sięgała 12%

    czyli i tak bardzo dużo
    --
    In June, FORBES’ estimate of her net worth fell from $4.5 billion to $0.
  • #9
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 43  
    dariuse napisał:
    także w wyniku ekspozycji na mikrofale.
    Mogę link poprosić ? :D

    @odalladoalla Zerknij tutaj, zanim zaczniesz snuć swoje ,,Teorie Spiskowe"
    https://diabetyk.org/glukometr-bez-krwi-rewolucja-w-mierzeniu-cukru-juz-w-europie/
  • #10
    RafalB

    Poziom 27  
    dariuse napisał:
    Mam taki miernik nasycenia krwi tlenem, zakłada się na palec i wyświetla wykres oraz tętno


    A wiesz dlaczego ten sensor działa? Zdajesz sobie sprawę, że cukier nie powoduje takiego efektu jak tlen w krwi?

    Reszty nie rozumiem ;)
  • #11
    odalladoalla
    Poziom 20  
    Krzysztof Kamienski napisał:
    dariuse napisał:
    także w wyniku ekspozycji na mikrofale.
    Mogę link poprosić ? :D

    @odalladoalla Zerknij tutaj, zanim zaczniesz snuć swoje ,,Teorie Spiskowe"
    https://diabetyk.org/glukometr-bez-krwi-rewolucja-w-mierzeniu-cukru-juz-w-europie/

    powszechność i dostępność rozwiązania także finansowo
    https://ippez.prowly.com/5368-cukrzyca-w-polsce-pierwsze-kompletne-i-wiarygodne-opracowanie

    CZY WIESZ, ŻE…

    co 11 dorosły na świecie ma zdiagnozowaną cukrzycę,
    1 na 4 osoby powyżej 60. roku życia w Polsce ma stwierdzoną cukrzycę,
    co 6 sekund umiera osoba z powodu cukrzycy i jej konsekwencji,
    liczba osób na świecie chorujących na cukrzycę wzrosła z 108 mln w 1980 roku, do 422 mln w 2014 roku,
    całkowita liczba osób chorujących na cukrzycę na świecie zwiększyła się ponad 3,5-krotnie w ciągu ostatnich 35 lat,
    Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) prognozuje, że do 2030 roku cukrzyca będzie siódmą z najczęstszych przyczyn zgonów na świecie,
    konwencjami zdrowotnymi cukrzycy mogą być: retinopatia, nefropatia, zmiany miażdżycowe.

    https://diabetyk24.pl/glukometry-aparaty-do-mierzenia-cukru?page=2
    czyli dostępne są aparaty po 49 zł i po 250 zł niektóre typy nawet refundowane przez NFZ(te tańsze) niestety paski do nich finansujesz sobie sam.
    twój wynalazek
    2.700.000*723=1.952.100.000 miesięcznie w Polsce.
    Przeciętna wypłata emerytury w Polsce dla kobiet 1000 zł,
    https://www.zadluzenia.com/srednia-emerytura-polska/
    niech sobie sfinansują po co mają jeść przyjmować leki(oczywiście całkowicie refundowane przez państwo jak w Surinamie) i opłacić życie. Może eutanazja po 60 roku życia była by lepszym rozwiązaniem.
  • #12
    dariuse
    Poziom 12  
    RafalB napisał:
    A wiesz dlaczego ten sensor działa? Zdajesz sobie sprawę, że cukier nie powoduje takiego efektu jak tlen w krwi?


    Jak z tego widać poniżej, opisujesz stan wiedzy i techniki sprzed 20 lat

    Figure 5 Schematic of a free space Raman instrument for noninvasive glucose
    measurements used at the MIT Spectroscopy Laboratory.

    http://web.mit.edu/spectroscopy/doc/papers/2007/Noninvasive%20glucose%20_Shih_07.pdf

    Jeszcze mniejsze systemy pomiaru poziomu glukozy we krwi

    https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0048127

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095671351400005X

    http://www.knowabouthealth.com/non-invasive-r...-spectroscopy-can-monitor-glucose-level/5429/

    https://oceanoptics.com/chemometric-analysis-of-food-quality/

    "How would Raman spectroscopy work for glucose monitoring?
    Raman spectroscopy is an excellent tool to identify organic molecules and works on the principle of analyzing frequency of vibration of bonds. Each molecule has a unique frequency of vibration, which can be used as a finger print for that particular molecule. The technique can reveal glucose levels by simply scanning a patient’s arm or finger with near-infrared light, eliminating the need to draw blood.

    Czyli jak się chce to się da i można mierzyć poziom glukozy we krwi nieinwazyjnie, bez pobierania próbki krwi.
  • #14
    dariuse
    Poziom 12  
    To jest stary projekt guglarkowy, jeden ze 100, rozpoczęty za starego zarządu, gdy guglarka miała kasę i planowała jednocześnie zostać uniwersytetem, instytutem badawczym i kliniką na zasadzie mam milion, dajcie pomysł, i jakos to będzie.

    I jakoś to nie było i te projekty zostały zamknięte.
    Spelktroskopia ramanowska oparta jest na nauce i ma podstawy naukowe i oferuje nieinwazyjne badanie glukozy we krwi.

    Brak jest związku pomiędzy poziomem glukozy we krwi, a w łzach a w ślinie.
    Gdyby związek istniał, to guglarka od lat promowała wysyłanie wymazu z ust do badań genetycznych, haplogrup, podatności na choroby według analizy DNA.
    Ale z tego też nic nie wyszło, bo brak było podstaw naukowych.

    Ela Holmes z Theranosa, wbrew temu co się o niej mówi i pisze, skoncentrowała się na analizie krwi, redukując próbkę do jednej kropli
    i sami śledczy potrwierdzili, że metody Theranosa były skuteczne w 12%

    Theranos wyznaczył kierunek i Chińczycy metodę udoskonalą i zaoferują na cały świat bo to rynek warty miliardy euro.

    Natomiast instrumenty spektroskopii ramanowskiej, wspomagane pryzmatami i telefonami komórkowymi, też są już dostępne w skali testowej.
    Analiza widmowa ma wielką przyszłość w diagnostyce.

    Za 5 lat będzie to standard we wczesnej diagnostyce raka.,