Đang tải... (xem toàn văn)
3 Lời mở đầu Có thể nói một trong những bệnh không lây phổ biến nhất trên toàn cầu là các bệnh về đường huyết Theo thống kê vào năm 2015, trên toàn thế giới có 415 triệu người lớn (độ tuổi 20 79) mắc.
Lời mở đầu Có thể nói bệnh khơng lây phổ biến tồn cầu bệnh đường huyết Theo thống kê vào năm 2015, tồn giới có 415 triệu người lớn (độ tuổi 20-79) mắc bệnh đường huyết Ở Việt Nam số 3,5 triệu người Dự đoán vào năm 2040, số tăng tới khoảng 642 triệu người, hay nói cách khác người 10 người lớn có mắc bệnh Bệnh đường huyết chưa có cách điều trị dứt điểm Tuy nhiên, người tiểu đường kiểm sốt bệnh giảm thiểu nguy phát triển biến chứng lối sống lành mạnh kết hợp với thuốc hạ đường huyết giải pháp hỗ trợ điều trị khác Sử dụng máy đo đường huyết giúp bệnh nhân bác sĩ theo dõi số đường huyết thường xuyên, nhằm đưa phương pháp điều trị lối sống phù hợp Với công nghệ phát triển nay, có nhiều loại máy đo đường huyết đời với nhiều mẫu mã giá thành khác để phù hợp với nhu cầu người sử dụng Là kỹ sư nhóm chúng em thấy việc hiểu rõ nguyên lý cấu tạo máy đo đường huyết việc cần thiết, để có cải tiến tương lai Trên sở môn học Đo lường y sinh nguồn tài liệu tìm hiểu được, nhóm chúng em định chọn đề tài: “Tìm hiểu máy đo phương pháp đo đường huyết Xây dựng giải pháp đo đơn giản cho đo đường huyết.” số đề tài giao Nhóm em xin chân thành cảm ơn cô TS Nguyễn Thanh Hường góp ý hướng dẫn tận tình suốt q trình nhóm làm đề tài Tuy nhiên trình độ kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi cịn thiếu sót Nhóm em mong nhận phê bình sửa chữa từ để đề tài hoàn thiện Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Mục lục Lời mở đầu Mục lục Danh mục hình vẽ CHƯƠNG Tổng quan đường huyết 1.1 Giới thiệu đường huyết 1.2 Các trạng thái đường huyết người 1.2.1 Đường huyết bình thường 1.2.2 Đường huyết tăng 1.2.3 Đường huyết giảm 10 1.2.4 Các biện pháp trì số đường huyết 10 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐƯỜNG HUYẾT 12 2.1 Phương pháp Hóa học 12 2.2 Công nghệ enzym 12 2.2.1 Phương pháp đo màu 14 2.2.2 Phương pháp đo điện cực 15 CHƯƠNG Tìm hiểu máy đo đường huyết 19 3.1 Lịch sử đời phát triển máy đo đường huyết 19 3.2 Độ xác máy đo đường huyết 20 3.3 Máy xét nghiệm sinh hóa 21 3.4 3.3.1 Phân loại máy xét nghiệm sinh hóa 21 3.3.2 Nguyên lý máy xét nghiệm sinh hóa 21 3.3.3 Cấu tạo máy xét nghiệm sinh hóa 23 3.3.4 Một số sản phẩm thị trường 26 Máy đo đường huyết cá nhân 32 3.4.1 Phân loại máy đo đường huyết cá nhân 33 3.4.2 Nguyên lý hoạt động máy đo đường huyết cá nhân 34 3.4.3 Cấu trúc máy đo đường huyết cá nhân 34 3.4.4 Một số sản phẩm thị trường 36 CHƯƠNG Xây dựng giải pháp đo đơn giản cho đo đường huyết 39 4.1 Giới thiệu tổng quan 39 4.2 Giới thiệu sóng Terahertz (THz) 39 4.3 Chẩn đoán mức đường huyết xạ THz 40 4.4 Thử nghiệm 41 4.4.1 Các mẫu dung dịch đo 41 4.4.2 Bộ dao động phụ THz 42 4.4.3 Phương pháp đo lường 42 Kết luận 44 Tài liệu tham khảo 45 Danh mục hình vẽ Hình 1-1 Đường huyết Hình 1-2 Sự biến động đường huyết (màu đỏ) insulin (màu xanh) thể người ngày với bữa ăn Hình 1-3 HbA1C máu Hình 1-4 Biểu đường huyết tăng Hình 1-5 Biểu hạ đường huyết 10 Hình 1-6 Các thực phẩm phù hợp cho người tiểu đường 11 Hình 3-1 Nguyên mẫu máy đo phản xạ Ames 19 Hình 3-2 Lịch sử phát triển máy đo đường huyết 20 Hình 3-3 Sơ đồ cấu tạo đơn giản máy xét nghiệm sinh hóa 23 Hình 3-4 Đầu đèn Tungsten 24 Hình 3-5 Đầu đèn thủy ngân 25 Hình 3-6 Đầu đèn đơteri 25 Hình 3-7 Máy xét nghiệm sinh hoa bán tự động Mindray BA-88A 27 Hình 3-8 Cấu trúc bên máy BA – 88A 28 Hình 3-9 Cấu trúc bên máy BA – 88A 29 Hình 3-10 Giao diện người sử dụng máy BA - 88A 29 Hình 3-11 Hardware system máy BA – 88A 29 Hình 3-12 Máy xét nghiệm sinh hóa BS – 200E 30 Hình 3-13 Cấu trúc bên máy BS - 200E 31 Hình 3-14 Photometric principles máy BS – 200E 32 Hình 3-15 Hardware system máy BS – 200E 32 Hình 3-16 Lắp đặt máy BS – 200E thực tế 32 Hình 3-17 Máy đo đường huyết que thử máu 33 Hình 3-18 Máy đo đường huyết theo dõi liên tục 34 Hình 3-19 Sơ đồ khối máy đo đường huyết cá nhân 35 Hình 3-20 Máy đo đường huyết Omron HGM – 11 36 Hình 3-21 Máy đo đường huyết FreeStyle Libre 37 Hình 3-22 Cách sử dụng máy đo FreeStyle Libre 38 Hình 4-1 Những đóng góp cơng nghệ THz tương lai 40 Hình 4-2 Mối tương quan hệ số hấp thụ xạ THz với mức đường huyết tương ứng máu người 41 Hình 4-3 Bản vẽ giản đồ thể cấu hình quang học hệ thống đo phản xạ phụ THz 43 CHƯƠNG Tổng quan đường huyết 1.1 Giới thiệu đường huyết Đường huyết hay nồng độ đường máu lượng đường (glucose) diện máu người hay động vật Hình 1-1 Đường huyết Thơng thường đường nguồn lượng thể, đồng thời nguồn nhiên liệu quan trọng cần thiết cho hệ thần kinh tổ chức não Đường vận chuyển từ ruột gan đến tế bào thể qua đường máu, sẵn có cho hấp thụ tế bào thơng qua kích thích tố insulin - hormone hạ đường huyết, thể sản xuất chủ yếu tuyến tụy Chỉ số đường huyết viết tắt GI (glycemic index) định nghĩa giá trị nồng độ glucose có máu, thường đo đơn vị mmol/l mg/dl Nồng độ glucose máu liên tục thay đổi ngày chí phút đặc biệt liên quan đến chế độ ăn uống sinh hoạt hàng ngày Lúc máu ln có lượng đường định, lượng đường tăng hay giảm xuống nhiều so với mức độ bình thường dấu hiệu khơng bình thường thể dẫn tới số bệnh tiểu đường (đái tháo đường)…và biến chứng nguy hiểm 1.2 Các trạng thái đường huyết người Mức đường thường thấp vào buổi sáng, trước bữa ăn ngày, tăng lên sau bữa ăn cho hai vài nồng độ mol Lượng đường máu vượt khỏi phạm vi bình thường dấu hiệu bệnh Khi mức số đường huyết cao liên tục gọi tăng đường huyết; mức thấp gọi hạ đường huyết Hình 1-2 Sự biến động đường huyết (màu đỏ) insulin (màu xanh) thể người ngày với bữa ăn 1.2.1 Đường huyết bình thường Chỉ số đường huyết an toàn người bình thường sau: - Chỉ số đường huyết đo lúc : < 140 mg/dL (7,8 mmol/l) - Chỉ số đường huyết lúc đói khoảng 70 mg/dL (3,9 mmol/L) 100 mg/dL (5,6 mmol/L) bình thường Được đo lần đầu vào buổi sáng nhịn ăn 8h trở nên, lúc bạn chưa ăn hay uống loại thực phẩm - Chỉ số đường huyết sau bữa ăn người bình thường khỏe mạnh 140mg/dL (7,8 mmol/L), đo vòng – sau ăn - HbA1C (Hemoglobin A1C - số phản ánh lượng đường trung bình máu) 48 mmol/mol (6,5%) bình thường Hình 1-3 HbA1C máu 1.2.2 Đường huyết tăng Đường huyết tăng tượng có nhiều đường máu, phản ánh dư thừa đường mô thể Insulin không tiết đủ để giải lượng đường máu dẫn tới tình trạng đường huyết tăng Nếu tình trạng kéo dài dẫn tới mắc bệnh tiểu đường, nguy hiểm gây tổn thương tim, mắc bệnh tim, tổn thương mắt ( đường huyết tăng cao khiến hệ thống mao mạch mắt tổn thương gây mờ mắt, mù lịa) Ngồi ra, đường huyết cao gây nhiễm trùng nhiều phận thể, vết thương khó lành suy giảm miễn dịch Hình 1-4 Biểu đường huyết tăng Ở người mắc tiểu đường (tiền tiểu đường): - Chỉ số đường huyết đo lúc đói ≥ mmol/l tương đương từ 126 mg/dl trở lên - Chỉ số đường huyết đo sau ăn ≥ 10 mmol/l tương đương từ 180 mg/dl trở lên - Chỉ số HbA1c ≥ 6,5% Ở người bị tiểu đường lâu năm có biến chứng tim mạch, suy thận: - Chỉ số đường huyết đo lúc đói ≥ 8,5 mmol/l tương đương từ 153 mg/dl trở lên - Chỉ số đường huyết đo sau ăn 10 mmol/l tương đương 180 mg/dl - Chỉ số HbA1c ≥ 8% 1.2.3 Đường huyết giảm Ngược lại với đường huyết tăng tình trạng đường huyết giảm (hạ đường huyết), tượng đường huyết máu xuống thấp bình thường Nồng độ đường máu thấp, 3,9 mmol/l ( Glucose-6-Phosphate + ADP G6PD Glucose-6-Phosphate + NADP+ -> 6-Phosphogluconate + NADPH + 𝐻 + - Giai đoạn 1: Hexokinase xúc tác phản ứng phosphoryl hóa glucose tạo Glucose-6-Phosphate - Giai đoạn 2: G6PD xúc tác phản ứng oxy hóa Glucose-6-Phosphate để tạo NADPH Mật độ quang NADPH tăng lên tỉ lệ thuận với nồng độ Glucose đo bước sóng 340 nm 12 Hệ điều hành - Hệ thống điều khiển: Windows® XP Professional/Home SP2, Windows® - Giao tiếp: Cổng RS-232 Điều kiện làm việc - Điện nguồn 200-240V ~ 50/60Hz, ≤1500VA or 100~130V, 50/60Hz, ≤1500VA - Nhiệt độ: 15ºC – 30ºC - Độ ẩm: 35% – 80% Kích thước 860mm x 700mm x 625mm (dài x rộng x cao) Trọng lượng 130kg Hình 3-13 Cấu trúc bên ngồi máy BS - 200E 31 Hình 3-14 Photometric principles máy BS – 200E Hình 3-15 Hardware system máy BS – 200E Hình 3-16 Lắp đặt máy BS – 200E thực tế 3.4 Máy đo đường huyết cá nhân 32 Ngày nay, máy đo đường huyết cá nhân (Blood Glucose Meter BGM) phổ biến gia đình nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng, độ sáng ngày cải thiện giá thành vừa phải 3.4.1 Phân loại máy đo đường huyết cá nhân Máy đo đường huyết cá nhân thị trường đa dạng với nhiều chủng loại nhà sản xuất khác Về chúng chia thành loại sau: - Máy đo đường huyết sử dụng que thử máu: loại máy phổ biến sử dụng máu để lấy thông tin đường huyết Thời gian lần đo nhanh từ 10s phút tùy theo loại máy Hình 3-17 Máy đo đường huyết que thử máu - Máy đo đường huyết theo dõi liên tục (Continuous glucose monitors – CGM) hệ thống theo dõi đường huyết liên tục Máy theo dõi đường huyết liên tục bao gồm ba phận: điện cực nhỏ đặt da, máy phát gửi kết đọc khoảng thời gian đặn (dao động từ đến 15 phút lần) máy thu riêng biệt Ngồi số hệ thống cịn kết hợp thêm với máy bơm insulin để phân phối insulin tính tốn từ thơng số đường huyết đo mà không cần can thiệp người dùng 33 Hình 3-18 Máy đo đường huyết theo dõi liên tục - Máy đo đường huyết không xâm lấn là loại máy đo đường huyết không lấy máu, làm thủng da gây đau, chấn thương Loại máy nhiều công ty nghiên cứu phát triển với nhiều phương pháp đo mới, để cải thiện độ xác hiệu 3.4.2 Nguyên lý hoạt động máy đo đường huyết cá nhân Hầu hết loại máy đo đường huyết cá nhân đại ngày sử dụng công nghệ enzym phương pháp điện hóa Ngồi có số máy sử dụng phương pháp quang màu Với máy đo đường huyết khơng xâm lấn hàng trăm triệu la đầu tư vào cơng ty tìm kiếm giải pháp cho vấn đề tồn lâu Các phương pháp thử bao gồm quang phổ hồng ngoại gần (đo đường qua da ánh sáng có bước sóng dài chút so với vùng nhìn thấy), đo qua da (cố gắng kéo đường qua da cách sử dụng hóa chất, điện siêu âm), đo lượng ánh sáng phân cực quay glucose buồng trước mắt (chứa thủy dịch)… Và vào năm 2019, nhà nghiên cứu Viện Công nghệ Tiên tiến Samsung (SAIT), Samsung Electronics, phối hợp với Trung tâm Nghiên cứu Y sinh Laser, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) phát triển phương pháp dựa quang phổ Raman cho phép họ nhìn thấy tín hiệu glucose trực tiếp Ngun lý hoạt động máy đo đường huyết sử dụng que thử máu Khi tiến hành kiểm tra đường huyết, lượng máu nhỏ vừa đủ trích hút tự động lên bề mặt que thử Khi đó, glucoso oxidase que thử phản ứng với glucoso Dựa kết phản ứng này, hàm lượng chất glucoso oxidase sử dụng dụng lại, máy phân tích hiển thị kết thông số lượng đường máu 3.4.3 Cấu trúc máy đo đường huyết cá nhân Ở phần nhóm chúng em tìm hiểu cấu tạo máy đo đường huyết sử dụng que thử máu Các phận máy bao gồm: 34 + Màn hình LCD giúp thị kết Giá trị glucose tính mg / dl mmol / l hiển thị hình kỹ thuật số + Bộ nhớ giúp lưu trữ kết đo khoảng thời gian định + Nguồn thường pin + Bút lấy máu + Que thử: phần tử tiêu hao có chứa hóa chất phản ứng với glucose giọt máu sử dụng cho lần đo Kích thước giọt máu cần thiết lần lấy mẫu dao động từ 0,3 đến μl Vì que thử thay đổi theo đợt, nên số kiểu máy yêu cầu người dùng nhập thủ công mã có lọ que thử chip kèm que thử Bằng cách nhập mã chip vào máy đo đường, máy đo hiệu chuẩn theo lô que thử Hình 3-19 Sơ đồ khối máy đo đường huyết cá nhân Hiện nay, nhiều máy đo có khả xử lý liệu phức tạp Người sử dụng tải liệu xuống máy tính có phần mềm quản lý bệnh tiểu đường để hiển thị kết xét nghiệm Một số máy đo cho phép truyền liệu đến điện thoại thông minh cơng nghệ Bluetooth, nơi ứng dụng sử dụng để theo dõi kết đọc theo thời gian Một số máy đo cho phép nhập liệu bổ sung ngày, chẳng hạn liều lượng insulin , lượng carbohydrate ăn vào tập thể dục Một số máy đo kết hợp với thiết bị khác, chẳng hạn thiết bị tiêm insulin, PDA , thiết bị truyền tín hiệu di động, Một liên kết tới máy bơm insulin cho phép tự động chuyển kết đo đường huyết sang máy tính để hỗ trợ người mặc định liều lượng insulin thích hợp 35 3.4.4 Một số sản phẩm thị trường Máy đo đường huyết Omron HGM-11 Hình 3-20 Máy đo đường huyết Omron HGM – 11 Thông số kỹ thuật - Sản phẩm: Máy đo đường huyết - Kiểm tra: Mức độ đường huyết - Mẫu :Máu mao mạch tươi toàn phần - Lượng mẫu máu : 0,5 µl - Que thử : Que thử đường huyết Omron - Đơn vị đo : mg/dL mmol/L - Phạm vi đo: 10 tới 600 mg/dL 0,6 tới 33,3 mmol/L - Tuổi thọ pin: Khoảng 2.000 lần đo (số lần đo thực tế thấp tùy theo điều kiện sử dụng) - Tiêu thụ lượng: 0,02 W (tối đa) - Vị trí đo : Đầu ngón tay lịng bàn tay - Que thử mã hóa tự động, giúp loại bỏ lỗi sai dẫn đến sai liều lượng thuốc điều trị - Thời gian đo nhanh giây - Có thể cài đặt chế độ trước sau ăn - Bộ nhớ lưu 512 kết đo với ngày, đo - Có kết trung bình ngày, 14 ngày 30 ngày đo trước - Tải kết sang máy tính (qua cổng USB riêng Omron) Máy đo đường huyết Freestyle Libre 36 Hình 3-21 Máy đo đường huyết FreeStyle Libre Các thành phần máy đo đường huyết FreeStyle Libre - Hộp đựng cảm biến: Dùng để chuẩn bị đầu gắn cảm biến sẵn sàng trước đo Hộp đựng cảm biến đóng gói vô trùng trước mở - Đầu gắn cảm biến: Dùng để gắn cảm biến vào tay Kích thước cảm biến: 35mm x 5mm, trọng lượng: gram, thu thập liệu phạm vi từ cm đến cm cảm biến, chí xuyên qua lớp áo, dùng đến 14 ngày - Cảm biến có khả chống nước độ sâu lên đến mét Tránh ngâm nước lâu 30 phút - Gạc tẩm cồn: Dùng sát trùng tay trước gắn cảm biến Thông số kỹ thuật - Tuổi thọ cảm biến: lên đến 14 ngày - Kích cỡ: dày 5mm đường kính 35mm - Trọng lượng: 5gram - Nguồn điện: pin bạc oxit - Bộ nhớ: tiếng (chỉ số đường huyết lưu lại 15 phút) - Nhiệt độ sử dụng: 10 độ C đến 45 độ C - Nhiệt độ bảo quản cảm biến đầu gắn cảm biến: độ C đến 25 độ C - Độ ẩm tương đối sử dụng bảo quản: 10%- 90%, không ngưng tụ - Khả chống nước: Tiêu chuẩn IP27 –có thể chịu độ sâu mét, vòng 30 phút 37 - Độ cao sử dụng bảo quản: Từ -381 mét đến 3048 mét Hình 3-22 Cách sử dụng máy đo FreeStyle Libre 38 CHƯƠNG Xây dựng giải pháp đo đơn giản cho đo đường huyết 4.1 Giới thiệu tổng quan Ngày nay, bệnh đường huyết ngày phổ biến phép đo đường huyết chủ yếu thực máy đo đường huyết sử dụng que thử máu (ngồi cịn có đo cảm biến điện cực gắn da máy đo đường huyết liên tục) Phương pháp yêu cầu bệnh nhân chọc thủng ngón tay cho lần đo Nên thực khoảng vết thủng ngày để theo dõi lượng đường thích hợp, tức khoảng 1.800 vết thủng năm Bên cạnh đó, phép đo máy đo đường huyết yêu cầu que thử riêng biệt Chi phí cho 1.800 que thử ước tính khoảng 450 euro năm Cũng cần phải tính đến lần đâm thủng có nguy nhiễm độc máu Hơn nữa, điều đáng nói có tám số mười ngón tay thích hợp để bị thủng, tổn thương da liên tục mà tránh khỏi, khó chịu cho người bệnh Chính từ năm 1975, nhà khoa học bắt đầu tìm kiến kỹ thuật cho máy đo đường huyết khơng xâm lấn, để giúp q trình đo đơn giản, nhanh chóng khơng gây đau đớn cho người dùng Dựa tìm hiểu nhóm em nhận thấy hầu hết phân tử sinh học có tần số đặc trưng dải terahertz (THz), tiết lộ diện chúng xác định nồng độ Sóng THz an tồn với người Bằng cách điều tra phổ THz máu người khác nhau, nhà khoa học phát hệ số hấp thụ THz phản ánh độ nhạy cao mức glucose máu Với phân tích định lượng 70 bệnh nhân, họ chứng minh hệ số hấp thụ THz mức đường huyết thực mối quan hệ tuyến tính Một thí nghiệm so sánh phép đo THz máy đo đường huyết thị trường tiến hành với 20 mẫu máu khác, kết xác nhận sai số tương đối thấp 15% Từ kết cho thấy kỹ thuật THz có tiềm ứng dụng lớn đo đường huyết máy đo không xâm lấn 4.2 Giới thiệu sóng Terahertz (THz) Sóng điện từ phân thành sóng ánh sáng sóng vơ tuyến phụ thuộc vào bước sóng Các sóng điện từ có bước sóng ngắn tia gamma, tia X, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy tia hồng ngoại thường gọi sóng ánh sáng Mặt khác, sóng điện từ có bước sóng dài khoảng 0,1 mm gọi sóng vơ tuyến Tần số xạ THz nằm khoảng 0,1 ∼ 10 THz (1 THz = 1012 Hz) bước sóng tương ứng từ 30 µm đến mm Bức xạ THz có đặc tính ánh sáng sóng vơ tuyến, có tính chất quang học ánh sáng tính thẩm thấu sóng vơ tuyến Những đặc điểm cho phép xây dựng hệ thống quang học truyền xạ THz vào vật liệu không phân cực nhựa cao su Hơn nữa, tần số xạ THz tương ứng với tần số dao động dải liên phân tử dải hấp thụ nước vùng ánh sáng hồng ngoại xa, có hiệu việc phân tích đặc tính dao động liên phân tử nhiều loại hợp chất hóa học 39 Một số ứng dụng quan trọng xạ THz viễn thông không dây mật độ cao, nhạy cảm việc phát nước, phân biệt tế bào ung thư tế bào bình thường mơ sinh học, phát thuốc bao bì giấy Năng lượng xạ THz thấp so với lượng tia X tia gamma Năng lượng lượng tử photon THz đơn giản tương ứng với nhiệt nhiệt độ phịng Do đó, xạ THz coi vô hại mô người, người ta hy vọng sử dụng cách an toàn để thử nghiệm sinh học tiếp xúc Theo “Mức phơi nhiễm tối đa cho phép Federal Communications Commission (FCC)”, giới hạn cho dân số chung xạ THz (dưới 100 GHz) 1,0 mW/cm2 Hình 4-1 Những đóng góp cơng nghệ THz tương lai 4.3 Chẩn đoán mức đường huyết xạ THz Glucose nguồn lượng nhiệt lượng cho thể người, thực cơng việc quan trọng q trình trao đổi chất tế bào Tuy nhiên, nồng độ glucose cao dẫn đến trình glycation tế bào, ảnh hưởng đến mô biểu mô mạch máu võng mạc, gây xơ cứng động mạch bệnh võng mạc tiểu đường (diabetic retinopathy) Trong thể người, insulin liên tục tuyến tụy tiết ra, làm giảm lượng đường máu Ở người khỏe mạnh, mức đường huyết lúc đói 100 mg/dl, sau ăn bữa ăn, trở nên cao Tuy nhiên, mức độ giảm xuống 140 mg/dl vòng vài sau dùng bữa ăn, tốc độ tiết insulin bình thường Mặt khác, trường hợp người bệnh tiểu đường, mức đường huyết sau ăn lớn 200 mg / dl mức đường huyết lúc đói cao Dải tần số terahertz (THz) tương ứng với dao động phân tử chế độ thư giãn (relaxation modes), chẳng hạn chế độ liên kết hydro Hầu hết phân tử sinh học kích hoạt dung dịch nước, 40 đó, để hiểu chức cấu trúc phân tử sinh học, cần phải khảo sát đặc tính sóng điện từ mẫu ngậm nước Phép đo ánh sáng truyền qua khó, hấp thụ xạ THz nước cao Trong phần trình bày này, chúng em sử dụng xạ phụ THz (tần số gần 0,1 THz), độ hấp thụ thấp so với xạ THz, để đo độ phản xạ dung dịch nước glucose Qua tìm hiểu chúng em nhận thấy độ phản xạ giảm tương ứng với nồng độ glucose Hình 4-2 Mối tương quan hệ số hấp thụ xạ THz với mức đường huyết tương ứng máu người Trạng thái hydrat hóa dung dịch nước yếu tố quan trọng việc xem xét chức phân tử sinh học Quá trình hydrat hóa phân tử glucid protein xem xét sở mơ hình hydrat hóa phân tử nước xung quanh liên kết hình cầu Trong thời gian giãn nước khối bậc pico giây (10−12 giây), lớp gần kết hợp với phân tử hòa tan nhanh (10−17 giây) ảnh hưởng liên kết hydro Nước xung quanh liên kết yếu lưỡng cực lớp gần, thời gian giãn có bậc từ 10−9∼ 10−10 s Ở xung quanh 100 GHz, có cực đại hấp thụ tương ứng với dao động phân tử nước Trên THz có nhiều cực đại hấp thụ nước, q trình hydrat hóa phân tử nước có liên quan chặt chẽ đến quang phổ THz, xác định đặc tính dung dịch sử dụng xạ THz Cần lưu ý phương pháp THz, nhạy cảm với diện protein, yêu cầu phép đo độc lập tổng nồng độ protein để xác định nồng độ glucose tuyệt đối dung dịch 4.4 Thử nghiệm 4.4.1 Các mẫu dung dịch đo Chúng em sử dụng nước khử ion, D - (+) - glucose albumin huyết bò cho dung dịch mẫu D - (+) - glucose saccharide 41 thể người Trong phần trình bày gọi glucose Albumin protein huyết tương thành phần máu người Albumin kiểm sốt áp suất thẩm thấu vận chuyển vật chất dinh dưỡng Như vậy, để mô máu người, cần xem xét ảnh hưởng albumin Chúng ta sử dụng dung dịch nước bao gồm glucose albumin hòa tan nước khử ion Nồng độ glucose từ 0,05 đến 0,20% trọng lượng Nồng độ albumin nước từ 1,0 đến 5,0% trọng lượng Mức tiêu chuẩn albumin máu người nằm khoảng từ 4,0 đến 5,0% trọng lượng mức bình thường đường huyết sau ăn 0,14% trọng lượng Độ mịn D - (+) - glucozơ 98% 4.4.2 Bộ dao động phụ THz Trong phần sử dụng điốt TUNNETT điốt GUNN cho dao động Công suất đầu diode TUNNETT khoảng 0,18 mW độ rộng đường truyền khoảng 0,25 GHz Công suất diode GUNN khoảng 60 mW 4.4.3 Phương pháp đo lường Hình 4-3 vẽ giản đồ cho thấy cấu hình quang học hệ thống đo phản xạ phụ THz Bức xạ THz, phát từ thiết bị dao động bán dẫn, thấu kính polytetrafluoroethylen (PTFE) hội tụ vào tế bào dịng mẫu lưu thơng máy bơm Sau phản xạ từ tế bào dòng chảy, xạ THz hội tụ thấu kính PTFE khác, sau phát diode chắn Schottky (SBD) Tỷ lệ tín hiệu nhiễu (S / N) hệ thống thí nghiệm khoảng 140 dB Góc tới 45 độ, độ phản xạ tính theo biểu thức sau 𝑉𝑠𝑜𝑙 − 𝑉𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒 𝑅𝑒𝑓𝑙𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒 = × 100 [%] 𝑉𝑏𝑎𝑐𝑘 − 𝑉𝑛𝑜𝑖𝑠𝑒 Trong Vsol điện áp đo xạ THz phản xạ từ mẫu chất lỏng ô dịng, Vnoise điện áp đo mà khơng có nguồn sáng phụ THz Vback điện áp đo đặt kim loại vào vị trí ô lưu lượng để tham chiếu Vback điện áp cho hệ số phản xạ tham chiếu nghiên cứu Khi tế bào dịng chảy khơng chứa chất lỏng, xạ THz qua nó, làm polyetylen, có độ suốt cao tần số Vì để đo độ phản xạ cần sử dụng kim loại 42 Hình 4-3 Bản vẽ giản đồ thể cấu hình quang học hệ thống đo phản xạ phụ THz Chúng em sử dụng tế bào dòng chảy máy bơm để giữ cho nồng độ dung dịch đồng Tế bào dòng chảy làm polyethylene vùng trung tâm, nơi xạ THz xâm nhập, PTFE dày 0,08 mm (ASF-110FR, Chukoh Chemical Industries, Ltd) Nó mỏng đến mức đo độ phản xạ xạ phụ THz từ dung dịch Diện tích chiếu xạ 40 mm x 56 mm độ dày ô mm Sử dụng bơm có dịng chảy thay đổi (Fisher Scientific) để tuần hồn mẫu chất lỏng mà khơng có nhiễu loạn áp suất Đối với nghiên cứu này, thực hai loại thí nghiệm khác nhau, phép đo tính hàm nồng độ mẫu, phép đo tính hàm nhiệt độ Đối với loại đầu tiên, phép đo tính 37 ℃, gần với nhiệt độ thể người Chúng em thấy phụ thuộc độ phản xạ xạ 60 GHz vào nồng độ glucose nồng độ xung quanh nồng độ máu người (từ 0,05 đến 0,20% trọng lượng) Sau đó, thấy phụ thuộc vào nồng độ albumin từ 1,0 đến 5,0% trọng lượng Phạm vi bao gồm phạm vi giá trị máu người (từ 4,0 đến 5,0% trọng lượng) Hơn nữa, tính tốn phép đo dung dịch glucose với albumin (albumin 4,32% trọng lượng, glucose 0,10 ∼ 0,20% trọng lượng) Sau phép đo đo phụ thuộc nhiệt độ hệ số phản xạ dung dịch glucose có nồng độ 0,10% trọng lượng nhiệt độ từ 25 đến 45 ℃ Trong nghiên cứu này, chúng em sử dụng dao động 60 GHz có đỉnh hấp thụ dao động phân tử nước khoảng 100 GHz Các phép đo độ phản xạ thực với ánh sáng phân cực S độ phản xạ tính tốn từ điện áp đầu từ máy dị SBD Các thí nghiệm thực áp suất khí 43 Kết luận Sau tìm hiểu thực đề tài: “Tìm hiểu máy đo phương pháp đo đường huyết Xây dựng giải pháp đo đơn giản cho đo đường huyết.” nhóm chúng em hồn thành yêu cầu cô nêu thu kết sau: - Cách thức làm việc, phối hợp nhóm - Nắm kiến thức đường huyết - Biết phương trình phản ứng, nguyên lý hoạt động phương pháp đo đường huyết sử dụng - Tìm hiểu số loại máy đo đường huyết sử dụng bệnh viện thị trường - Tìm hiểu đề xuất giải pháp đo đường huyết cho máy đo đường huyết không xâm lấn Từ kết thu này, nhóm hy vọng sở để nhóm phát triển đề tài khác liên quan đến đường huyết sau 44 Tài liệu tham khảo [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Glucose_meter [2] https://en.wikipedia.org/wiki/Noninvasive_glucose_monitor [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Continuous_glucose_monitor [4] https://omron-yte.com.vn/19424-duong-huyet-la-gi/ [5] https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/suc-khoe-tong quat/ha-duong-huyet-dot-ngot-co-nguy-hiem-khong/ [6] https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/suc-khoe-tong quat/duong-mau-cao-la-gi-va-co-nguy-hiem-khong/ [7] http://redstarvietnam.com/nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-xet-nghiem-sinhhoa-phan-1.html [8] http://redstarvietnam.com/nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-xet-nghiem-sinhhoa-phan-2.html [9] https://benhvienducgiang.com/thong-tin-chuyen-mon/phuong-phap-doquang-va-y-nghia-cac-xet-nghiem-sinh-hoa-mau-co-ban/144-733-860.aspx [10] https://vietmed.vn/may-sinh-hoa-ban-tu-dong [11] https://vietmed.vn/may-sinh-hoa-tu-dong-model-bs-200e [12] https://www.tuyenlab.com/2016/02/3-phuong-phap-enzym-dung-e-xetnghiem.html [13] https://www.maximintegrated.com/en/design/technicaldocuments/tutorials/4/4659.html [14] https://www.pharmacity.vn/bo-cam-bien-may-do-duong-huyet-nhanhfreestyle-libre.html [15] https://nhathuocviet.vn/tin-tuc/may-do-duong-huyet-omron-hgm-111.html [16] Measurements of glucose concentration in aqueous solutions using reflected THz radiation for applications to a novel sub-THz radiation non-invasive blood sugar measurement method - PMC (nih.gov) 45 ... 3-22 Cách sử dụng m? ?y đo FreeStyle Libre 38 CHƯƠNG X? ?y dựng giải pháp đo đơn giản cho đo đường huyết 4.1 Giới thiệu tổng quan Ng? ?y nay, bệnh đường huyết ng? ?y phổ biến phép đo đường huyết chủ y? ??u... động m? ?y đo đường huyết cá nhân Hầu hết loại m? ?y đo đường huyết cá nhân đại ng? ?y sử dụng công nghệ enzym phương pháp điện hóa Ngồi có số m? ?y sử dụng phương pháp quang màu Với m? ?y đo đường huyết. .. Phương pháp đo điện cực 15 CHƯƠNG Tìm hiểu m? ?y đo đường huyết 19 3.1 Lịch sử đời phát triển m? ?y đo đường huyết 19 3.2 Độ xác m? ?y đo đường huyết 20 3.3 M? ?y xét nghiệm sinh
