Глюкозой измеритель

Глюкозой измеритель
Четыре поколения глюкозой глюкозы в крови, c. 1993–2005. Размеры образца варьируются от 30 до 0,3 мкл. Время теста варьируется от 5 секунд до 2 минут (современные счетчики обычно дают результаты за 5 секунд).
Цель	измерить концентрацию глюкозы в крови

Счетчик глюкозы, также называемый « глюкометром », является медицинским устройством для определения приблизительной концентрации глюкозы в крови . Это также может быть полосой глюкозовой бумаги, окунутой в вещество и измеренную на диаграмму глюкозы. Это ключевой элемент тестирования глюкозы , в том числе мониторинг глюкозы в крови домашней крови (HBGM), выполняемые людьми с сахарным диабетом или гипогликемией . Небольшая капля крови, полученная из слегка пронзительного кончика пальца с ланцетом , помещается на одноразовую испытательную полосу, которую счетчик читает и использует для расчета уровня глюкозы в крови. Затем счетчик отображает уровень в единицах мг/дл или ммоль/л .

Примерно с 1980 года, основной целью лечения диабета 1 типа и сахарного диабета 2 типа была достигнута ближе к нормальным уровням глюкозы в крови в течение как можно большего количества времени, руководствуясь HBGM несколько раз в день. Преимущества включают снижение частоты возникновения и тяжесть долгосрочных осложнений от гипергликемии , а также снижение краткосрочных, потенциально опасных для жизни осложнений гипогликемии .

История

Леланд Кларк представил свою первую статью о кислородном электроде, позже названной электродом Кларка 15 апреля 1956 года на собрании Американского общества искусственных органов во время ежегодных собраний федеративных обществ для экспериментальной биологии. В 1962 году Кларк и Энн Лайонс из Детской больницы Цинциннати разработали первый электрод фермента глюкозы. Этот биосенсор был основан на тонком слое глюкозосидазы (GOX) на кислородном электроде. Таким образом, считывание было количеством кислорода, потребляемого GOX во время ферментативной реакции с подложкой глюкозы. Эта публикация стала одной из наиболее часто цитируемых статей в науках о жизни. Из -за этой работы он считается «отцом биосенсоров», особенно в отношении глюкозы для пациентов с диабетом.

Изображение CDC, показывающее использование Lancet и измеритель глюкозы в крови

Другим ранним измерителем глюкозы был счетчик отражения Эймса Антона Х. Клеменса. Он использовался в американских больницах в 1970 -х годах. Движущаяся игла указывала на глюкозу в крови примерно через минуту.

Было продемонстрировано, что мониторинг глюкозы на дому улучшил гликемический контроль диабета 1 типа в конце 1970 -х годов, и первые метры были проданы для домашнего использования примерно в 1981 году. Две модели, первоначально доминирующие в Северной Америке в 1980 -х годах, были глюкометром, представленным в ноябре 1981 года, в ноябре 1981 года, в ноябре 1981 года. чья торговая марка принадлежит Байеру и Акку-Чек-метр ( Рош ). Следовательно, эти марки стали синонимом общего продукта для многих специалистов в области здравоохранения. В Британии медицинский работник или пациент могут ссылаться на «Взятие BM»: «BM Mrs X-5» и т. Д. BM означает Boehringer Mannheim , теперь часть Roche, который производит тестовые полосы, называемые «BM-тестированием» для использования в метре.

В Северной Америке больницы сопротивлялись принятию измерений глюкозы измерителя для стационарного лечения диабета в течение более десяти лет. Менеджеры лабораторий утверждали, что превосходная точность лабораторного измерения глюкозы перевешивала преимущество немедленной доступности и сделало измерения глюкозы измерителя, неприемлемые для лечения стационарного диабета. Пациенты с диабетом и их эндокринологи в конечном итоге убедили принятие. До прекращения прерывания в июле 2021 года анализатор статистики YSI 2300 плюс глюкоза и лактат был широко принят в качестве фактического стандарта для справочных измерений и калибровки системы большинством производителей глюкометров в течение последних 30 лет, несмотря на то, что не существует такого регулирующего требования.

Домашнее тестирование глюкозы было принято для диабета 2 типа медленнее, чем для 1 типа, и большая часть людей с диабетом 2 типа никогда не была проведена инструкциями при тестировании на домашнюю глюкозу. В основном это произошло, потому что здравоохранения не хотят нести стоимость испытательных полос и ланцет.

Немаметровые испытательные полосы

Тестовые полосы, которые изменили цвет и могут быть прочитаны визуально, без метра, широко используются с 1980 -х годов. У них было дополнительное преимущество, что их можно было бы продольно сократить, чтобы сэкономить деньги. Критики утверждали, что тестовые полосы, прочитанные глазами, не так точны или удобны, как тестирование измерителей. Производитель процитировал исследования, которые показывают, что продукт так же эффективен, несмотря на то, что он не дает ответа на одно десятичное место, то, что, по их мнению, ненужна для контроля сахара в крови. Эта дискуссия также произошла в Германии, где «глюкофлекс-R» была установленной полосой для диабета 2 типа. По мере того, как точность счетчика и страховое покрытие улучшилось, они потеряли популярность.

«Glucoflex-R»-это производитель австралийских национальных диагностических продуктов альтернативой для испытательной полосы BM. У него есть версии, которые можно использовать либо в метре, либо прочитать визуально. Он также продается под названием бренда Betachek. 1 мая 2009 года британская дистрибьютор Ambe Medical Group снизила цену своей тестовой полосы «глюкофлекс-R» в NHS примерно на 50%. Ожидалось, что это позволит NHS сэкономить деньги на полосках и, возможно, немного ослабить ограничения на поставку. Еще одна низкая стоимость визуально считываемой полоса скоро будет доступна по рецепту в соответствии с источниками в NHS.

Типы метров

Больница глюкозеров

В настоящее время используются специальные глюкозу для мультипартийного использования больниц. Они обеспечивают более сложные записи контроля качества. Их возможности обработки данных предназначены для передачи результатов глюкозы в электронные медицинские карты и лабораторные компьютерные системы для целей выставления счетов.

Тестовые измерители

Мониторинг глюкозы с глюкометром

Глюкозомер и испытательные полосы

Существует несколько ключевых характеристик глюкозеров, которые могут отличаться от модели к модели:

• Размер : Типичный размер меньше, чем ладонь руки. Они сильные батареи .
• Тестовые полосы : расходной элемент, отличный для каждого метра, содержащие пятна, пропитанные глюкозосидазой , которая реагирует с глюкозой и другими компонентами. Капля крови поглощается пятном для каждого измерения. Некоторые модели используют одноразовые пластиковые испытательные полосы с пятном; Другие модели используют диски, барабаны или картриджи с несколькими пятнами, чтобы сделать несколько показаний.

• Кодирование : Поскольку тестовые полосы могут варьироваться от партии к партии, некоторые модели требуют предоставления кода, либо пользователем, либо на подключаемом чипе, поставляемом с каждой партией тестовых полос, для калибровки счетчика по полоскам партии Полем Неверный код может привести к ошибкам до 4 ммоль/л (72 мг/дл), с возможными серьезными последствиями, включая риск гипогликемии. Некоторые тестируемые носители содержат информацию о коде в полосе.

• Объем образца крови : размер капли крови, необходимая для различных моделей, варьируется от 0,3 до 1 мкл. Старые модели требовали больших образцов крови, обычно определяемых как «висящая капля» от кончика пальца. Требования меньшего объема уменьшают частоту уколов, которые не производят достаточного количества крови.
• Альтернативное тестирование на участке : меньшие объемы выбросов позволили «альтернативное тестирование сайта» - прокалывая предплечья или другие менее чувствительные участки вместо кончиков пальцев. Производители рекомендуют, чтобы этот тип тестирования использовался только тогда, когда уровень глюкозы в крови стабилен, например, до еды, при голоже или непосредственно перед сном.
• Продолжительность теста : время, необходимое для отображения чтения, может варьироваться от 3 до 60 секунд от применения крови для различных моделей.
• Дисплей : значение глюкозы в мг/дл или ммоль/л (1 ммоль/л = 18,0 мг/дл) отображается на цифровом дисплее. Различные страны используют разные измерительные единицы: например, MG/DL используются в США, Франции, Японии, Иране, Израиле и Индии; MMOL/L используются в Австралии, Канаде, Китае и Великобритании. В Германии используются оба подразделения. Многие метры могут отображать любую единицу измерения. Были опубликованы экземпляры, в которых пациент интерпретировал чтение в MMOL/L как очень низкое показание в MG/DL или наоборот. Полем Обычно показания MMOL/L имеют десятичную точку, а показания Mg/DL - нет.

Countries that use mmol/L include Australia, Canada, China, Croatia, Czech Republic, Denmark, Finland, Hong Kong, Hungary, Iceland, Ireland, Jamaica, Kazakhstan, Latvia, Lithuania, Malaysia, Malta, Netherlands, New Zealand, Norway, Россия, Словакия, Словения, Южная Африка, Швеция, Швейцария и Великобритания.

Страны, которые используют MG/DL, включают Алжир, Аргентину, Австрию, Бангладеш, Бельгия, Бразилия, Чили, Колумбия, Кипр, Эквадор, Египет, Франция, Грузия, Германия, Греция, Индия, Индонезия, Иран, Израиль, Италия, Япония, Иордан , Корея, Ливан, Мексика, Перу, Польша, Португалия, Южная Корея, Испания, Сирия, Тайвань, Таиланд, Тунис, Турция, Объединенные Арабские Эмираты, Соединенные Штаты, Уругвай, Венесуэла и Йемен.

• Глюкоза против глюкозы в плазме : уровни глюкозы в плазме (один из компонентов крови) выше, чем измерения глюкозы во всей крови; Разница составляет около 11%, когда гематокрит нормальный. Это важно, потому что измерители глюкозы домашней крови измеряют глюкозу в цельной крови, в то время как большинство лабораторных испытаний измеряют глюкозу в плазме. В настоящее время на рынке есть много метров, которые дают результаты как «эквивалентные плазмы», даже если они измеряют глюкозу цельной крови. Плазменный эквивалент рассчитывается по показанию глюкозы цельной крови с использованием уравнения, встроенного в метр глюкозы. Это позволяет пациентам легко сравнивать свои измерения глюкозы в лабораторном тесте и дома. Для пациентов и поставщиков медицинских услуг важно знать, дает ли счетчик результаты как «эквивалент цельной крови» или «эквивалент плазмы». Одна модель измеряет бета-гидроксибутират в крови для выявления кетоза для измерения как нездорового кетоацидоза, так и здорового питательного кетоза.

• Память и временная метка : большинство метров включают в себя память для хранения результатов тестирования, отметку времени по часам, установленным пользователем, и многие могут отображать среднее из последних показаний. Сохраненные данные будут точными трендами только в том случае, если часы устанавливаются примерно на правильное время.

• Передача данных : Некоторые измерители могут передавать сохраненные данные, обычно на компьютер или мобильный телефон, управляющий программным обеспечением для управления диабетом . Счетчики были объединены с такими устройствами, как устройства инсулина, КПК и клеточные передатчики.

Расходы

Стоимость мониторинга глюкозы в домашней крови может быть существенной из -за стоимости испытательных полос. В 2006 году США стоили потребителям каждой глюкозовой полосы от около 0,35 долл. США до 1,00 долл. США. Производители часто предоставляют счетчики бесплатно, чтобы поощрять использование прибыльных испытательных полос. Диабетики типа 1 могут проверять так часто 4-10 раз в день из -за динамики корректировки инсулина, тогда как тип 2 обычно тестирует реже, особенно когда инсулин не является частью лечения. В Великобритании, где Национальная служба здравоохранения (NHS), а не пациенты, платят за лекарства, включая тестовые полосы, исследование 2015 года о сравнительной экономической эффективности всех вариантов самоконтроля глюкозы в крови, финансируемого за счет NHS, обнаруженных значительных различий в взимаемая цена, которая не может быть объяснена доступностью функций передового счетчика. Он подсчитал, что в общей сложности 12 миллионов фунтов стерлингов было инвестировано в предоставление 42 миллиона тестов на самоконтроль глюкозы в крови с системами, которые не соответствовали приемлемым стандартам точности, и экономия эффективности в размере 23,2 млн фунтов стерлингов в год была достижимой, если NHS должен был отказаться от предоставленных технологий. меньше функциональности, чем доступные альтернативы, но по гораздо более высокой цене.

В Соединенных Штатах были обнаружены партии поддельных испытательных полос для некоторых метров, что дает неустойчивые результаты теста, которые не соответствуют спецификациям эффективности законного производителя.

Неинвазивные метры

Основная статья: неинвазивный монитор глюкозы

Поиск успешной техники начался примерно в 1975 году и продолжался до настоящего времени без клинически или коммерчески жизнеспособного продукта. По состоянию на 1999 FDA только один такой продукт был одобрен для продажи, основанный на методе электрического вытягивания глюкозы через неповрежденную кожу, и через короткое время было снято из -за плохой производительности и случайного повреждения кожи пользователей.

Непрерывные мониторы глюкозы

Непрерывный монитор глюкозы. Датчик и передатчик прикреплены к верхней части руки. Читатель показывает дни для замены датчика, текущего уровня глюкозы в крови и диаграммы последних уровней глюкозы в крови.

Основная статья: непрерывный монитор глюкозы

Непрерывные системы мониторинга глюкозы могут состоять из одноразового датчика, размещенного под кожей, передатчика, подключенного к датчику, и считывателя, который получает и отображает измерения. Датчик может быть использован в течение нескольких дней, прежде чем его нужно заменить. Устройства обеспечивают измерения в режиме реального времени и снижают необходимость в тестировании рук пальцев уровня глюкозы. Недостатком является то, что счетчики не так точны, потому что они читают уровни глюкозы в интерстициальной жидкости , которая отстает от уровней в крови. Непрерывные системы мониторинга глюкозы в крови также являются относительно дорогими.

Точность

Точность метров глюкозы является общей темой клинической проблемы. Глакометры в крови должны соответствовать стандартам точности, установленных Международной организацией по стандартизации (ISO). Согласно ISO 15197 глюкозой глюкозы в крови, должны предоставить результаты, которые находятся в пределах ± 15% от лабораторного стандарта для концентраций выше 100 мг/дл или в пределах ± 15 мг/дл для концентраций ниже 100 мг/дл, по крайней мере, 95% времени. Тем не менее, различные факторы могут повлиять на точность теста. Факторы, влияющие на точность различных метров, включают калибровку счетчика, температуру окружающей среды , использование давления для уничтожения полосы (если применимо), размер и качество образца крови, высокие уровни определенных веществ (таких как аскорбиновая кислота ) в крови, гематокрит , грязь на счетчик, влажность и старение испытательных полос. Модели варьируются по своей восприимчивости к этим факторам и в их способности предотвратить или предупреждать неточные результаты с сообщениями об ошибках. Сетка ошибок Clarke была общим способом анализа и отображения точности показаний, связанных с последствиями управления. Совсем недавно появилась улучшенная версия сетки ошибок Clarke: она известна как консенсусная ошибка . Старые глюкозеры в крови часто должны быть «закодированы» с большим количеством используемых испытательных полос, в противном случае точность глюкозера глюкозы в крови может быть поставлена ​​под угрозу из -за отсутствия калибровки.

Будущее

Один неинвазивный глюкозомер был одобрен FDA США: биограф Glucowatch G2, сделанный Cygnus Inc. Устройство было разработано для того, чтобы его носить на запястье, и использовали электрические поля для вытягивания жидкости для тестирования. Устройство не заменило обычный мониторинг глюкозы в крови. Одним из ограничений было то, что Glucowatch не смог справиться с потом на месте измерения. Пот должен быть разрешен, прежде чем измерение может возобновить. Из -за этого ограничения и других продукт больше не на рынке.

Рыночное введение неинвазивного измерения глюкозы в крови по спектроскопическим методам измерения в области ближнего инфракрасного (NIR) с помощью экстракорпоральных измерительных устройств не было успешным, поскольку устройства измеряют сахар ткани в тканях тела, а не сахар в крови в кровопролитной жидкости. Полем Например, чтобы определить глюкозу в крови, измерение инфракрасного света должна проникнуть в ткань для измерения глюкозы в крови.

В настоящее время доступны три CGM (система непрерывного мониторинга глюкозы). Medtronic Первым является минимальный парадигм с подкожным зондом, прикрепленным к небольшому передатчику (примерно размером с четверть), который посылает интерстициальные уровни глюкозы в небольшой пейджер-приемник каждые пять минут. Система Dexcom - это еще одна система, доступная в двух разных поколениях в США, G4 и G5. (1q 2016). Это гипожестный зонд с небольшим передатчиком. Приемник составляет около размера сотового телефона и может работать до двадцати футов от передатчика. Dexcom G4 передает через радиочастоту и требует выделенного приемника. Версия G5 использует низкую энергию Bluetooth для передачи данных и может передавать данные непосредственно на совместимый сотовый телефон. В настоящее время устройства Apple iPhone и Android могут использоваться в качестве приемника. Помимо двухчасового калибровки, мониторинг регистрируется с пятиминутными интервалами в течение до 1 недели. Пользователь может установить высокую и низкую глюкозу. Третий доступный CGMS - это фристайл Навигатор из Abbott Laboratories.

В настоящее время предпринимаются попытка разработать интегрированную систему лечения с глюкозоймером, инсулиновым насосом и контроллером запястья , а также усилия по интеграции измерителя глюкозы и мобильного телефона. Тестирующие полоски являются собственными и доступны только через производителя (без доступности страхования). Эти «глюгофоны» в настоящее время предлагаются в трех формах: в качестве ключа для iPhone , дополнительный пакет для LG Model UX5000, VX5200 и LX350 сотовых телефонов, а также дополнительный пакет для сотового телефона Motorola Razr. В нас это ограничивает поставщиков AT & T и Verizon . Подобные системы были протестированы в течение более длительного времени в Финляндии.

Недавние достижения в области технологии связи сотовых данных позволили разработать счетчики глюкозы, которые непосредственно интегрируют возможность передачи клеточных данных, что позволило пользователю передавать данные глюкозы в медицинский уход, так и получить прямое руководство от ухода на экране измерителя глюкозы. Первое такое устройство от Telcare, Inc. было выставлено на CTIA International Wireless Expo 2010 года, где он выиграл награду E-Tech. Затем это устройство прошло клиническое тестирование в США и на международном уровне.

В начале 2014 года Google сообщил о тестировании прототипов контактных линз , которые контролируют уровни глюкозы и предупреждают пользователей, когда уровни глюкозы пересекают определенные пороговые значения. Apple имеет запатентованные методы для определения уровня сахара в крови с помощью спектроскопии абсорбции, а также путем анализа выдыхая воздух в своих электронных устройствах.

Технология

Две использованные тестовые полосы Accu-Chek. Нижний ушел крышку, чтобы показать цепь.

Многие глюкозу используют окисление глюкозы до глюконолактона, катализируемого глюкозе оксидазой (иногда известной как Гокс). Другие используют аналогичную реакцию, катализируемую вместо этого другим ферментом , глюкозойдегидрогеназой (GDH). Это имеет преимущество чувствительности по сравнению с глюкозосидазой, но более восприимчиво к мешающим реакциям с другими веществами.

Устройства первого поколения опирались на ту же колориметрическую реакцию, которая в настоящее время используется в полосках теста глюкозы для мочи. Помимо глюкозы оксидазы, тестовый комплект содержит производное бензидина , которое окисляется до синего полимера перекисью водорода, образованной в реакции окисления. Недостатком этого метода было то, что испытательная полоса должна была быть разработана после точного интервала (кровь нужно было промыть), и счетчик должен был часто калибровать.

Большинство глюкометров сегодня используют электрохимический метод. Тестовые полоски содержат капилляр, который высасывает воспроизводимое количество крови. Глюкоза в крови реагирует с ферментным электродом, содержащим глюкозоксидазу (или дегидрогеназу). Фермент повторно окисляется избытком реагента посредника, такого как ион феррицианида , производный ферроцена или бипиридиловый комплекс осмия. Медиатор, в свою очередь, повторно окисляется реакцией на электроде, который генерирует электрический ток. Чтобы посредник работал в течение длительных сроков, он должен быть стабильным как в окисленных, так и в пониженных состояниях. Это позволяет обеспечить непрерывную регенерацию окисленной формы медиатора для перекрытия электронов от фермента в активное место. Комплексы полипиридила окисления осмия и полимеры являются привлекательными кандидатами в качестве медиаторов из-за их стабильности в окисленных и сниженных формах, настраиваемого окислительно-восстановительного потенциала, простота совместной имбилизации и способности работать при низких потенциалах.

Общий заряд, проходящий через электрод, пропорционален количеству глюкозы в крови, которая реагировала с ферментом. Кулолометрический метод - это метод , при котором общее количество заряда, генерируемого реакцией окисления глюкозы, измеряется в течение определенного периода времени. Амперометрический метод используется некоторыми метрами и измеряет электрический ток, генерируемый в определенный момент времени с помощью реакции глюкозы. Это аналогично бросанию мяча и использованию скорости, с которой он движется в тот момент, чтобы оценить, насколько он был брошен. Кулолометрический метод может разрешать время испытания переменных, тогда как время теста на счетчика с использованием амперометрического метода всегда фиксируется. Оба метода дают оценку концентрации глюкозы в начальном образце крови.

Тот же принцип используется в тестовых полосках, которые были коммерциализированы для обнаружения диабетического кетоацидоза (DKA). Эти испытательные полосы используют фермент бета-гидроксибутират-дегидрогеназы вместо фермента, окисляющего глюкозы, и использовались для выявления и помощи в лечении некоторых осложнений, которые могут быть результатом длительной гипергликемии .

Датчики алкоголя в крови, использующие тот же подход, но с ферментами алкоголядегидрогеназы были проверены и запатентованы, но еще не были успешно развиты.

Использование счетчика для гипогликемии

Хотя кажущееся значение немедленного измерения глюкозы в крови может показаться выше для гипогликемии (низкого сахара), чем гипергликемия (высокий сахар), метры были менее полезными. Основными проблемами являются точность и соотношение ложноположительных и отрицательных результатов . Неточность ± 15% является меньшей проблемой для высоких уровней глюкозы, чем низкого. Существует небольшая разница в лечении глюкозы 200 мг/дл по сравнению с 260 (то есть «истинной» глюкозой 230 ± 15%), но ± 15% погрешность при низкой концентрации глюкозы приводит к большей неоднозначности с точки зрения достоверности. для управления глюкозой.

Неточность усугубляется относительной вероятностью ложных срабатываний и негативных результатов в популяциях с диабетом и без. Люди с диабетом 1 типа обычно имеют более широкий диапазон уровней глюкозы, а пики глюкозы выше нормы, часто в диапазоне от 40 до 500 мг/дл (от 2,2 до 28 ммоль/л), а когда показания метра 50 или 70 (2,8 или 70 (2,8 или 70 (2,8 или 70 (2,8 или 3.9 ммоль/л) сопровождается их обычными гипогликемическими симптомами, существует небольшая неопределенность в отношении чтения, представляющего «истинный положительный», и мало вреда, если это «ложный положительный». Тем не менее, частота неосведомленности гипогликемии, гипогликемии, связанной с вегетативной недостаточностью (HAAF) и неисправной контррегуляторной реакцией на гипогликемию, сталкиваются с большей надежностью на низких уровнях, особенно у пациентов с сахарным диабетом 1 типа, в то время как это редко проблема в более высоких уровнях. Общая форма заболевания, сахарный диабет 2 типа.

Напротив, у людей, у которых нет диабета, могут периодически иметь гипогликемические симптомы, но также могут иметь гораздо более высокий уровень ложных срабатываний к истине, а счетчик недостаточно точен, чтобы основать диагноз гипогликемии. Измеритель иногда может быть полезен при мониторинге тяжелых типов гипогликемии (например, врожденного гиперинсулинизма ), чтобы обеспечить среднюю глюкозу при поста, оставаясь выше 70 мг/дл (3,9 ммоль/л).

Смотрите также

• ISO/IEEE 11073