Projekti / Programi
Senzor za sprotno, neinvazivno merjenje glukoze
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.03 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mikroelektronika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T001 |
Tehnološke vede |
Elektronika in elektriška tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
neinvazivno merjenje količine sladkorja v krvi, impedančna spektroskopija, vezje ASIC za večsenzorski sistem
Raziskovalci (12)
Organizacije (3)
Povzetek
S tem predlogom želimo izpostaviti pomembne točke v zvezi z načrtovanjem in razvojem neinvazivne medicinske naprave za spremljanje nivoja glukoze v krvi. Razvoj neinvazivne in brez bolečinske tehnologije, bi izboljšal bolnikovo pripravljenost za redno spremljanje nivoja glukoze v krvi, kar bo bistveno izboljšalo kakovost življenja sladkornega bolnika. Nizki nivoji signalov, ki jih povzročijo molekule glukoze so glavna težava pri bioimpedančni detekciji.
Bioimpedančno merjenje pridobiva na pomenu v različnih bioloških področjih in biomedicinskih sistemih zaradi svoje neinvazivne narave. Neinvazivne metode merjenja so zelo pomembne, za zmanjšate okužb in fizičnih poškodb, ki nastanejo zaradi invazivne meritve. Med raziskovalnih dejavnosti, predlaganih v tem dokumentu, načrtujemo analizo delovanja bioimpedančne spektroskopije z realizacijo v senzorskem sistemu za analizo glukoze v krvi, ki temelji na merjenje frekvenčnega odziva impedance. Načrtujemo razvoj senzorskega sklopa na podlagi predlagane arhitekture, kjer bo izhodni signal bioimpedančnega senzorja sklopa dodatno ojačan in obdelan z mikrokrmilnikom.
Pri razvoju modela in senzorja se bomo osredotočili na šibko občutljivost senzorja in spektralno prekrivanje molekul vode z molekulami glukoze, za doseganje optimalnega napredka na področju bioimpedančne spektroskopije. Poleg tega bo potrebno upoštevati prepustnost tkiva, vpliv tkiva na sipanje in odbojnost tkiva pri aplikativni uporabi bioimpedančni spektroskopskih tehnikah
Nekatere vitalne točke, kot so modeli in klasifikacije, ki temeljijo na ugotovljenih spektralnih lastnosti in njimi povezane optimalne rešitve bodo opredeljene kot cilji projekta.
Pomen za razvoj znanosti
Ključni izzivi pri razvoju neinvazivnih senzorjev glukoze NGM so v izboljšanju razmerja signal-šum (SNR), v občutljivosti, v metodologiji uporabljeni v neinvazivnih sistemih za neprekinjeno NGM, v vrednotenju analitične zmogljivosti, v razvoju postopkov za natančno določanje glukoze v krvi in ??v zmanjšanju časa, potrebnega za meritve glukoze v krvi.
Razmerje signal-šum in občutljivost NGM naprav se lahko izboljšata z uporabo najnovejše generacije pretvornikov in metod za vzporedno, hkratno spremljanje različnih parametrov. Povečanje občutljivosti vsake od uporabljenih tehnik in zmanjšanje šuma, izboljšata SNR. Občutljivost in SNR se lahko dodatno izboljšata z uporabo digitalnih filtrov in metod obdelave podatkov, kot so regresijske metode, nevronske mreže, metode analize glavnih komponent in delnih najmanjših kvadratov.
Razvoj samega neinvazivnega senzorja NGM predstavlja prav tako velik izziv. Pomemben parameter za določitev zmogljivosti tipala je tudi parameter Mean Absolute Relative Difference (MARD), ki mora biti manjši od 15%, da je rešitev še sprejemljiva.
Ker so invazivne metode neprimerne, je v potrebno v okviru predlaganega projekta razviti postopke za določanje ravni glukoze v krvi, v odvisnosti od koncentracije glukoze v drugih fizioloških tekočinah, kot so intersticijske tekočine. Vendar pa je potrebno tudi izvesti celovito klinično študijo za potrditev pravilnosti uporabljenih metod. Dinamične metode korelacijske niso nujno koristne, ker je "soodvisnost" med vrednostjo glukoze v krvi in vrednostjo glukoze v tkivu odvisna tudi od mesta merjenja, od spremenljivih fizioloških značilnosti posameznih pacientov in od tega, ali se vrednost glukoze v krvi povečuje ali zmanjšuje. Pri tem moramo opozoriti na časovni zamik, ki ga v procesu merjenja vrednosti glukoze v krvi, poleg samega fiziološkega časovnega zamika povzroča prehod glukoze iz krvi v intersticialno tekočino na mestu merjenja glukoze. Trenutno je čas, potreben za merjenje glukoze z uporabo neinvazivnih tehnik NGM, nedvomno precej višji kot je čas, ki ga potrebujejo današnji merilniki glukoze v krvi. Omenjene zakasnitve predstavljajo veliko oviro metod NGM.
Neločljivo pomanjkanje specifičnosti nekaterih metod NGM, šibek signal in motenje absorpcije in sipanja drugih komponent tkiva, so vprašanja, ki jih bo potrebno upoštevati tekom raziskave modela. V svetu potekajo raziskave ključnih orodij za reševanje omenjenih problemov NGM.
Vendar poleg tega, naše dosedanje raziskave o uporabi sodobnih neinvazivnih metod meritev glukoze v krvi kažejo na možno uporabo rezultatov predlagane raziskave neinvazivnega zaznavanja glukoze v krvi krvni, v kliničnem in v domačem okolju.
Pristop ki ga predlagamo, je resnično neinvaziven in ne preverja stanje glukoze v krvi neposredno, ampak preko merjenja razpona fizioloških pojavov v telesu, ki so v korelaciji z vrednostjo glukoze v krvi.
Pomen za razvoj Slovenije
Sodelujoči organizaciji pri tem projektu sta podjetje Savings d.o.o., ki je povezano s kliniko Center Trnovo ter podjetje RLS. Prvi je tudi povezan s Univerzitetnim Kliničnim centrom Ljubljana. Zdravstveno osebje Centra Trnovo, kot Kliničnega centra je izrazilo interes za sodelovanje pri projektu razvoja neinvazivnega senzorja glukoze v krvi, saj bi jim tak način merjenja olajšal nadzor nad bolniki, hkrati pa tudi povečal kvaliteto življenja. Za zdravstveno osebje utegnejo biti še posebej uporabni izsledki raziskav posrednega merjenja glukoze v krvi tudi zaradi dejstva, da je predlagana metoda mnogo varnejša od današnje invazivne metode, ki se tudi množično uporablja. Z uvedbo te v redno klinično delo bodo tako pridobilo zdravstvo, zdravstvene zavarovalnice, kot tudi pacienti.
Glede na usmeritev Slovenije v zeleno gospodarstvo, predstavlja predlagani projekt zelo široko področje možnosti za prehod iz nejasne vizije v povsem nove oblike vizije razvoja zelenega gospodarstva in visokotehnološke industrije prihodnosti. Ta bo na osnovi trajnostnega programa omogočila povsem nov razvoj slovenskega zdravstva na primarnem, kot tudi na sekundarnem nivoju.
Vprašanje trajnostnega razvoja področja neinvazivnih senzorjev za potrebe medicine omogoča tudi razvoj kadrov, novih visokotehnoloških delovnih mest, vlaganja v razvoj zaposlenih, kot tudi razvoj partnerskih odnosov med posameznimi raziskovalnimi, razvojnimi in drugimi družbenimi skupinami. S tem projektom bo prišlo do razvoja novih tehnologij v našem in širšem prostoru, do razvoja medicine in načina dela v zdravstvenem okolju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
