СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ОРГАНИЗМА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ИССЛЕДОВАНИЙ СТЕПЕНИ ТЯЖЕСТИ ДИАБЕТА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК A61B5/157 

Изобретение относится к медико-биологическим измерениям, а именно к средствам диагностики и исследования степени тяжести диабета по параметрам кинетики оксигенации (насыщения кислородом) крови, и может найти применение в лабораторной практике для биологических (биофизических) исследований и в медицине для диагностических целей, в том числе для диагностики степени тяжести диабета и инструментального контроля эффективности лечебных мероприятий.

Известны способы исследования характеристик крови в целях диагностики диабета [Дедов И.И., Фадеев В.В. «Введение в диабетологию». - М.: Издательство Берег, 1998. - 199 с.]. Основным критерием в диагностике и исследованиях сахарного диабета в известных способах является уровень глюкозы крови - гликемии. Чем больше отклонение полученных данных от нормы, тем выше степень тяжести обнаруженного диабета.

Дополнительным диагностическим критерием является оральный глюкозотолерантный тест, который включает измерение уровня глюкозы в крови натощак, через 1 и 2 часа после приема в течение 5 минут раствора глюкозы определенной концентрации. Изменение измеряемого у пациента уровня глюкозы в крови по сравнению с нормой является диагностическим критерием наличия диабета и его тяжести.

Недостатками известных способов является то, что диагностика и оценка степени тяжести диабета ведется по отклонению от нормы быстроменяющегося параметра, которым является концентрация глюкоза в крови. Уровни глюкозы могут существенным образом меняться в течение часа и даже минут, например, после приема сладкой пищи или из-за стресса. При депрессорных состояниях высокий уровень глюкозы может сохраняться на все время такого состояния (сутками и более), причем диабета у пациента нет. Абсолютная или относительная недостаточность инсулина, важнейшего анаболика в организме, общепризнанная причина диабета.

Поскольку развитие диабета проявляется в первую очередь ослаблением энергетической мощности организма в целом и большинства соматических клеток, то следствием указанного ослабления является уменьшение белкового пула практически во всех клетках. Так как в клетках количество белков, ответственных за функцию клеток, меняется относительно медленно (время полного обновления 2-3 месяца), то известные способы не позволяют прямо или косвенно судить о количественных изменениях белкового пула.

Известен способ неинвазивного измерения насыщения крови кислородом, основанный на определении коэффициента отражения оптического сигнала (RU 2173082 C1, 20.09.2001, МПК А61В 5/00, А61В 5/145).

Известный способ диагностирует патологические нарушения в организме, вызванные развитием заболевания, в частности диабета. Он позволяет обнаруживать нарушения на тканевом уровне, когда клетки тканей, снабжаемых кислородом, начинают потреблять кислород в объемах, отличных от нормы, как, например, при опухолях - в больших объемах, при диабете - в меньших объемах. Такие нарушения обнаруживаются на поздних стадиях развития диабета, в случаях средней и тяжелой форм диабета.

Недостатком этого способа является то, что на ранних стадиях развития болезни, когда лечение наиболее эффективно, данный способ практически не работает.

Известен способ мониторинга инсулиновой терапии диабета, заключающийся в измерении уровня глюкозы крови, который контролируют в организме специальной системой. Поэтому при вводе в организм определенных данным способом доз инсулина изменение уровня глюкозы по сравнению с нормой отражает интегральный ответ этой системы, который зависит как от степени деградации клеток, работающих в этой системе, так и клеток, потребляющих сахара и являющиеся мишенью для инсулина (RU 2368312 С2, 27.09.2009, МПК А61В 5/1468).

Так как функциональные системы организма в известных пределах адаптируются к недостатку важных для их работы анаболиков (таких как инсулин), то данный способ не может быть использован для оценки степени тяжести диабета. Этот способ диагностирует патологические нарушения на системном уровне и может быть использован для диагностики только на поздних стадиях развития диабета.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ диагностики функционального состояния организма, заключающийся в оптических измерениях во времени характеристик крови путем измерения во времени степени насыщения крови кислородом в герметичной термо- и влагостабилизируемой камере с заполненной газовой смесью под атмосферным давлением с фиксированным постоянным составом кислорода, осуществлении непрерывного контакта пробы крови с газовой смесью (RU 2218085 С2, 10.12.2003, МПК А61В 5/145).

В этом способе процессы оксигенации (деоксигенации) крови осуществляют многократно, а эффективный газообмен пробы крови с газовой смесью производят посредством периодического изменения площади поверхности крови, контактирующей с газовой средой, и измеряют только степень насыщенности крови кислородом в течение всего времени кислородного обмена крови с газовой смесью. Моделируя различные состояния исследуемой пробы крови путем изменения состава газовой смеси, осуществляют оценку функционального состояния организма, которую производят путем сопоставления данных, полученных при этом моделировании. Известным способом можно определять функциональные возможности организма, то есть его энергетический статус.

Недостатком этого способа является то, что его невозможно использовать для определения степени тяжести диабета, поскольку не дает достаточных для этого данных, чтобы определить и оценить структурные потери организма, степень деградации организма вследствие развития различной степени тяжести диабета.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство диагностики функционального состояния организма, содержащее герметичную термо- и влагостабилизируемую камеру с кюветой для размещения пробы крови, соединенную с камерой систему подачи газовой смеси под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода, систему термо- и влагостабилизации, соединенную с герметичной термо- и влагостабилизируемой камерой, оптический оксиметр, выполненный с возможностью оптического контакта с пробой крови, и блок регистрации, соединенный с оптическим оксиметром (RU 2218085 С2, 10.12.2003, МПК А61В 5/145).

Известное устройство осуществляет диагностику функционального состояния организма в целом, позволяет обнаружить отклонения от нормы функционального состояния организма (болезнь, стресс, усталость), устанавливать способность к адаптации и восстановлению по количественным параметрам, характеризующим осуществление кровью ее кислородно-транспортной функции.

Недостатком известного устройства является то, что его невозможно использовать для определения степени тяжести диабета, поскольку они не дают достаточных для этого данных. Невозможно определить и оценить структурные потери организма, степень их деградации вследствие развития диабета.

Заявляемый способ позволяет избавиться от недостатков известных способов.

Задача, которую решает заявляемое изобретение, это возможность диагностики и исследования степени тяжести диабета. Заявляемый способ позволяет быстро, точно и малоинвазивным методом количественно оценить степень тяжести диабета по параметрам кинетики кислородного обмена крови с контактирующей с ней газовой смесью.

Техническим результатом является то, что способ работает во всем диапазоне развития диабета - от ее формирования и течения до развития тяжелых форм. Это осуществляется за счет мониторинга параметров крови на клеточном и субклеточном уровнях. Нарушения на клеточном и субклеточном уровнях на ранних стадиях болезни как раз и являются основной причиной формирования и развития системных заболеваний, таких как диабет.

О степени тяжести диабета в заявляемом способе судят по степени деградации белкового состава клеток, вызываемой развитием болезни, а именно, эритроцитов крови. Деградация эритроцитов также проявляется в уменьшении в них по сравнению с нормой количества белков, в том числе встроенных в мембрану. Последнее обстоятельство обуславливает снижение неспецифической проницаемости эритроцитарных мембран, которое, таким образом, прямо коррелирует со степенью деградации этих клеток. Поэтому величина этого снижения может служить мерой тяжести развивающегося и сложившегося диабета, являющегося причиной деградации клеток.

Предлагаемое изобретение ставит целью определение и оценку структурных потерь организма, степени их деградации вследствие развития диабета. Структурная деградация функциональных систем организма, развивающаяся по мере увеличения степени тяжести диабета, базируется на структурной деградации клеток, ферментативный пул которых обедняется не быстрее характерного времени его смены, то есть 2-3 месяца. А энергетический статус организма может варьироваться в течение суток, а при стрессах даже за минуты. Структуры эритроцитов также подвержены влиянию развивающейся болезни. В этом отношении они не более устойчивы, чем другие соматические клетки.

Проницаемость мембран эритроцитов на современном техническом уровне можно измерять с помощью заявляемого способа. Однако для однозначной интерпретации полученных результатов измерений в отношении их соответствия степени тяжести диабета необходимо устранить воздействие других факторов, влияющих на величину проницаемости мембран эритроцитов. Таким ведущим фактором является как раз ослабление по сравнению с нормой их энергетики, вызываемое развившимся диабетом. Если уменьшение количества белков в мембранах эритроцитов приводит к уменьшению проницаемости мембран, то ослабление энергетики оказывает противоположное действие, увеличивает указанную проницаемость. Для устранения такого вредного влияния в заявляемом способе предусматривается добавление в пробы крови перед измерениями веществ, ингибирующих гликолиз.

Наиболее просто и удобно это осуществить по уменьшению количества белков, встроенных в мембрану эритроцитов крови. По мере развития диабета количество белков в их мембранах уменьшается, соответственно уменьшается проницаемость эритроцитарных мембран для кислорода. Поэтому процессы кислородного обмена эритроцитов с окружающих их средой замедляются, и чем сильнее обеднение белков в мембранах эритроцитов, соответствующее большей степени тяжести диабета, тем больше выражено указанное замедление.

Этот технический результат достигается тем, что в заявляемом способе диагностики организма, предназначенном для диагностики и исследования степени тяжести диабета, заключающемся в оптических измерениях во времени характеристик крови путем измерения во времени степени насыщения крови кислородом в герметичной термо- и влагостабилизируемой камере с заполненной газовой смесью под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода, осуществлении непрерывного контакта пробы крови с газовой смесью, согласно изобретению, в пробу крови вводят вещества или вещество, предотвращающее свертывание крови и ингибирующее гликолиз эритроцитов крови, осуществляют непрерывное перемешивание пробы крови для насыщения крови кислородом, вычисляют зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови и сравнивают вычисленную зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови и зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови здорового организма одинакового возраста и пола и определяют по сравнению этих зависимостей степень тяжести диабета.

Газовая смесь содержит биологически неактивные газы к пробе крови, кроме кислорода.

В качестве вещества, предотвращающего свертывание крови, используют гепарин, а в качестве вещества, ингибирующего гликолиз эритроцитов крови, используют этиловый спирт.

В качестве вещества, предотвращающего свертывание крови и ингибирующего гликолиз эритроцитов крови, используют изотонический раствор цитрата натрия.

Температуру в термо- и влагостабилизируемой камере устанавливают в интервале значений, близких к организму.

В пробу крови испытуемого добавляют антикоагулянт - консервант донорской крови, предотвращающий ее свертывание. В противном случае наблюдать процесс насыщения крови кислородом невозможно. В пробу добавляют также вещества, ингибирующие гликолиз. Это позволяет получить необходимую зависимость скорости насыщения крови кислородом только от количества белков в мембранах эритроцитов. Добавление ингибитора гликолиза в пробу крови устраняет влияние на скорость насыщения крови энергетики эритроцитов, основой которой является гликолиз. Уменьшение количества белков в мембранах эритроцитов в крови больного диабетом понижает скорость насыщения его крови кислородом, а снижение энергетики эритроцитов в связи с развитием диабета и недостатком инсулина, наоборот, повышают эту скорость, являясь вредным фактором для получения необходимого технического результата.

Для ускорения процесса кислородного обмена крови в пробе с контактирующей с ней газовой средой кровь интенсивно перемешивают. Это позволяет ускорить и измерение зависимости от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови и в результате быстро определить степень тяжести диабета.

В процессе кислородного обмена идет выход углекислого газа из испытуемой крови, что существенно повышает точность измерений. Растворенный в крови углекислый газ находится, в основном, в плазме крови в виде бикарбонатов - отрицательных ионов. При выходе углекислого газа из крови бикарбонаты сначала входят в эритроциты, где под воздействием фермента карбангидразы превращаются в углекислый газ и воду, углекислый газ выходит из эритроцитов в плазму крови и далее в газовую смесь, контактирующую с кровью в пробе. Бикарбонаты приносят в эритроциты свой отрицательный заряд, повышая трансмембранную разность потенциалов на их мембранах. Напряженность поля в липидах мембран растет, и соответственно проницаемость мембран эритроцитов уменьшается. Такое уменьшение проницаемости мембран эритроцитов, вызванное выходом CO₂ в процессе кислородного обмена из крови, существенным образом увеличивает долю изменения проницаемости, обусловленную обеднением белков в мембранах эритроцитов крови больных. Это влияет на точность измерений скорости насыщения крови кислородом пробы крови, как больных диабетом, так и здоровых людей. Тем самым, повышает точность измерений способа.

Другим не менее важным фактором для достижения технического результата является обеспечение контакта крови в процессе ее кислородного обмена со смесью газа с постоянным парциальным давлением кислорода, а газовая смесь содержит биологически неактивные газы к пробе крови, кроме кислорода.

Для атмосферного давления, используемого в заявляемом способе, в качестве биологически неактивных газов можно использовать инертные газы, азот.

Биологически неактивные газы позволяют сохранить при измерениях общее давление, одинаковое с давлением в организме, атмосферное, что сказывается на точности способа.

Заявляемое устройство позволяет избавиться от недостатков известных способов и устройств.

Задачи, которые решает заявляемое устройство: возможность диагностики и исследования степени тяжести диабета; инструментальный контроль степени тяжести диабета в процессе развития диабета, что позволяет объективно оценивать эффективность лечебных мероприятий.

Заявляемое устройство позволяет быстро, точно и количественно оценить степень тяжести диабета по параметрам кинетики кислородного обмена крови с контактирующей с ней газовой смесью. Измерение скорости насыщения крови кислородом, прямо коррелирующей с количеством белков в мембране, и, следовательно, со степенью тяжести диабета, реализует возможность быстро, точно получить количественные параметры степени тяжести диабета.

Техническим результатом заявляемого устройства является количественная, инструментальная (то есть объективная) оценка степени тяжести диабета, определяемая степенью деградации, обеднения белкового пула клеток, в том числе эритроцитов крови, вызванной развитием диабета. Это вызывает в пробе крови больного диабетом уменьшение скорости насыщения кислородом эритроцитов по сравнению со скоростью насыщения кислородом эритроцитов здорового организма одинакового возраста и пола, а разница между ними позволяет оценить степень тяжести диабета.

Технический результат достигается тем, что устройство диагностики организма, предназначенное для диагностики и исследования степени тяжести диабета, содержащее герметичную термо- и влагостабилизируемую камеру с кюветой для размещения пробы крови, соединенную с камерой систему подачи газовой смеси под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода, систему термо- и влагостабилизации, соединенную с герметичной термо- и влагостабилизируемой камерой, оптический оксиметр, выполненный с возможностью оптического контакта с пробой крови, и блок регистрации, соединенный с оптическим оксиметром, согласно изобретению, имеет преобразователь оптических сигналов, блок сравнения и блок отображения информации, а герметичная термо- и влагостабилизируемая камера имеет средство для непрерывного перемешивания пробы крови с активным элементом, расположенным в кювете для размещения пробы крови, при этом блок регистрации соединен с преобразователем оптических сигналов, который соединен с блоком сравнения, подключенным к блоку отображения информации.

Активный элемент средства для перемешивания пробы крови выполнен в виде лопастей, размещенных на вертикальном валу и имеющих возможность вращательного движения с помощью привода, расположенного за герметичной термо- и влагостабилизируемой камерой. Активный элемент средства для перемешивания пробы крови предотвращает оседание эритроцитов и не препятствует достижению результата. Механическое взаимодействие эритроцитов с активными элементами средства для перемешивания пробы крови и стенками кюветы имитирует взаимодействие эритроцитов со стенками капилляров тканей-потребителей кислорода в условиях организма, обеспечивая таким образом желаемый технический результат.

Устройство также имеет блок управления, который соединен соответственно с оптическим оксиметром, приводом средства для перемешивания пробы крови, системой подачи газовой смеси, системой термо- и влагостабилизации, блоком регистрации, преобразователем оптических сигналов, блоком сравнения и с блоком отображения информации. Это отличие позволяет вести диагностику и исследования степени тяжести диабета в автоматическом режиме.

В устройстве соответственно оптический оксиметр, блок регистрации оптических сигналов, преобразователь оптических сигналов, блок сравнения, блок отображения информации и привод средства для перемешивания пробы крови соединены с системой термо- и влагостабилизации. Система термо- и влагостабилизации устанавливает параметры: температуру, давление и влажность, одинаковую с параметрами герметичной термо- и влагостабилизируемой камеры. Стабилизация температуры вышеперечисленных элементов устройства благоприятно сказывается на работе этих элементов, повышая точность измерения и обеспечивая увеличение точности измерений диагностики и исследований.

Стабилизация температуры корпуса также благоприятно сказывается на работе этих элементов, повышая точность измерения.

Способ диагностики организма, предназначенный для диагностики и исследования степени тяжести диабета, и устройство для его осуществления поясняется графическими изображениями. На фиг.1 показан график зависимости степени насыщения крови кислородом пробы крови величины α от времени наблюдения t, где кривая 1 - организм больного диабетом, кривая 2 - здоровый организм; фиг.2 - график зависимости скорости насыщения крови кислородом пробы крови величины dα/dt от времени наблюдения t, кривая 1 - организм больного диабетом, кривая 2 - здоровый организм; фиг.3 - блок-схема устройства диагностики организма, предназначенного для диагностики и исследования степени тяжести диабета; фиг.4 - блок-схема устройства для автоматического режима управления; фиг.5 - блок-схема устройства для автоматического режима управления и термо- и влагостабилизации всех элементов устройства.

На фиг.3, 4, 5 связи каждого элемента устройства обозначены пунктирными линиями.

Заявляемый способ диагностики организма, предназначенный для диагностики и исследования степени тяжести диабета, осуществляется следующим образом. В пробу крови, взятую из вены пациента, добавляют вещества, предотвращающие свертывание крови, например, гепарин, и ингибирующие гликолиз в эритроцитах, например, этиловый спирт. Добавление в пробу крови изотонического раствора цитрата натрия предотвращает свертывание крови и ингибирует гликолиз.

Пробу помещают в кювету, а ее в герметичную термо- и влагостабилизируемую камеру с заполненной газовой смесью с постоянным содержанием кислорода. В герметичной термо- и влагостабилизируемой камере поддерживается температура и влажность, близкие к условиям в альвеолах легких. Кровь в кювете контактирует с газовой смесью под атмосферным давлением. Парциальное давление кислорода в указанной газовой смеси поддерживается постоянным и близко к альвеолярному, а остальные компоненты газовой смеси - биологически неактивные газы. Температуру в термо- и влагостабилизируемой камере устанавливают в интервале значений, близких к организму. Обеспечивают кислородный обмен исследуемой крови в пробе с газовой смесью в камере, а именно насыщение кислородом (оксигенацию).

С кровью в кювете устанавливают оптический контакт, позволяющий следить за степенью насыщенности - величина α, которую в медицинской практике принято измерять в долях - от 0 до 1 или в процентах - от 0% до 100%. В измерениях по заявляемому изобретению допускается, что α может измеряться в относительных единицах без перевода в указанные доли или проценты. Затем осуществляют непрерывное перемешивание пробы крови в кювете для насыщения крови кислородом. Для ускорения этого процесса кровь в кювете интенсивно перемешивают.

Наблюдают процесс насыщения крови кислородом, кислородный обмен исследуемой пробы крови с газовой смесью в камере при непрерывном контакте крови с газовой средой.

Осуществляют непрерывную регистрацию оптического сигнала, характеризующего степень насыщения крови кислородом α в течение всего времени кислородного обмена крови с контактирующей с ней газовой средой, получают зависимость степени насыщения крови кислородом пробы крови величины α от времени наблюдения t (временной ход), которая изображена на фиг.1 кривая 1. Кривая 2 на фиг.1 иллюстрирует зависимость степени насыщения крови кислородом пробы крови величины α здорового организма одинакового пола и возраста с исследуемого организма.

Затем полученную зависимость степени насыщения α от времени t преобразуют дифференцированием по времени в скорость насыщения крови кислородом пробы крови от времени, то есть получают зависимость от времени t (временной ход величины dα/dt), которая изображена на фиг.2, кривая 1 организма больного диабетом.

Оценку степени тяжести диабета при наличии его у испытуемого производят путем сопоставления полученных данных зависимости от времени t скорости насыщения dα/dt его пробы крови кислородом и полученных ранее данных временного хода этой величины для крови здорового организма. Сравнение ведут по организмам одинакового пола и возраста.

На фиг.2, кривые 1 и 2, видно, что чем более выражены отличия скорости насыщения крови кислородом больного диабетом и здорового организма, тем выше степень тяжести диабета. При наличии диабета указанная кривая 1 для крови больного, если он действительно болен, располагается в большей своей части под кривой 2, полученной для крови здорового организма. Степенью тяжести диабета является степень отклонения кривой испытуемого от кривой здорового организма.

Пример осуществления способа диагностики и исследования степени тяжести диабета. Определяем величину степени тяжести диабета по крови больного диабетом тяжелой формы (концентрация глюкозы в крови - 15 ммоль/л) женского пола в возрасте 53 лет и крови здорового организма (концентрация глюкозы в крови - 5 ммоль/л) женского пола возраста 53 лет. Способ осуществляют in vitro (вне организма) в малом объеме, равном 1 мл пробы венозной крови. Газовая смесь содержит кислород с парциальным давлением около 100 мм ртутного столба, биологически неактивный газ аргон, при этом суммарное давление газовой смеси 1 ата (атмосфера абсолютная). В пробу крови добавляют изотонический раствор цитрата натрия соотношением к крови 1:10 и осуществляют способ, как описано выше. В результате получают кривые 1 и 2 на фиг.1 и 2. Измеряют площадь (dα/dt) под кривой 2 фиг.2 и площадь (dα/dt) под кривой 1 фиг.2, сравнивают, т.е. берут отношение этих площадей под кривой 2 фиг.2 и кривой 1 фиг.2 как меру степени тяжести диабета и получают величину степени тяжести диабета, равную 2, которая соответствует тяжелой форме диабета. И чем выше величина степени тяжести диабета, тем тяжелее форма диабета.

В результате экспериментов были получены экспериментальные данные для определения и оценки структурных потерь организма, степени деградации организма вследствие развития диабета и степени тяжести диабета.

Экспериментальные данные показали, что способ точно и быстро определяет наличие или отсутствие диабета. Степень тяжести диабета определяется на любой, в том числе, ранней стадии развития диабета, когда лечение наиболее эффективно.

Заявляемое устройство (фиг.3) для осуществления способа диагностики организма, предназначенного для диагностики и исследования степени тяжести диабета, содержит герметичную термо- и влагостабилизируемую камеру 3 с кюветой для размещения пробы крови 4, соединенную с камерой 3 систему подачи газовой смеси 5 под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода, систему термо- и влагостабилизации 6, соединенную с герметичной термо- и влагостабилизируемой камерой 3, оптический оксиметр 7, выполненный с возможностью оптического контакта с пробой крови, и блок регистрации 8, соединенный с оптическим оксиметром 7, преобразователь оптических сигналов 9, блок сравнения 10 и блок отображения информации 11, герметичная термо- и влагостабилизируемая камера 3 имеет средство для непрерывного перемешивания пробы крови 12 с активным элементом (не показано на фиг.), расположенным в кювете для размещения пробы крови 4, при этом блок регистрации 8 соединен с преобразователем оптических сигналов 9, который соединен с блоком сравнения 10, подключенным к блоку отображения информации 11.

Активный элемент средства для перемешивания пробы крови 12 выполнен в виде лопастей, размещенных на вертикальном валу и имеющих возможность вращательного движения с помощью привода (не показаны на фиг.3, 4, 5), расположенного за герметичной термо- и влагостабилизируемой камерой 3. Активный элемент предназначен для эффективного перемешивания крови в кювете 4 в течение всего процесса ее оксигенации.

Блок управления 13 соединен (фиг.4, 5), соответственно, с оптическим оксиметром 7, приводом средства для перемешивания пробы крови, системой подачи газовой смеси 5, системой термо- и влагостабилизации 6, блоком регистрации 8 и преобразователем оптических сигналов 9, блоком сравнения 10 и с блоком отображения информации 11.

Соответственно, оптический оксиметр 7, блок регистрации 8, преобразователь оптических сигналов 9, блок сравнения 10, блок отображения информации 11 и привод средства для перемешивания пробы крови 12 соединены с системой термо- и влагостабилизации 6.

Оксиметр 7 предназначен для непрерывного измерения степени насыщенности крови кислородом в любое время в течение протекания процесса оксигенации венозной крови в кювете 4 и снятия зависимости степени насыщенности крови кислородом α от времени наблюдения t.

Система подачи газовой смеси 5 присоединена трубопроводами 14 к герметичной термо- и влагостабилизируемой камере 3. Она может содержать резервуары с предварительно подготовленными газовыми смесями, помещенными в корпус прибора, либо находящимися вне его (фиг.3). Кроме того, она имеет систему шлангов и вентилей и регуляторов давления, которые не чертеже не показаны, для поддержания на постоянном уровне давления в камере. Система подачи газовой смеси 5 предназначена для обновления газовой смеси, контактирующей с кровью в кювете 4.

Система термо и - влагостабилизации 6 предназначена для поддержания постоянной температуры и влажности в герметичной термо- и влагостабилизируемой камере 3 и крови в кювете 4, а также постоянной температуры элементов и блоков устройства. Блок регистрации 8 предназначен для регистрации оптического сигнала оксиметра 7 и получения зависимости степени насыщенности крови кислородом α от времени наблюдения t в течение всего времени процесса оксигенации крови в кювете 4 в герметичной термо- и влагостабилизируемой камере 3. Преобразователь оптических сигналов 9 предназначен для преобразования полученных зависимостей α(t) в зависимость dα/dt (t). Блок сравнения 10 осуществляет сравнение полученного временного хода величины dα/dt для крови больного с полученным ранее временным ходом величины dα/dt для здорового организма и определяет степень отклонения данных крови больного от данных крови здорового организма того же пола и возраста, которая служит количественной мерой степени тяжести диабета. Блок отображения информации 11 предназначен для отображения полученных промежуточных и конечных результатов обработки первичных измерений временного хода величин α и dα/dt и представление их в удобной для дальнейшей с ними работы форме. Этот блок обеспечивает также связь с ЭВМ. Блок управления 13 (фиг.4, 5) предназначен для регулирования работы всех систем и блоков, обеспечивая необходимые условия для их согласованной работы в автоматическом режиме работы устройства. Корпус устройства (на фиг. позицией не показан) предназначен для размещения в ней всех блоков и систем кроме трубопроводов.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Устройство может работать в ручном и автоматическом режиме.

В ручном режиме (блок управления 13 выключен) устройство работает следующим образом (фиг.3).

Все системы и блоки устройства подготавливают к работе. Включают систему термо- и влагостабилизации 6, которая устанавливает рабочую температуру и влажность в герметичной термо- и влагостатируемой камере 3, в кювете для размещения пробы крови 4, рабочую температуру оптического оксиметра 7, блоков регистрации 8, сравнения 10, отображения информации 11, преобразователя оптических сигналов 9 и средства для непрерывного перемешивания пробы крови 12 с активным элементом.

После этого в испытуемую пробу крови добавляют вещества, спирт и гепарин или цитрат натрия. Пробу крови помещают в кювету 4, восстанавливают герметичность камеры 3 и по трубопроводу 14 в нее подается влажная газовая смесь с фиксированным парциальным давлением кислорода, близким к альвеолярному. Включают последовательно средство для непрерывного перемешивания пробы крови 12 с активным элементом (привод), оксиметр 7, блок регистрации 8, преобразователь оптических сигналов 9, блоки сравнения 10, отображения информации 11. Сигналы с оксиметра 7 подают в блок регистрации 8, где регистрируют их временной ход, получают зависимость степени насыщенности крови кислородом α от времени t (фиг.1).

Эту зависимость преобразуют во временной ход скорости dα/dt насыщения крови кислородом в преобразователе оптических сигналов 9 (фиг.2). Полученные данные направляют в блок сравнения 10. В этом блоке хранят полученные ранее данные для крови здорового организма того же возраста и пола, что и испытуемого. В блоке сравнения 10 временной ход скорости насыщения крови кислородом dα/dt испытуемого сравнивают с временным ходом скорости насыщения крови кислородом здорового человека. Таким образом, эти данные для крови здорового человека служат эталоном для сравнения. По отклонению данных испытуемого от эталона судят о степени тяжести диабета. На графике зависимости скорости dα/dt насыщения крови кислородом от времени t фиг.2 кривая 1, соответствующая крови больного диабетом, располагается ниже кривой 2 фиг.2 здорового организма. Степень тяжести диабета прямо коррелирует со степенью такого отклонения. Полученные в блоке сравнения 10 результаты сравнения направляют в блок отображения информации 11. Результаты могут быть представлены в блоке 11 в цифровой форме, в виде кривых, одной цифрой степени тяжести диабета, на дисплее и/или распечаткой принтера, включенного в блок 11. Этот блок имеет выход на ЭВМ, позволяющий получать все промежуточные и конечные результаты измерений.

Автоматический режим может быть реализован с помощью блока управления 13 (фиг.4, 5). Включают блок управления 13. После его включения автоматически осуществляется подготовка устройства к работе, как в ручном режиме, осуществляют последовательное включение системы термо- и влагостабилизации 6, оптического оксиметра 7, блока регистрации 8, преобразователя оптических сигналов 9, блока сравнения 10 и блока отображения информации 11. В герметичной термо- и влагостатируемой камере 3, кювете для размещения пробы крови 4, на оптическом оксиметре 7, блоках регистрации 8, сравнения 10, отображения информации 11, преобразователе оптических сигналов 9 и средстве для непрерывного перемешивания пробы крови 12 с активным элементом и в блоке управления 13 устанавливают рабочую температуру, близкую к организму. После этого в испытуемую пробу крови добавляют вещества, спирт и гепарин или цитрат натрия. Пробу крови помещают в кювету 4, восстанавливают герметичность камеры 3. Восстановление герметичности камеры 3 является сигналом для блока 13 для включения всех других блоков.

Блок управления 13 включает последовательно средство для непрерывного перемешивания пробы крови 12 с активным элементом, непосредственно перемешивающий кровь, оксиметр 7, блок регистрации 8, преобразователь оптических сигналов 9, блоки сравнения 10, отображения информации 11. По трубопроводу 14 в герметичную термо- и влагостатируемую камеру 3 подают влажную газовую смесь с температурой и фиксированным парциальным давлением кислорода, близким к альвеолярному, и как это требует заявляемый способ.

Начинается регистрация оптических сигналов с оксиметра 7. Возникшее существенное неравновесие по кислороду между венозной кровью и смесью газов, подаваемой в кювету, позволяет с помощью заявляемого устройства наблюдать процесс оксигенации крови и получить зависимость степени насыщенности крови кислородом α от времени наблюдения t. Сигналы с оксиметра 7 поступают в блок регистрации 8, преобразуются преобразователем оптических сигналов 9 во временной ход величины dα/dt. Далее сигналы с преобразователя оптических сигналов 9 поступают в блок сравнения 10. В блоке сравнения 10 временной ход скорости насыщения крови кислородом dα/dt испытуемого сравнивают с временным ходом скорости насыщения крови здорового организма. Таким образом, эти данные для крови здорового организма служат эталоном для сравнения. По отклонению данных испытуемого от эталона судят о степени тяжести диабета. На графике зависимости скорости dα/dt насыщения крови кислородом от времени t фиг.2 кривая 1, соответствующая крови больного диабетом, располагается ниже кривой 2 фиг.2. Степень тяжести диабета прямо коррелирует со степенью такого отклонения. Полученные в блоке сравнения 10 результаты сравнения направляют в блок отображения информации 11 и могут быть выведены на дисплей ЭВМ.

Таким образом, устройство позволяет установить и реализовать однозначную связь между степенью тяжести диабета и величиной скорости насыщения кислородом эритроцитов в крови больного диабетом, измеряемой в процессе кислородного обмена.

Эксперименты показали, что устройство реализует возможность диагностики и исследования степени тяжести диабета.

Мониторинг параметров крови на клеточном и субклеточном уровнях заявляемым устройством позволил быстро, точно и количественно определять и оценивать степень тяжести диабета во всем диапазоне развития диабета - от ее формирования, течения развития до тяжелых форм, что позволяет объективно оценивать эффективность лечебных мероприятий.

Группа изобретений относится к области медицины. Для диагностики степени тяжести диабета проводят оптические измерения характеристик крови в герметичной термо- и влагостабилизируемой камере, заполненной газовой смесью под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода. Вычисляют зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови. Сравнивают вычисленную зависимость и зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови здорового организма того же возраста и пола и определяют по сравнению этих зависимостей степень тяжести диабета. Устройство для диагностики степени тяжести диабета содержит герметичную термо- и влагостабилизируемую камеру, соединенную с камерой систему подачи газовой смеси под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода; систему термо- и влагостабилизации; оптический оксиметр; блок регистрации. Устройство имеет преобразователь оптических сигналов, блок сравнения и блок отображения информации, а герметичная термо- и влагостабилизируемая камера имеет средство для непрерывного перемешивания пробы крови с активным элементом, расположенным в кювете для размещения пробы крови. Блок регистрации соединен с преобразователем оптических сигналов, который соединен с блоком сравнения, подключенным к блоку отображения информации. Группа изобретений позволяет оценить степень тяжести диабета по параметрам кинетики кислородного обмена крови с контактирующей с ней газовой смесью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ диагностики организма, предназначенный для диагностики и исследования степени тяжести диабета, заключающийся в оптических измерениях во времени характеристик крови путем измерения во времени степени насыщения крови кислородом в герметичной термо- и влагостабилизируемой камере с заполненной газовой смесью под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода, осуществлении непрерывного контакта пробы крови с газовой смесью, отличающийся тем, что в пробу крови вводят вещества или вещество, предотвращающее свертывание крови и ингибирующее гликолиз эритроцитов крови, осуществляют непрерывное перемешивание пробы крови для насыщения крови кислородом, вычисляют зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови и сравнивают вычисленную зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови и зависимость от времени скорости насыщения крови кислородом пробы крови здорового организма одинакового возраста и пола и определяют по сравнению этих зависимостей степень тяжести диабета.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовая смесь содержит биологически неактивные газы к пробе крови.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, предотвращающего свертывание крови, используют гепарин, а в качестве вещества, ингибирующего гликолиз эритроцитов крови, используют этиловый спирт.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, предотвращающего свертывание крови и ингибирующего гликолиз эритроцитов крови, используют изотонический раствор цитрата натрия.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру в термо- и влагостабилизируемой камере устанавливают в интервале значений, близких к организму.

6. Устройство диагностики организма, предназначенное для диагностики и исследования степени тяжести диабета, содержащее герметичную термо- и влагостабилизируемую камеру с кюветой для размещения пробы крови, соединенную с камерой систему подачи газовой смеси под атмосферным давлением с постоянным содержанием кислорода, систему термо- и влагостабилизации, соединенную с герметичной термо- и влагостабилизируемой камерой, оптический оксиметр, выполненный с возможностью оптического контакта с пробой крови, и блок регистрации, соединенный с оптическим оксиметром, отличающееся тем, что оно имеет преобразователь оптических сигналов, блок сравнения и блок отображения информации, а герметичная термо- и влагостабилизируемая камера имеет средство для непрерывного перемешивания пробы крови с активным элементом, расположенным в кювете для размещения пробы крови, при этом блок регистрации соединен с преобразователем оптических сигналов, который соединен с блоком сравнения, подключенным к блоку отображения информации.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что активный элемент средства для перемешивания пробы крови выполнен в виде лопастей, размещенных на вертикальном валу и имеющих возможность вращательного движения с помощью привода, расположенного за герметичной термо- и влагостабилизируемой камерой.

8. Устройство по пп.6 и 7, отличающееся тем, что оно имеет блок управления, который соединен соответственно с оптическим оксиметром, приводом средства для перемешивания пробы крови, системой подачи газовой смеси, системой термо- и влагостабилизации, блоком регистрации, преобразователем оптических сигналов, блоком сравнения и блоком отображения информации.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что соответственно оптический оксиметр, блок регистрации, преобразователь оптических сигналов, блок сравнения, блок отображения информации и привод средства для перемешивания пробы крови соединены с системой термо- и влагостабилизации.