Blutzucker, der durch laser gemessen wird, kann mit stiftspitzen abschaffen


Blutzucker, der durch laser gemessen wird, kann mit stiftspitzen abschaffen

Forscher arbeiten auf einer Weise, Lasertechnologie zu verwenden, um Blutglukose nicht-invasiv zu messen. Zwar gibt es noch einen Weg zu gehen, bevor sie ein Laser-Gerät, das tragbar ist und für den Heimgebrauch geeignet ist, glauben sie eines Tages wird es ersetzen die Notwendigkeit für Diabetiker, um Blut zu ziehen, um ihre Glukosespiegel zu testen.

In der Zeitschrift Biomedizinische Optik Express , Das Team von Elektroingenieuren, von der Princeton University, NJ, beschreibt, wie sie ihre Prototyp-Gerät verwendet, um den Blutzucker zu messen, indem sie den Laser auf die Hand einer Person richten.

Der ältere Autor Claire Gmachl, der Eugene Higgins Professor für Elektrotechnik bei Princeton, sagt:

"Mit dieser Arbeit hoffen wir, das Leben vieler Diabetes-Patienten zu verbessern, die von häufiger Blutzuckerüberwachung abhängen."

Laserstrahl durchdringt die Haut und wird von Glukose absorbiert

Das Gerät arbeitet, indem man einen Laserstrahl durch Hautzellen sendet - ohne Schaden zu verursachen - von Zuckermolekülen absorbiert zu werden. Das Ziel ist nicht Blutzucker als solches, aber der Zuckergehalt der dermalen interstitiellen Flüssigkeit, die eine starke Korrelation mit Blutzucker hat.

Der neue Monitor verwendet einen Laser, anstelle von Blutprobe, um den Blutzuckerspiegel zu lesen. Der Laser richtet sich auf die Hand der Person, geht durch Hautzellen und wird teilweise von Zuckermolekülen absorbiert, so dass Forscher den Blutzuckerspiegel berechnen können.

Bildnachweis: Princeton

Die Absorptionsmenge des Laserstrahls ist somit ein Indikator für die Menge an Glukose im Blut.

Das Team war überrascht, wie genau die Lesungen sich herausstellten. Aktuelle Glukosemonitoren, die Patienten zu Hause verwenden, sind erforderlich, um Messwerte innerhalb von 20% des tatsächlichen Blutspiegels des Patienten zu zeigen.

Lead-Autor Sabbir Liakat, ein Diplom-Student in Elektrotechnik, sagt sogar ihre frühe Version des Lasersystems erfüllt diese Anforderung, und die neueste Version ist 84% genau.

Die Herausforderung besteht nun darin, die Technik zu verbessern - und nicht zuletzt die Skala zu senken.

Als sie anfingen, an der Idee zu arbeiten, deckte das Gerät eine durchschnittliche Laborbank ab und brauchte ein aufwendiges System, um es cool zu halten.

Prof. Gmachl sagt, sie hätten das Kühlproblem gelöst - das System arbeitet jetzt bei Raumtemperatur - aber sie müssen noch herausfinden, wie man die Technik kleiner macht.

Sie zielen darauf ab, ein mobiles Gerät zu entwickeln, das sie in die Kliniken bringen und mehr Tests durchführen und einen größeren Satz von Daten sammeln können, um mit zu arbeiten.

Das Gerät verwendet einen "Quantenkaskadenlaser", um Mittel-Infrarot-Licht zu erzeugen

Das System verwendet Infrarot-Laserlicht, das gerade jenseits des Spektrums Licht für das menschliche Auge sichtbar ist. Medizinische Geräte verwenden derzeit Nah-Infrarot, eine Band, die etwas längere Wellenlängen hat als das Rot, das das menschliche Auge sehen kann. Nah-Infrarot ist nicht durch Wasser blockiert und kann so im Körper verwendet werden.

Der Quantenkaskadenlaser ermöglicht es dem Team, die Frequenz auszuwählen, die sie im mittleren Infrarotbereich benötigen, und auch wegen der jüngsten Verbesserungen in der Technologie bietet es die erhöhte Kraft und Stabilität, die benötigt wird, um in die Haut einzudringen.

Bildnachweis: Princeton

Aber nahes Infrarot interagiert nicht mit Chemikalien in der Haut - dafür müssen Sie sich auf etwas längere Wellenlängen im mittleren Infrarotbereich bewegen. Bei dieser Wellenlänge wird das Laserlicht von Blutzucker absorbiert und ist nicht viel von anderen Chemikalien in der Haut betroffen.

Allerdings ist das Mid-Infrarot-Laserlicht mit Standard-Lasern schwieriger, und es erfordert auch höhere Leistung und Stabilität, damit der Strahl in die Haut eindringen und Körperflüssigkeit abstreuen kann.

Aber wie es manchmal in Projekten geschieht, in denen die Menschen unermüdlich arbeiten, um ihre Ziele zu erreichen - es gab einen Durchbruch. Dies kam, als sie einen neuen Gerätetyp namens 'Quantenkaskadenlaser ausprobierten. "

Der Quantenkaskadenlaser ermöglicht es dem Team, die Frequenz auszuwählen, die sie im mittleren Infrarotbereich benötigen, und auch wegen der jüngsten Verbesserungen in der Technologie bietet es die erhöhte Kraft und Stabilität, die benötigt wird, um in die Haut einzudringen.

Kleine Studie zeigt durchschnittliche Messwerte erfüllen erforderliche klinische Genauigkeit

In ihrem Arbeitsblatt beschreiben sie, wie sie den Blutzucker von drei gesunden Probanden vor und nach dem sie alle 20 Jellybeans gegessen haben. Die Forscher messen auch den daraus resultierenden Anstieg des Blutzuckers mit dem herkömmlichen Finger-Prick-Test.

Das Team wiederholte das Experiment und nahm mehrmals über mehrere Wochen Messungen durch. Die Ergebnisse zeigten, dass, während die durchschnittlichen Messwerte der Laservorrichtung Fehler hatten, größer als Standard-Blutzuckermonitoren waren, sie innerhalb des für die klinische Genauigkeit erforderlichen Bereichs waren.

Das Team ist begeistert von dem Potenzial ihrer Entdeckungsangebote, denn, wie Prof. Gmachl erklärt, "kann der Quantenkaskadenlaser so ausgelegt sein, dass er Licht über einen sehr breiten Wellenlängenbereich emittiert, seine Verwendbarkeit ist nicht nur für die Glukoseerkennung, sondern auch möglich Für andere medizinische Sensing- und Monitoring-Anwendungen."

Die National Science Foundation, die Wendy und Eric Schmidt Foundation, Daylight Solutions Inc. und Opto-Knowledge Systems haben dazu beigetragen, die Studie zu finanzieren.

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