9 лучших разработок неинвазивного глюкометра

Недавно мы опубликовали заметку о выходе на рынок первого коммерческого неинвазивного глюкометра, которая привлекла очень большое внимание читателей. Разработка израильской Cnoga Medical позволяет контролировать уровень сахара без необходимости прокола пальца для забора крови. Устройство этой фирмы, которое напоминает по виду обычный пульсоксиметр, использует оптический метод для измерения уровня сахара путем наблюдения за изменением цвета пальца пользователя.

Но это не единственный претендент на место короля рынка неинвазивного контроля уровня сахара в крови, и мы решили познакомить вас с другими перспективными разработками, которые также в той или иной степени близки к коммерциализации.

Определение уровня сахара оптическим методом

Неинвазивный монитор уровня сахара в крови GlucoBeam, использующий для измерений технологию рамановской спектроскопии (Critical Depth Raman Spectroscopy), разрабатывает датская компания RSP Systems. Это устройство позволяет проводить измерения концентрации веществ в межклеточной жидкости через кожу. Определенные молекулы, такие как глюкоза, влияют на лазерный луч определенной длины волны, излучаемый этим портативным прибором, различным образом. С помощью рамановской спектроскопии можно проанализировать рассеянный свет от образца, считываемый устройством, и посчитать количество молекул в образце. Т.е. пациенту достаточно просунуть палец в предназначенное для этого отверстие в приборе, немного подождать и затем посмотреть результат в своем смартфоне.

Эта компания уже продемонстрировала работоспособность своей концепции измерения уровня сахара в крови и, по словам представителей компании, теперь планирует применить ее в сфере неинвазивной диагностики и производства нательных сенсоров. В настоящее время RSP ведет клинические испытания в университетской больнице Оденсе (Дания) и аналогичное тестирование в Германии. Когда будут опубликованы результаты тестирования, компания не сообщает.

Другой пример - израильская GlucoVista, который использует инфракрасную технологию для неинвазивного измерения уровня сахара. Этот метод уже пробовали применить несколько других компаний-разработчиков, но никто из них не смог добиться результата, при котором измерения соответствовали необходимому уровню точности и повторяемости. Израильтяне, впрочем, утверждают, что их устройство вполне конкурентоспособно. Этот медицинский прибор (GlucoVista CGM-350), находящееся еще в разработке, представляет собой похожее на часы носимое устройство, которое работает по принципу непрерывного мониторинга уровня сахара и взаимодействует со смартфоном или планшетом. Сейчас это устройство находится на тестировании в нескольких израильских больницах и пока недоступно для конечных потребителей.

Волновое излучение для контроля уровня сахара

Еще одна израильская фирма, Integrity Applications, также претендующая на звание пионера в этой сфере, создав GlucoTrack — устройство, несколько напоминающее пульсоксиметр своим датчиком, который закрепляется на мочке уха. Правда принцип работы глюкометра несколько иной, он использует сразу три различных технологии - ультразвуковое и электромагнитное излучение, а также данные контроля температуры для того, чтобы измерить уровень сахара в крови, проходящей через мочку. Вся информация отправляется в похожий на смартфон прибор, который позволяет просмотреть текущий результат, а также оценить тенденции путем просмотра измерений за определенный период. Для людей, которые испытывают проблемы со зрением, устройство может озвучивать результат измерения. Все результаты могут также быть загружены во внешнее устройство с помощью стандартного кабеля USB.

На проведение измерения устройству требуется всего около минуты.

Компания уже получила разрешение европейских регулирующих органов (CE Mark) и его можно приобрести в Израиле, прибалтийских странах, Швейцарии, Италии, Испании, Турции, Австралии, Китае и еще в ряде стран.

Определение уровня сахара в крови путем анализа пота

Ученые из Техасского университета в Далласе (США) разработали наручный сенсор в виде браслета, который способен в непрерывном режиме точно отслеживать уровень сахара, кортизола и интерлейкина-6, анализируя пот пациента.

Устройство способно работать в таком режиме в течение недели, а для измерений сенсору достаточно лишь минимального количества пота, который образуется на теле человека без дополнительной стимуляции. Сенсор, встроенный в носимое на руке устройство, использует в своей работе специальный гель, который помещается между ним и кожей. Поскольку пот трудно анализировать и его образование может варьироваться, этот гель помогает его сохранить для более стабильных измерений. Благодаря этому для точного проведения замеров требуется не более 3 мкл пота.

Отметим, что техасским ученым удалось справиться с основными проблемами, связанными с анализом потовой жидкости – малым количеством жидкости для анализа, нестабильности пота с меняющимся со временем составом и уровнем pH и т.п.

На сегодняшний день это устройство находится на стадии прототипа и не подключается к смартфону. Но в при дальнейшей доработке система, безусловно, будет передавать все измеренные данные в приложение на смартфоне для анализа и визуализации.

Похожий проект ведут и ученые из Государственного университета Нью-Йорка (США), которые разрабатывают сенсор для контроля уровня сахара в крови во время занятия физическими упражнениями. Он представляет собой бумажный пластырь, приклеиваемый на кожу и накапливающий пот в специальном миниатюрном резервуаре, где он конвертируется в электрическую энергию для питания биосенсора, который проводит измерения уровня сахара. Никакого внешнего источника питания при этом не требуется.

Но, правда, что, в отличие от продукта специалистов Техасского университета, ученые из Нью-Йорка все-таки не справились с трудностями измерения уровня сахара в обычных условиях, когда выработка пота очень мала. Именно поэтому они оговариваются, что их устройство способно контролировать уровень сахара только во время упражнений, когда пот начинает выделяться сильнее.

Эта разработка находится пока только на этапе тестирования концепции, и когда она реализуется в виде готового устройства непонятно.

Определение уровня сахара путем анализа слез

Голландская компания NovioSense разработала оригинальный монитор для контроля уровня сахара на основе анализа слезной жидкости. Он представляет собой миниатюрный гибкий сенсор, похожий на пружинку, который помещается в нижнее веко и передает все измеряемые данные в соответствующее приложение на смартфоне. Он имеет 2 см в длину, 1,5 мм в диаметре и покрыт мягким слоем гидрогеля. Гибкий форм-фактор сенсора позволяет ему точно прилегать к поверхности нижнего века и не беспокоить пациента. Для своей работы устройство использует высокочувствительную и малопотребляющую технологию, которая позволяет измерять минутные изменения уровня сахара в слезной жидкости, точно отображающие количество сахара в крови пациента. Для коммуникаций со смартфоном сенсор использует NFC-технологию, если она поддерживается телефоном пользователя.

Как заявляют представители компании, это первое в своем роде "носимое в глазу" беспроводное устройство, не требующего для своей работы источника питания.

На рынок устройство выведут предположительно в 2019 году, а сейчас компания завершает очередную фазу клинических испытаний. Другой информации на сайте компании, к сожалению, нет, но судя по тому, что она недавно получила очередной транш инвестиций, дела у них идут неплохо.

Слезную жидкость для контроля уровня сахара в крови решили использовать и ученые из Хьюстонского университета (США) и Корейского института науки и технологии. Они разрабатывают контактные линзы, которые будут работать в качестве сенсоров. Для измерения концентрации сахара используется спектроскопии комбинационного рассеяния (surface-enhanced Raman scattering spectroscopy), для чего на линзы наносится специальная наноструктура. Эта наноструктура состоит из напечатанных поверх золотой пленки золотых же нано-проводников, которые интегрированы в гибкий материал контактных линз.

 Эти наноструктуры создают так называемые "горячие пятна", которые существенно увеличивают чувствительность спектроскопии для того, чтобы измерить концентрацию того, что под ними.

Пока ученые разработали только концептуальную модель, а любой будущий сенсор уровня сахара на основе этой технологии будет требовать внешнего источника света для освещения контактных линз и датчика на них для проведения измерений.

Кстати, технологию рамановской спектроскопии для контроля уровня сахара использует и глюкометр GlucoBeam, о котором мы писали выше, правда там не используется слезная жидкость.

Определение уровня сахара по дыханию

Исследователи из Западного университета Новой Англии (США) разработали прибор размером с небольшую книжку, который измеряет уровень ацетона в дыхании человека, чтобы определить уровень сахара в его крови. Это первый неинвазивный глюкометр, который определяет уровень сахара в крови по уровню ацетона в дыхании пациента.

Устройство уже протестировано в рамках небольшого клинического исследования и его результаты показали полное соответствие между уровнем сахара в крови и содержанием ацетона в дыхании. Было только одно исключение - неточность результатов измерения у человека, который является заядлым курильщиком и высокий уровень ацетона в дыхании которого был результатом горения табака.

В настоящее время ученые работают над уменьшением размеров устройства и надеются вывести его на рынок в начале 2018 года.

Определение уровня сахара по интерстициальной жидкости

Еще одно устройство, на которое мы хотим обратить ваше внимание, разработала французская компания PKVitality. Ради точности отметим, что применяемый здесь метод нельзя отнести к неинвазивным, а скорее можно назвать "безболезненным". Этот глюкометр, получивший название K'Track Glucose, представляет собой что-то вроде часов, которые способны измерять уровень сахара в крови пользователя и показывать его значение на небольшом дисплее. В нижней части корпуса "часов", где обычно у "умных устройств" находится датчик контроля сердцебиения, разработчики разместили специальный сенсорный модуль, получивший название K'apsul, содержащий матрицу микро-иголок. Эти иголки безболезненно проникают сквозь верхний слой кожи и позволяют проанализировать внутритканевую (интерстициальную) жидкость.

Для проведения измерений надо всего лишь нажать на кнопку в верхней части устройства и подождать пару секунд. Никакой предварительной калибровки не требуется.

Устройство работает совместно с устройствами на базе iOS и Android и может программироваться для выдачи предупреждений, напоминаний или показа тенденций изменения параметров.

После получения разрешения от FDA K’Track Glucose будет продаваться по цене $149. Сроки медицинской сертификации производитель не уточняет. Дополнительный сенсор K'apsul, срок жизни которого составляет 30 дней, стоит $99.