Nieinwazyjna metoda oznaczania glukozy w badaniach cukrzycy

• Autorzy: Kwapińska D. , Rydosz A. , Maziarz W. , Pisarkiewicz T. , Marszałek K. W. , Olszańska-Piątek B.

Warianty tytułu

EN

Noninvasive method for glucose concentration measurement in the diabetes diagnosis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono innowacyjną metodę oznaczania stężenia glukozy we krwi w badaniach cukrzycy. Metoda ta polega na detekcji stężenia acetonu w wydychanym powietrzu, które jest zależne od stężenia glukozy w organizmie. W pracy przedstawiono bieżące dane dotyczące liczby osób ze zdiagnozowaną cukrzycą w Polsce i na świecie, zapadalność na tą chorobę oraz konwencjonalne metody oznaczania glukozy. Autorzy zaprezentowali wyniki badań przeprowadzonych na grupie chorych oraz referencyjnej grupie osób zdrowych. Uzyskane w ramach eksperymentów wyniki potwierdzają, że stężenie wydychanego acetonu u osób chorych jest większe niż u osób zdrowych, i zawiera się w przedziale od 1,5 ppm - 3,4 ppm (ang. part per milion) w odróżnieniu od stężenia wykrytego u osób zdrowych, które jest mniejsze od 1 ppm. Detekcja tak niskich stężeń nie jest możliwa przy wykorzystaniu komercyjnie dostępnych sensorów acetonu. W pracy przedstawiono metodę umożliwiającą badanie tak niskich stężeń poprzez zastosowanie układu prekoncentratora acetonu. Wyniki badań stężenia glukozy przy pomocy glukometru pozostają w zgodności z wynikami otrzymanymi metodą nieinwazyjną.

EN

Noninvasive glucose measurement method for diabetes diagnosis is presented in this study. It based on detection of an acetone concentration in exhaled breath, which is correlated to glucose concentration in the vessel blood. The current data concerns the number of diabetic patients in Poland and in the world are shown and discussed in the paper. The diabetic patients have been investigated as well as healthy reference group. The investigation results confirmed that the exhaled acetone concentration is higher for diabetic persons than for healthy one and it is in the range of 1.5 - 3.4 ppm for diabetic patients and less than 1 ppm for healthy subjects. In order to measure such low acetone concentrations the preconcentration method is used. Due to fact, that commercial available gas sensors have limit of detection in the ppm range. In the paper the preconcentration method for breath acetone concentration was used and described. The experimental results are in conformity with results obtained with glucometer method.

Słowa kluczowe

PL

stężenie wydychanego acetonu; prekoncentrator acetonu; czujnik; cukrzyca

EN

exhaled breath acetone; acetone preconcentration; sensor; diabetes

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 2
• Strony: 11--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kwapińska D.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Katedra Elektroniki

autor

Rydosz A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Katedra Elektroniki

autor

Maziarz W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Katedra Elektroniki

autor

Pisarkiewicz T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Katedra Elektroniki

autor

Marszałek K. W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Katedra Elektroniki

autor

Olszańska-Piątek B.

• Szpital Specjalistyczny im. Stanisława Żeromskiego w Krakowie

Bibliografia

• [1] http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs312/en/.
• [2] J. Sieradzki, Cukrzyca - kompendium, Via Medica, Gdańsk, 2009.
• [3] Kristina I. Rother, Diabetes Treatment - Bridging the Divide, N Engl J Med 2007; 356: 1499-1501.
• [4] Paul Lambert, Polly J Bingley, What is Type 1 Diabetes? Medicine, Volume 30, Issue 1, 1 January 2002, Pages 1-5.
• [5] D. Daneman, Type 1 diabetes, 2006, 367 (9513): 847-58.
• [6] T. G. Barrett, Mitochondrial diabetes, DIDMOAD and other inherited diabetes syndromes, Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism, Volume 15, Issue 3, September 2001, Pages 325-343.
• [7] Classification of type 2 diabetes rats based on urine amino acids metabolic profiling by liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry Original Research Article Journal of Chromatography B, Volume 935, 15 September 2013, Pages 26-31 Chunyan Wang, Hongbin Zhu, Zifeng Pi, Fengrui Song, Zhiqiang Liu, Shuying Liu.
• [8] S. Deja, E. Barg, P. Młynarz, A. Basiak, E. Willak-Janc, H-1 NMRbased metabolomics studies of urine reveal differences between type 1 diabetic patients with high and low HbA1C, Journal of pharmaceutical and biomedical analysis, vol. 83, 43-48.
• [9] Brian C. Leutholtz, Ignacio Ripoll, Exercise and Disease Management, Second Edition, CRC Press, 2011.
• [10] The identification of volatile compounds in human urine Original Research Article Journal of Chromatography A, Volume 85, Issue 1, 1973, Pages 31-34 Kent E. Matsumoto, David H. Partridge, Arthur B. Robinson, Linus Pauling, Robert A. Flath, T.Richard Mon, Roy Teranishi.
• [11] M. Philips V. Basa-Dalay, G. Bothamley, R.N. Cataneo, P.K. Lam, M. P. R. Natividad, P. Schmitt, J. Wai, Tuberculosis 90, 2010, 145-151.
• [12] W. Miekisch, J. K. Schubert, and G. F. E. Noeldge-Schomburg, Diagnostic potential of breath analysis: focus on volatile organic compounds, Clinica Chimica Acta, 347 (2004) 25-39.
• [13] C. Turner, P. Spaniel, and D. Smith, “A longitudinal study of ammonia, acetone and propanol in the exhaled breath of 30 subjects using selected ion flow tube mass spectrometry, SIFT-MS,” Phy. Meas., vol. 27, no. 4, pp. 321-337, 2006.
• [14] C. Denga, J. Zhanga, X. Yub, W. Zahngb, and X. Zahng, “Determination of acetone in human breath by gas chromatography-mass spectrometry and solid-phase microextraction with on-fiber derivatization,” J. Chromatograph. B, vol. 810, no. 2, pp. 269-275, 2004.
• [15] Piecing together the puzzle of acetaldehyde as a neuroactive agent Review Article Neuroscience & Biobehavioral Reviews, Volume 36, Issue 1, January 2012, Pages 404-430 Mercč Correa, John D. Salamone, Kristen N. Segovia, Marta Pardo, Rosanna Longoni, Liliana Spina, Alessandra T. Peana, Stefania Vinci, Elio Acquas.
• [16] Chapter 12 - Carbon Monoxide as an Exhaled Biomarker of Pulmonary Diseases Volatile Biomarkers, 2013, Pages 211-229 Stefan W. Ryter.
• [17] Application of laser spectroscopy for measurement of exhaled ethane in patients with lung cancer Original Research Article Respiratory Medicine, Volume 100, Issue 2, February 2006, Pages 300-306 K.D. Skeldon, L.C. McMillan, C.A. Wyse, S.D. Monk, G. Gibson, C. Patterson, T. France, C. Longbottom, M.J. Padgett.
• [18] Paweł Mochalski, Beata Wzorek, Ireneusz Śliwka, Anton Amann, Improved pre-concentration and detection methods for volatile sulphur breath constituents Original Research Article Journal of Chromatography B, Volume 877, Issues 20-21, 1 July 2009, Pages 1856-1866.
• [19] The link between exhaled NO and bronchomotor tone depends on the dose of inhaled steroid in asthma Original Research ArticleRespiratory Medicine, Volume 104, Issue 7, July 2010, Pages 945-950 Bruno Mahut, Ludovic Trinquart, Plamen Bokov, Claudine Peiffer, Christophe Delclaux.
• [20] Physiological modeling of isoprene dynamics in exhaled breath Original Research Article Journal of Theoretical Biology, Volume 267, Issue 4, 21 December 2010, Pages 626-637 Julian King, Helin Koc, Karl Unterkofler, Paweł Mochalski, Alexander Kupferthaler, Gerald Teschl, Susanne Teschl, Hartmann Hinterhuber, Anton Amann.
• [21] A. Rydosz, W. Maziarz, T. Pisarkiewicz, K. Domański, and P. Grabiec, “A gas micropreconcentrator for low level acetone measurements,” Microelectron. Rel., vol. 52, no. 11, pp. 2640-2646, 2012.
• [22] N. Teshma, J. Li, K. Toda, and P. K. Dasgupta, “Determination of acetone in breath,” Analytica Chemica Acta, vol. 545, nos. 1-2, pp. 189-199, 2005.
• [23] N. Teshma, J. Li, K. Toda, and P. K. Dasgupta, “Determination of acetone in breath,” Analytica Chemica Acta, vol. 545, nos. 1-2, pp. 189-199, 2005.
• [24] R. Mazurkiewicz, “Spektrometria masowa”, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, red. W. Zieliński, A. Rajca, WNT, Warszawa, pp. 436-537, 2000.
• [25] T. Wang, A. Pysanenko, K. Dryahina, P. Spanel, D. Smith, Analysis of breath, exhaled via the mouth and nose, and the air in the oral cavity, Journal of Breath Research 2 (2008) 037013-03702.
• [26] M. Storer, J. Dummer, H. Lunt, J. Scotter, F. McCartin, J. Cook, M. Swanney, D. Kendall, F. Logan, and M. Epton, Measurement of breath acetone concentrations by selected ion flow tube mass spectrometry in type 2 Diebetes, Journal of Breath Research 5 (2011) 046011-046016.
• [27] C. Tassopoulos, D. Barnett, T. Russell Fraser, Breath-acetone and blood-sugar measurements in diabetes, The Lancet 239 (1969) 1282-1286.

Uwagi

Praca została wykonana w ramach prac statutowych Katedry Elektroniki AGH w Krakowie.