الهندسة والآليات > كيف تعمل الأشياء
كيف يعمل جهاز قياس السكر
رصدُ مستوياتِ السّكرِ في الدّمِ يشكّلُ ألماً معنوياً وحرفيّاً لمرضى السكريّ حيثُ يقومُ المريضُ بوخزِ إصبعهِ مراتٍ عدة للحصولِ على قطرةِ دمٍ يضعُها على قطعةِ من البلاستيك ومن ثم يُدخلها في جهاز محمول باليد لينقلَ له الخبر اليقين، فيخبره هذا الجهاز إذا ما كان مستوى الجلوكوز مرتفعاً أو منخفضا أو على حدّ مناسبٍ.
وعادةً ما تقعُ وظيفةُ تتبعِ مستوياتِ السّكرِ في الدّمِ على عاتقِ البنكرياس حيث يقومُ بإفرازِ الجلوكاجون والأنسولين للحفاظ على معدلِ ±100 ملليغراماً لكلّ ديسيلتر من الدّمِ. و لمرضى السّكريّ حالةٌ خاصّةٌ،فإمّا أن يتوقفَ البنكرياس لديهم عن العمل على نحوٍ صحيحٍ أو أن تعجزَ أجسامُهم عن معالجةِ الهرمونات التي تفرزُها.فلا بدَّ لمرضى السّكريّ من اختبار مستوياتِ الجلوكوز بأنفسهم. وتعدّ مراقبةُ مستوى السّكر في الدّمِ عمليةً يوميةً مهمةً. فإمّا أنْ تُطمئنَ المريضَ باعتدالِ المستوى وإمّا أن تخبرَه أنّ الوقت قد حانَ لحقنِ وحداتٍ قليلةٍ من الإنسولين أو تناولِ وجبةٍ خفيفةٍ قد تكون منقذةً للحياة.
و هنا يأتي دورُ جهازِ قياسِ السّكرِ الذي يقومُ بقياسِ كثافةِ الغلوكوز في المَحْلُولِ (الدّمِ). ويعتمدُ هذا الجهازُ على التكنولوجيا الالكتروكيميائية للقيامِ بعمليةِ الحسابِ. يقومُ المريضُ بوضعِ قطرةٍ من الدّمِ على شريطِ الاختبارِ الذي يحتوي على أوكسيديز الجلوكوز، وهو الانزيم الذي يتفاعلُ مع الجلوكوز في قطرةِ الدّمِ. نتيجةً لهذا التفاعلِ يتشكّلُ حمضُ الغلوكورونيك الذي بدوره يتفاعلُ مع الفروسيانيد الموجودِ في الشّريحة البلاستيكية.بعدَ تشكّل الفروسيانيد يقومُ الجهاز بإرسال تيّارٍ الكترونيّ يمرُّ في قطرةِ الدّمِ التي تحتوي على الفروسيانيد ليقومَ بحسابِ نسبة الغلوكوز .
وتستخدمُ أجهزةُ قياسِ السّكرِ إحدى طريقتين لتطبيقِ التكنولوجيا الالكتروكيميائية.
فأمّا الطريقةُ الأولى: فتدعى بالطريقةِ اللونية؛ في هذه الطريقة، تستخدمُ أجهزةُ استشعارِ نموذجيةِ كال LED أو أجهزة استشعارِ الصّورةِ كواجهةِ تناظريةٍ، ويتمُّ اتّباعُ أجهزةِ الاستشعارِ بمكثفٍ (TIA) لقياسِ تركيزِ السّكر في المحلول (الدم) .في هذه الحالة يتمُّ استخدامُ مبدأِ انعكاسِ اللونِ لاستشعارِ شدّةِ اللون في طبقةِ القياسِ على شريطِ الاختبارِ باستخدامِ الضّوءِ. ويقومُ الجهازُ بعدها بتوليدِ قيمةٍ عدديةٍ، تمثل قياسَ تركيزِ الجلوكوز في المحلولِ.
أمّا الطريقة الثانية: فهي الطريقةُ الأمبيرية؛ في هذه الطريقة، يحتوي شريطُ الاختبارِ الكهروكيميائي على شعيراتِ تستخدمُ لامتصاصِ المحلولِ عندَ وضعه على نهايةِ شريطِ الاختبارِ، كما يحتوي أيضا على قطبِ الإنزيمِ الذي يحتوي على كواشفَ كالجلوكوزِ أوكسيديز، ويخضعُ الجلوكوز لتفاعلٍ كيميائيٍّ في وجودِ الإنزيماتِ، وينتجُ عن هذا التفاعل إلكترونات يتمّ قياسُ هذه الإلكترونات (أي التيار الذي يمر عبر القطب) وهذا يتناسب مع تركيزِ الجلوكوز في المحلول.
يتمّ قياس التيارِ باستخدامِ محوّلِ التيارِ إلى الجهدِ ومحولِ التناظريةِ إلى الرقمية (ADC). ومعَ اختلافِ كثافةِ الغلوكوز سيختلفُ الفرقُ في الجهدِ (الفولطية) الذي بدوره يَظهرُ على شاشة الجهازِ كقيمةٍ عدديةٍ.
إنّ هذه الاختباراتِ الدوريةِ تلعبُ دورا هامّاً في خطةِ العلاجِ لمرضى السّكري، ولكن الأجهزةَ الحالية تقتصرُ على إعطاء صورةٍ حقيقيةٍ عن تقلباتِ الجلوكوز في الوقتِ الحقيقيّ فحسب.
لتعرفوا أكثرَ عن تطورِ قياسِ السّكرِ في الدّمِ يمكنكم أيضا قراءة المقالِ التالي الذي أعده مهندسو الباحثون السوريون .
المصادر:
1- Dalvi، N. (n.d.). Reference Design (AN 1560). Retrieved
2- Yanez، M. G. (2013، January). Glucose Meter Fundamentals and Design (AN 4364). Retrieved
3- February 1، 2016، from Freescale Semiconductor