Розроблення неінвазивного глюкометра на основі Arduino

Abstract

Цукровий діабет є однією з найпоширеніших неінфекційх хронічних хвороб, а його поширеність постійно збільшується. Традиційні інвазивні методи вимірювання рівня глюкози в крові, які вимагають проколювання шкіри, викликають дискомфорт, біль, ризик занесення інфекції та сприяють зменшенню частоти самостійного моніторинрингу пацієнтами. Через це зростає потреба в ефективних, точних і доступних неінвазивних пристроях, здатних здійснювати вимірювання без проколу пальця [1]. Актуальність теми роботи полягає у створенні неінвазивного глюкометра, який використовує ІЧ-спектроскопію для визначення концентрації глюкози в крові [2]. Такий пристрій забезпечує безболісний та простий моніторинг, що особливо важлиливо для щоденного застосування у домашніх умовах. У процесі виконання проєкту було проведено аналіз сучасних інвазивних та неінвазивних методів вимірювання цукру в крові, обгрунтовано доцільність використання ІЧ-технологій, підібрано необхідні електронні компоненти та сенсори, розроблено апаратну та програмну частину пристрою. Основу системи складає датчик MAX30100, що зчитує дані про насичення киснем та поглинання світла, а також мікроконтролер Arduino UNO R3, який обробляє сигнали та передає результати на OLED-дисплей. Програмне забезпечення реалізоване мовою програмування C++ в середовищі Arduino IDE. Точність отриманих результатів перевірено шляхом порівняння з інвазивним методом та проаналізовано за допомогою сітки помилок Кларка [3]. Об’єктом дослідження є процес неінвазивного визначення рівня глюкози. Предметом дослідження є розроблення глюкометра з використанням ІЧ та червного датчика та платформи Arduino. Метою роботи є створення функціонального, недорогого та зручного неінвазивного глюкометра, який забезпечує моніторинг глюкози в реальному часі. Практичне значення полягає у створенні прототипу медичного пристрою, придатного до використання в умовах повсякденного життя. Запропонований підхід може слугувати базою для майбутніх розробок портативних біомедичних систем, орієнтованих на покращення якості життя пацієнтів із хронічними захворюваннями.

Diabetes mellitus is one of the most common non-infectious chronic diseases, and its prevalence is constantly increasing. Traditional invasive methods of measuring blood glucose levels, which require skin puncture, cause discomfort, pain, and the risk of infection, and contribute to a decrease in the frequency of self-monitoring by patients. This has led to a growing need for effective, accurate, and affordable non invasive devices capable of performing measurements without finger pricks [1]. The relevance of this work lies in the creation of a non-invasive glucometer that uses infrared spectroscopy to determine blood glucose concentration [2]. Such a device provides painless and simple monitoring, which is especially important for daily use at home. During the project, an analysis of modern invasive and non-invasive methods of measuring blood sugar was carried out, the feasibility of using IR technologies was justified, the necessary electronic components and sensors were selected, and the hardware and software parts of the device were developed. The system is based on the MAX30100 sensor, which reads data on oxygen saturation and light absorption, as well as the Arduino UNO R3 microcontroller, which processes signals and transmits the results to the OLED display. The software is implemented in the C++ programming language in the Arduino IDE environment. The accuracy of the results obtained was verified by comparison with an invasive method and analyzed using Clark's error grid [3]. The object of the study is the process of non-invasive glucose level determination. The subject of the study is the development of a glucometer using an IR and red sensor and the Arduino platform. The goal of the work is to create a functional, inexpensive, and convenient non invasive glucometer that provides real-time glucose monitoring. The practical significance lies in the creation of a prototype medical device suitable for use in everyday life. The proposed approach can serve as a basis for future developments of portable biomedical systems aimed at improving the quality of life of patients with chronic diseases.