بررسی تأثیرات سطح گلوکز خون انسان در پاسخ نوری بافت انگشت انسان

بیماری دیابت ناشی از اختلال در سوخت و ساز بدن است و به دلیل قطع تولید انسولین و یا عدم ترشح کافی آن توسط لوزالمعده در بدن بوجود می آید و باعث می شود تا سطح گلوکز خون خارج از حد نرمال قرار گیرد. با توجه به گزارش سازمان سلامت جهانی هم اکنون حدود 180 میلیون نفر از افراد در سراسر جهان از بیماری دیابت رنج می برند و این تعداد به سرعت در حال افزایش است و پیش بینی می شود در سال 2030 این تعداد به بیشتر از 350 میلیون نفر برسد. در حال حاضردرمان قطعی برای بیماری دیابت وجود ندارد وافراد مبتلا به دیابت برای جلوگیری از عوارض ناشی از این بیماری باید به مدیریت و کنترل آن بپردازند تا از این طریق بتوانند سطح گلوکز خود را در سطح مطلوب نگه دارند. در واقع می توان سیستم کنترلی را در نظر گرفت که هدف آن نگه داشتن سطح گلوکز خون در حد مطلوب است. همانند سایر سیستم های کنترل، در کنترل و مدیریت بیماری دیابت نیز، یکی ازمهم ترین قسمت ها، اندازه گیری سطح گلوکز خون به عنوان خروجی سیستم می باشد. به بیان دیگر، کنترل این بیماری بدون آگاهی از سطح گلوکز خون مانند رانندگی در جاده با چشمان بسته می باشد. در حال حاضر دستگاه های بسیاری برای اندازه گیری سطح گلوکز خون وجود دارند اما تمامی آنها تهاجمی هستند، یعنی برای اندازه گیری سطح گلوکز خون نیاز به قطره ای از خون دارند که این امر مستلزم سوراخ نمودن بافت است و معمولا توام با درد و رعایت سایر موارد بهداشتی است و در طولانی مدت هزینه بالایی را به بیمار تحمیل می کند. با توجه به مشکلات ذکر شده، در دو دهه اخیر تلاش های بسیاری برای ساخت دستگاه غیر تهاجمی برای اندازه گیری سطح گلوکز خون به صورت اپتیکی در ناحیه مادون قرمز شده است، اما به دلیل ضریب جذب بسیار کوچک توسط مولکول های گلوکز در این ناحیه وسیگنال بسیار ضعیف تولید شده توسط گلوکز، این تلاش با شکست روبرو شده است. دیدگاه دیگری که وجود دارد استفاده از اثرات گلوکز در پراکندگی نور است. با توجه به اینکه اثر گلوکز به صورت مستقیم روی پراکندگی نور همچنان کوچک است، از پارامتر های مختلفی برای بزرگ نمایی این اثر استفاده می شود. هدف این پایان نامه بررسی اثر گلوکز روی نور عبوری از بافت با در نظر گرفت اثر پراکندگی جهت تخمین سطح گلوکز خون در بدن می باشد. به این منظور، ابتدا به بررسی دو نظریه مهم توصیف پراکندگی نور در بافت می پردازیم و با استفاده از نظریه mie و تقریب wkb ، پراکندگی نور توسط بافت به کمک این دو نظریه تحلیل و شبیه سازی می شود. سپس از این دو نظریه برای مدل سازی و مشاهده اثر تغییرات سطح گلوکز خون در ضرایب پراکندگی، نور عبوری از بافت و سایر پارامترهای مربوط به پراکندگی نور در بافت بیولوژیک استفاده می شود. همچنین پارامتر های به کار گرفته شده برای مشاهده اثر گلوکز دارای حساسیت کافی نسبت به گلوکز نمی باشد، به همین دلیل در این پایان نامه با پیشنهاد پارامترهای جدید s و mgsp به منظور افزایش حساسیت پارامترهای پیشنهادی نسبت به گلوکز، شبیه سازی ها تکرار شده و با نتایج قبلی مقایسه می شود، و شاهد افزایش حساسیت این پارامتر ها نسبت به گلوکز خواهیم بود. همچنین یک نمودار کالیبراسیون برای اندازه گیری غیر تهاجمی گلوکز به صورت اپتیکی به کمک این پارامترها بدست می آید. در پایان کلیاتی در مورد ساخت نمونه اولیه دستگاه غیر تهاجمی اندازه گیری قند خون به صورت اپتیکی ارائه خواهد شد.