RU2577707C1

RU2577707C1 - Method of determining amount of water supplied with food in human body

Info

Publication number: RU2577707C1
Application number: RU2015111990/15A
Authority: RU
Inventors: Евгений Львович Соколов; Андрей Анатольевич Чечик; Владимир Юрьевич Елоховский; Дмитрий Иванович КОЛОНИЦКИЙ
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби"
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-03-20
Also published as: WO2016159824A1

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to diagnostic medicine, namely to measurement of water balance in human body. For this purpose, the amount of water supplied with food in the human body at the moment of time t_i, is determined as a value proportional to the total amount of glucose, entered in human blood to the moment of time t_i, defined as sum of said amount of glucose, entered in human blood for each time interval from the first Δt₁ to I - Δt_i. After meals periodically through time intervals Δt_i concentration of glucose G_i is measured in human blood and said time interval Δt_i.Thusdetermining glucose concentration increment ΔG_i in blood, increase in amount of blood plasma glucose ΔG(pl)_i, amount of glucose ΔG(tis)_i, supplied in insulin dependent tissue, the amount of glucose ΔG(met)_i, spent on metabolic processes in the body, and the amount of glucose ΔG(tm)_i, spent on metabolic processes in insulin-dependent tissues. Based on the obtained data, the amount of glucose ΔG(Σ)_i, entered in human blood for the given time interval Δt_i, according to formula ΔG(Σ)_i=ΔG (pl)_i+ΔG(tis)_i+ΔG(met)_i-ΔG(tm)_i.

EFFECT: invention provides the possibility of determining the quantity of water supplied with food in the human body, regardless of its composition and at any period of time taking into account individual characteristics at digestion of food products.

12 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к медицине, а именно к области измерений для диагностических целей, в частности к измерениям характеристик водного баланса организма человека, и может быть использовано при создании различных технических средств, предназначенных как для задач медицинской диагностики, так и для контроля функционального состояния человека в повседневной жизни.The invention relates to medicine, namely to the field of measurements for diagnostic purposes, in particular to measuring the characteristics of the water balance of the human body, and can be used to create various technical means designed both for medical diagnostics and for monitoring the functional state of a person in everyday life of life.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Вода играет важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма человека. Она является средой, в которой происходят практически все биохимические и биофизические реакции, связанные с обменом веществ. Вода обеспечивает перенос питательных веществ, вырабатываемых организмом ферментов, продуктов метаболизма, газов и др. С помощью воды из организма выводятся продукты метаболизма, поддерживается состояние гомеостаза, за счет испарения воды на поверхности кожи и через легкие обеспечивается отдача тепла организмом в окружающую среду. Многие другие происходящие в организме человека процессы невозможны без воды. В среднем суточная потребность взрослого человека в воде составляет от 20 до 45 мл на 1 кг массы тела. При этом реальная потребность может заметно отличаться от этих значений. Например, при нахождении в жарком климате, работе в горячих цехах, при тяжелой физической работе, занятии спортом потребность в воде увеличивается.Water plays an important role in ensuring the normal functioning of the human body. It is a medium in which almost all biochemical and biophysical reactions associated with metabolism occur. Water provides the transfer of nutrients produced by the body of enzymes, metabolic products, gases, etc. With the help of water, metabolic products are removed from the body, the state of homeostasis is maintained, due to the evaporation of water on the skin surface and through the lungs, the body transfers heat to the environment. Many other processes occurring in the human body are impossible without water. On average, the daily requirement of an adult in water is from 20 to 45 ml per 1 kg of body weight. In this case, the real need may differ significantly from these values. For example, when in a hot climate, working in hot shops, with hard physical work, playing sports, the need for water increases.

При невосполняемой потере организмом воды в количестве примерно 5% массы тела наблюдается выраженная потеря работоспособности, при потере воды более 10% массы тела возникает тяжелое обезвоживание, а от 15% до 20% - наступает смерть. Поэтому крайне важно иметь возможность контролировать поступление воды в организм человека.With an irreplaceable loss of water by the body in an amount of about 5% of body weight, a marked loss of performance is observed, with a loss of water of more than 10% of body weight, severe dehydration occurs, and from 15% to 20% death occurs. Therefore, it is extremely important to be able to control the flow of water into the human body.

Различают три пути поступления воды в организм человека: с питьем (примерно 35-40%), с твердой пищей (примерно 40-45%) и за счет метаболических процессов в организме, или в результате окисления в организме белков, жиров и углеводов (примерно 20%). При этом под «питьем» понимается потребление так называемой свободной жидкости в виде воды, сока, киселя, супа и т.п. Вода, содержащаяся в твердой пище, является связанной и высвобождается в процессе переваривания пищи.There are three ways in which water enters the human body: with drinking (approximately 35-40%), with solid food (approximately 40-45%) and due to metabolic processes in the body, or as a result of oxidation of proteins, fats and carbohydrates in the body (approximately twenty%). In this case, “drinking” refers to the consumption of the so-called free fluid in the form of water, juice, jelly, soup, etc. The water contained in solid food is bound and released during the digestion of food.

Очевидно, что со стороны человека контролю может поддаваться поступление воды с питьем и с твердой пищей. При этом возможность контроля поступления воды с питьем не представляет особой сложности, поскольку речь идет о жидкости, количество которой человек может оценить, примерно зная, сколько воды, сока и пр. он выпил. Определить же количество воды, поступившей в организм человека с твердой пищей или в сочетании с питьем, представляется существенно более сложной задачей.Obviously, on the part of man, the supply of water with drink and with solid food can be amenable to control. At the same time, the ability to control the flow of water with drinking is not particularly difficult, since it is a liquid, the amount of which a person can estimate, approximately knowing how much water, juice, etc. he drank. Determining the amount of water that enters the human body with solid food or in combination with drinking is a much more difficult task.

Известны различные способы, позволяющие оценить количество воды, поступившей с пищей в организм человека.Various methods are known for assessing the amount of water received with food in the human body.

Так, в статье Mandi J Bossingham, Nadine S Carnell, and Wayne W Campbell. Water balance, hydration status, and fat-free mass hydration in younger and older adults // Am J Clin Nutr. 2005 June; 81(6): 1342-1350 описан способ определения количества воды, содержащейся в пище, имеющей сложный состав, включающий твердую пищу и напитки, за исключением свободной воды. Для этого пищу перемешивали до гомогенного состояния, часть полученной смеси замораживали в качестве пробы для последующего определения количества содержащейся в ней воды методом центрифугирования при температуре 80°С. Очевидно, что такой способ может быть применим для случая специальных исследований, однако для указанной задачи определения в обычных условиях жизни количества воды, поступившей вместе с пищей в организм человека, он практически непригоден.So, in an article by Mandi J Bossingham, Nadine S Carnell, and Wayne W Campbell. Water balance, hydration status, and fat-free mass hydration in younger and older adults // Am J Clin Nutr. 2005 June; 81 (6): 1342-1350 describes a method for determining the amount of water contained in a food having a complex composition, including solid food and drinks, with the exception of free water. To do this, the food was mixed until a homogeneous state, part of the resulting mixture was frozen as a sample for subsequent determination of the amount of water contained in it by centrifugation at a temperature of 80 ° C. Obviously, this method may be applicable for the case of special studies, however, for the specified task of determining in ordinary life conditions the amount of water received with food in the human body, it is practically unsuitable.

Известны способы, основанные на оценке количества содержащейся в пище воды с учетом ингредиентов, входящих в состав пищи. Например, в статье A. Stahl 1, A. Kroke 1, K. Bolzenius 1 and F. Manz. Relation between hydration status in children and their dietary profile - results from the DONALD study // European Journal of Clinical Nutrition (2007); 61: 1386-1392 описан способ определения количества воды в потребляемой пище с использованием специальной базы данных LEBTAB (Wolfgang Sichert-Hellert, Mathilde Kersting, Christa Chahda, Ruth Schäfer, Anja Kroke. German food composition database for dietary evaluations in children and adolescents // Journal of Food Composition and Analysis. Volume 20, Issue 1, February 2007, Pages 63-70).Known methods based on estimating the amount of water contained in food, taking into account the ingredients that make up the food. For example, in A. Stahl 1, A. Kroke 1, K. Bolzenius 1 and F. Manz. Relation between hydration status in children and their dietary profile - results from the DONALD study // European Journal of Clinical Nutrition (2007); 61: 1386-1392 describes a method for determining the amount of water in food consumed using a special LEBTAB database (Wolfgang Sichert-Hellert, Mathilde Kersting, Christa Chahda, Ruth Schäfer, Anja Kroke. German food composition database for dietary evaluations in children and adolescents // Journal of Food Composition and Analysis. Volume 20, Issue 1, February 2007, Pages 63-70).

Однако, несмотря на кажущуюся простоту реализации, такой подход, во-первых, требует от человека специальных действий, и, во-вторых, он не может обеспечить приемлемой точности получаемой оценки количества поступившей с пищей воды, как в силу использования неких усредненных табличных параметров, а не реальных, свойственных конкретной потребленной пище, так и в силу того, что не учитывается индивидуальная реакция организма на данный продукт. Кроме того, в обычных условиях потребления реальной пищи, когда невозможно выделить ее составляющие, такой метод становится непригодным.However, despite the apparent simplicity of implementation, such an approach, firstly, requires special actions from a person, and, secondly, it cannot provide acceptable accuracy of the obtained estimate of the amount of water received from food, as due to the use of some averaged tabular parameters, and not real, peculiar to the specific consumed food, and because of the fact that the individual reaction of the organism to this product is not taken into account. In addition, under normal conditions of consumption of real food, when it is impossible to distinguish its components, such a method becomes unsuitable.

Современные потребности людей, заботящихся о своем здоровье, предполагают создание персональных технических средств, в том числе обеспечивающих оценку количества поступившей в организм воды. Насущной задачей является создание объективных методов оценки количества поступившей в организм воды, не связанных с каким бы то ни было анализом состава потребленной пищи (включая свободную воду) и учитывающих реакцию конкретного организма на ту или иную пищу. При этом важно иметь возможность получать такую оценку как в реальном времени, так и итоговую после окончания процесса переваривания пищи.The modern needs of people who care about their health imply the creation of personal technical means, including those that provide an estimate of the amount of water received in the body. The urgent task is to create objective methods for assessing the amount of water received in the body, not related to any analysis of the composition of the food consumed (including free water) and taking into account the reaction of a particular organism to a particular food. At the same time, it is important to be able to receive such an assessment both in real time and the final one after the end of the digestion process.

В уровне техники источников, раскрывающих инструментальные методы решения указанной задачи, заявителем не обнаружено. Соответственно, задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка инструментального способа определения количества воды, поступившей с пищей в организм человека, в том числе обеспечивающего указанные требования, как в части произвольного состава пищи, так и в части получения оценки количества воды в реальном времени и после окончания процесса переваривания пищи. Способ также должен учитывать индивидуальные особенности организма человека по усвоению пищевых продуктов.In the prior art, sources disclosing instrumental methods for solving this problem, the applicant is not found. Accordingly, the problem to which the present invention is directed is the development of an instrumental method for determining the amount of water received from food in the human body, including providing these requirements, both in terms of arbitrary composition of food and in obtaining estimates of the amount of water in real time and after the process of digestion of food. The method should also take into account the individual characteristics of the human body in the assimilation of food products.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Способ определения количества воды, поступившей с пищей в организм человека, в соответствии с настоящим изобретением характеризуется следующими операциями.The method of determining the amount of water received with food in the human body, in accordance with the present invention is characterized by the following operations.

После начала приема пищи периодически через интервалы времени Δt_i измеряют концентрацию глюкозы G_i в крови человека. Указанные интервалы времени определяются как: Δt_i=t_i-t_i-1, где t_i - текущий момент времени измерения, а t_i-1 - предыдущий момент времени измерения, при этом порядковый номер измерения i={1, N}, где N - общее число измерений, причем t₀ - момент времени начала приема пищи.After the start of food intake, periodically at time intervals Δt _i, the concentration of glucose G _i in human blood is measured. The indicated time intervals are defined as: Δt _i = t _i -t _i-1 , where t _i is the current instant of measurement time, and t _i -1 is the previous instant of measurement time, with the serial number of the measurement i = {1, N}, where N is the total number of measurements, and t ₀ is the time instant of the start of a meal.

Далее за указанный интервал времени Δt_i определяют:Further, for the specified time interval Δt _i determine:

1) приращение концентрации глюкозы ΔG_i в крови;1) an increase in the concentration of glucose ΔG _i in the blood;

2) приращение количества глюкозы ΔG(pl)_i в плазме крови;2) an increase in the amount of glucose ΔG (pl) _i in blood plasma;

3) количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани;3) the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues;

4) количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме;4) the amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes in the body;

5) количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, в которых усвоение глюкозы происходит преимущественно под воздействием инсулина.5) the amount of glucose ΔG (tm) _i expended on metabolic processes in insulin-dependent tissues, in which glucose uptake occurs predominantly under the influence of insulin.

Далее определяют количество глюкозы ΔG(Σ)_i, поступившей в кровь человека за данный интервал времени Δt_i, как сумму упомянутого приращения количества глюкозы ΔG(pl)_i в плазме крови, упомянутого количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, и упомянутого количества глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме, за вычетом упомянутого количества глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, за данный интервал времени Δt_i, или:Next, determine the amount of glucose ΔG (Σ) _i received in human blood for a given time interval Δt _i , as the sum of the mentioned increment in the amount of glucose ΔG (pl) _i in blood plasma, the mentioned amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues and the said amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes in the body, minus the mentioned amount of glucose ΔG (tm) _i consumed on metabolic processes in insulin-dependent tissues, for a given time interval Δt _i , or:

Далее определяют общее количество глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, как сумму количества глюкозы, поступившей в кровь за каждый интервал времени от первого до i-го, то есть от Δt₁ до Δt_i, илиNext, determine the total amount of glucose received in the blood of a person at time t _i , as the sum of the amount of glucose received in the blood for each time interval from the first to the i-th, that is, from Δt ₁ to Δt _i , or

по которому судят о количестве воды, поступившей с пищей в организм человека, как о величине, пропорциональной общему количеству глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, илиwhich judges the amount of water received with food in the human body, as a value proportional to the total amount of glucose received in the blood of a person at time t _i , or

где Κ_W - коэффициент пропорциональности, связывающий это определяемое количество воды с общим количеством глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i.where Κ _W is the proportionality coefficient connecting this determined amount of water with the total amount of glucose that entered the human blood at time t _i .

Слагаемые, входящие в уравнение (1), могут быть определены, например, следующим образом.The terms in equation (1) can be determined, for example, as follows.

Приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i за интервал времени Δt_i может быть определено по значению приращения концентрации глюкозы в крови ΔG_i за интервал времени Δt_i с учетом известного общего объема крови в организме человека и известной доли плазмы в этом объеме крови, составляющей примерно 60%.The increase in the amount of glucose in the blood plasma ΔG (pl) _i for the time interval Δt _i can be determined by the value of the increment in the concentration of glucose in the blood ΔG _i for the time interval Δt _i taking into account the known total blood volume in the human body and the known plasma fraction in this blood volume constituting approximately 60%.

При определении количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани за интервал времени Δt_i, можно использовать, например, известные зависимости скорости захвата глюкозы периферийными или инсулин зависимыми тканями. На Фиг. 1 представлено семейство кривых зависимости скорости захвата глюкозы периферийными тканями человека (в ммоль в час на кг массы тела) от концентрации глюкозы в плазме крови (в ммоль на литр) и с учетом концентрации инсулина (миллиюнит на литр) в плазме крови. Данные приведены с сайта http://www.2aida.net/welcome/ (см. в разделе "Technical Guide", далее по ссылке - "Model Description").When determining the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues over a time interval Δt _i , for example, the known dependences of the rate of glucose uptake by peripheral or insulin dependent tissues can be used. In FIG. Figure 1 shows a family of curves of the dependence of the rate of glucose uptake by human peripheral tissues (in mmol per hour per kg of body weight) on the concentration of glucose in blood plasma (in mmol per liter) and taking into account the concentration of insulin (milliliter per liter) in blood plasma. The data is given from the website http://www.2aida.net/welcome/ (see in the section "Technical Guide", then on the link - "Model Description").

Данными графиками можно пользоваться следующим образом. По известному значению концентрации глюкозы G, на кривой, соответствующей концентрации инсулина в плазме крови (что необходимо дополнительно определить для данного человека), определяют скорость захвата глюкозы V(tis) периферийными тканями. Количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, пропорционально длительности интервала времени Δt_i и массе человека. Недостатком этого метода определения ΔG(tis)_i является необходимость дополнительного определения концентрации инсулина в плазме крови данного человека.These graphs can be used as follows. Using the known value of glucose concentration G, on the curve corresponding to the concentration of insulin in the blood plasma (which must be additionally determined for a given person), the rate of glucose uptake V (tis) by peripheral tissues is determined. The amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin-dependent tissues is proportional to the duration of the time interval Δt _i and the weight of the person. The disadvantage of this method of determining ΔG (tis) _i is the need for additional determination of the concentration of insulin in the blood plasma of a given person.

Известно, что количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме за интервал времени Δt_i, пропорционально массе человека. Известно, что скорость продукции (выработки) глюкозы печенью натощак составляет примерно 2-3 мг/мин·кг массы тела человека (см. в кн. Эндокринология и метаболизм. Т. 2 / Под. ред. Ф. Фелига - М.: Медицина, 1985, с. 224). Это количество глюкозы идет на обеспечение метаболических процессов в организме. Так, при массе человека примерно 80 кг продукция глюкозы печенью составит примерно 200 мг/мин. Один моль глюкозы имеет массу 180 г, соответственно, масса 1 ммоль глюкозы составляет 0,18 г (или 180 мг). Таким образом, печень человека с указанной массой обеспечивает метаболические процессы в организме, производя примерно 1,1÷1,2 ммоль глюкозы в минуту. Таким образом, количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме за интервал времени Δt_i, может быть определено на основе известных данных о скорости выработки глюкозы печенью и с учетом массы человека и длительности интервала времени Δt_i.It is known that the amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes in the body over a time interval Δt _i is proportional to the weight of the person. It is known that the speed of production (production) of glucose by the liver on an empty stomach is approximately 2-3 mg / min · kg of human body weight (see in the book. Endocrinology and metabolism. T. 2 / Ed. By F. Felig - M .: Medicine 1985, p. 224). This amount of glucose is used to ensure metabolic processes in the body. So, with a human weight of approximately 80 kg, the production of glucose by the liver will be approximately 200 mg / min. One mole of glucose has a mass of 180 g, respectively, the mass of 1 mmol of glucose is 0.18 g (or 180 mg). Thus, a person’s liver with the indicated mass provides metabolic processes in the body, producing approximately 1.1–1.2 mmol of glucose per minute. Thus, the amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes in the body over the time interval Δt _i can be determined on the basis of known data on the rate of glucose production by the liver and taking into account the weight of the person and the duration of the time interval Δt _i .

Известно, что количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях за интервал времени Δt_i, также пропорционально массе человека и составляет примерно 25% от общего количества глюкозы, расходуемой на метаболические процессы в организме (см. в кн. Эндокринология и метаболизм. Т. 2 / Под. ред. Ф. Фелига - М.: Медицина, 1985, с. 73). Ткани, в которых усвоение глюкозы происходит преимущественно под воздействием инсулина (так называемые инсулин зависимые ткани), это: мышцы, жировая ткань. Таким образом, количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях за интервал времени Δt_i, может быть определено на основе известных данных о скорости выработки глюкозы печенью, доли глюкозы, идущей на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, и с учетом массы человека и длительности интервала времени Δt_i.It is known that the amount of glucose ΔG (tm) _i spent on metabolic processes in insulin-dependent tissues for the time interval Δt _i is also proportional to the mass of a person and is approximately 25% of the total amount of glucose spent on metabolic processes in the body (see in Endocrinology and Metabolism, T. 2 / Under the editorship of F. Felig - M .: Medicine, 1985, p. 73). Tissues in which glucose uptake occurs predominantly under the influence of insulin (the so-called insulin-dependent tissues) are: muscles, adipose tissue. Thus, the amount of glucose ΔG (tm) _i spent on metabolic processes in insulin dependent tissues over a time interval Δt _i can be determined on the basis of known data on the rate of glucose production by the liver, the proportion of glucose used for metabolic processes in insulin dependent tissues, and taking into account the mass of a person and the duration of the time interval Δt _i .

Полученные значения ΔG(pl)_i, ΔG(tis)_i, ΔG(met)_i и ΔG(tm)_i используют для определения количества глюкозы ΔG(Σ)_i, поступившей в кровь человека за данный интервал времени Δt_i, в соответствии с выражением (1), а общее количество глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, определяют в соответствии с выражением (2). Наконец, количество воды, поступившей с пищей в организм человека, определяют в соответствии с выражением (3) как величину, пропорциональную общему количеству глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i. Данная зависимость подтверждена экспериментально, и значение коэффициента пропорциональности K_W, используемое в выражении (3), может быть получено соответствующим образом.The obtained values of ΔG (pl) _i , ΔG (tis) _i , ΔG (met) _i and ΔG (tm) _i are used to determine the amount of glucose ΔG (Σ) _i received in human blood for a given time interval Δt _i , in accordance with expression (1), and the total amount of glucose received in the blood of a person at time t _i is determined in accordance with expression (2). Finally, the amount of water supplied with food to the human body is determined in accordance with expression (3) as a value proportional to the total amount of glucose received in human blood at time t _i . This dependence is confirmed experimentally, and the value of the proportionality coefficient K _W used in expression (3) can be obtained accordingly.

Таким образом, настоящее изобретение представляет инструментальный способ определения в реальном времени количества воды, поступившей в организм человека с пищей произвольного состава. При этом, поскольку способ основывается на измерении показателей обменных процессов, происходящих в организме конкретного человека, автоматически обеспечивается учет индивидуальных особенностей организма по усвоению пищевых продуктов.Thus, the present invention provides an instrumental method for determining in real time the amount of water received in the human body with food of any composition. Moreover, since the method is based on the measurement of metabolic processes occurring in the body of a particular person, automatically takes into account the individual characteristics of the body for the assimilation of food products.

В частном случае при осуществлении способа интервал времени Δt_i выбирают в диапазоне от 0,5 до 5 минут, предпочтительно - в диапазоне от 1 до 2 минут. Кроме того, интервал времени Δt_i может быть задан величиной постоянной.In the particular case of the method, the time interval Δt _{i is} selected in the range from 0.5 to 5 minutes, preferably in the range from 1 to 2 minutes. In addition, the time interval Δt _i can be set by a constant value.

Концентрацию глюкозы в крови человека G_i можно измерять любым подходящим методом. С учетом частоты (периодичности) измерений предпочтительно для этой цели использовать неинвазивные методы.The concentration of glucose in human blood G _i can be measured by any suitable method. Given the frequency (periodicity) of measurements, it is preferable to use non-invasive methods for this purpose.

Приращение количества глюкозы ΔG(pl)_i в плазме крови за интервал времени Δt_i, в частности, может быть определено как:The increase in the amount of glucose ΔG (pl) _i in the blood plasma over the time interval Δt _i , in particular, can be defined as:

ΔG(pl)_i=ΔG_i·V(pl), _{_{ΔG (pl) i = ΔG i}} · V (pl),

где ΔG_i - приращение концентрации глюкозы в крови, определяемое как разность между текущим значением G_i и предыдущим значением G_i-1 концентрации глюкозы в крови, или: ΔG_i=G_i-G_i-1;where ΔG _i is the increment in the concentration of glucose in the blood, defined as the difference between the current value of G _i and the previous value G _{i-1 of the} concentration of glucose in the blood, or: ΔG _i = G _i -G _i-1 ;

V(pl) - объем плазмы в крови человека, определяемый как:V (pl) is the plasma volume in human blood, defined as:

V(pl)=K₁·P,V (pl) = K ₁ · P,

где: Ρ - масса человека;where: Ρ is the mass of a person;

K₁ - коэффициент, характеризующий количество плазмы крови на единицу массы человека.K ₁ - coefficient characterizing the amount of blood plasma per unit mass of a person.

Количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани за интервал времени Δt_i, может быть, в частности, определено с использованием экспериментальных данных о скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями V(tis), полученных авторами настоящего изобретения. На Фиг. 2 приведен соответствующий график зависимости скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями от концентрации глюкозы G в крови для человека массой 70 кг. По этому графику для измеренного значения концентрации глюкозы G_i находим значение скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями V(tis)_i и определяем количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани за интервал времени Δt_i, для данного человека с учетом его массы:The amount of glucose ΔG (tis) _i delivered to insulin dependent tissues over a time interval Δt _i can be determined in particular using experimental data on the glucose uptake rate of insulin dependent tissues V (tis) obtained by the present inventors. In FIG. Figure 2 shows the corresponding graph of the rate of glucose uptake of insulin by dependent tissues on the concentration of glucose G in the blood for a person weighing 70 kg. According to this graph, for the measured value of glucose concentration G _i, we find the value of glucose uptake rate of insulin by dependent tissues V (tis) _i and determine the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues over a time interval Δt _i for this person taking into account his masses:

ΔG(tis)_i=V(tis)_i·Δt_i·K_P,ΔG (tis) _i = V (tis) _i · Δt _i · K _P ,

где: V(tis)_i - скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями для момента времени t_i, определяемая в зависимости от концентрации глюкозы в крови G_i по графику на Фиг. 2;where: V (tis) _i is the rate of glucose uptake of insulin by dependent tissues for time t _i , determined as a function of blood glucose concentration G _i according to the graph in FIG. 2;

K_P - безразмерный коэффициент, учитывающий массу человека и равный Ρ/70, где: Ρ - масса человека, в кг.K _P is a dimensionless coefficient taking into account the mass of a person and equal to Ρ / 70, where: Ρ is the mass of a person, in kg.

В случае технической реализации при вычислении ΔG(tis)_i можно использовать либо табличную форму представленной на графике Фиг. 2 зависимости V(tis) от G, либо ее математическое выражение, которое может быть получено известными методами аппроксимации кривой.In the case of a technical implementation, when calculating ΔG (tis) _i , either the tabular form shown in the graph of FIG. 2 dependences of V (tis) on G, or its mathematical expression, which can be obtained by well-known curve approximation methods.

Количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы за интервал времени Δt_i, может быть определено как:The amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes over the time interval Δt _i can be defined as:

ΔG(met)_i=K₂·Δt_i·P;ΔG (met) _i = K ₂ · Δt _i · P;

где: Ρ - масса человека;where: Ρ is the mass of a person;

K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу массы человека.K ₂ is a coefficient characterizing the amount of glucose consumed to ensure metabolic processes in the human body per unit time per unit mass of a person.

Количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях за интервал времени Δt_i, может быть определено как:The amount of glucose ΔG (tm) _i spent on metabolic processes in insulin-dependent tissues over a time interval Δt _i can be defined as:

ΔG(tm)_i=K₂·K₃·Δt_i·P,ΔG (tm) _i = K ₂ · K ₃ · Δt _i · P,

где: Ρ - масса человека;where: Ρ is the mass of a person;

K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу массы человека;K ₂ is a coefficient characterizing the amount of glucose consumed to ensure metabolic processes in the human body per unit time per unit mass of a person;

K₃ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения метаболических процессов в инсулин зависимых тканях организма человека в единицу времени на единицу массы человека.K ₃ - coefficient characterizing the amount of glucose spent to ensure metabolic processes in insulin-dependent tissues of the human body per unit time per unit mass of a person.

Определение коэффициента пропорциональности K_W, связывающего определяемое количество воды W_i, поступившей с пищей в организм человека, с общим количеством глюкозы G(Σ)_i, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, может базироваться на известных и экспериментально полученных авторами настоящего изобретения данных об обменных процессах, происходящих в организме.The determination of the proportionality coefficient K _W , which relates the determined amount of water W _i received from food to the human body, with the total amount of glucose G (Σ) _i received in the blood of a person at time t _i , can be based on the known and experimentally obtained by the authors of the present invention data on metabolic processes occurring in the body.

В частности, при практической реализации способа коэффициент пропорциональности K_W может быть представлен произведением трех коэффициентов в виде:In particular, in the practical implementation of the method, the proportionality coefficient K _W can be represented by the product of three coefficients in the form:

где: K_Wl - безразмерный коэффициент пропорциональности между количеством глюкозы, в целом поступившей в организм человека, и количеством глюкозы, поступившей в кровь человека, в результате приема пищи;where: K _Wl is the dimensionless coefficient of proportionality between the amount of glucose received in the human body as a whole and the amount of glucose received in the human blood as a result of eating;

K_wg - коэффициент пропорциональности между количеством всасываемой кишечником воды и количеством глюкозы, поступающей в организм человека в результате приема пищи;K _wg is the coefficient of proportionality between the amount of water absorbed by the intestine and the amount of glucose entering the human body as a result of eating;

K_ws - безразмерный коэффициент пропорциональности, определяющий долю воды, содержащейся в поступающей в организм человека пище.K _ws is a dimensionless proportionality coefficient that determines the proportion of water contained in the food entering the human body.

Известно, что в кровь человека попадает только часть глюкозы, поступающей в организм человека вместе с пищей, остальная часть, составляющая примерно от 30% до 45%, задерживается печенью (см. в кн: Principles of Diabetes Mellitus: Second Edition / Editor Leonid Poretsky. - Springer New York Dordrecht Heidelberg London, 2010, p. 31-32). Учитывая эти данные, коэффициент пропорциональности K_wl между количеством поступившей в организм человека глюкозы и количеством поступившей в кровь человека глюкозы в результате приема пищи может быть выбран в диапазоне от 1,4 до 1,8.It is known that only part of the glucose that enters the human body with food enters the bloodstream, the rest, approximately 30% to 45%, is retained by the liver (see in the book: Principles of Diabetes Mellitus: Second Edition / Editor Leonid Poretsky - Springer New York Dordrecht Heidelberg London, 2010, p. 31-32). Given these data, the proportionality coefficient K _wl between the amount of glucose received in the human body and the amount of glucose received in the human blood as a result of food intake can be selected in the range from 1.4 to 1.8.

При определении коэффициента пропорциональности K_wg между количеством всасываемой кишечником воды и количеством глюкозы, поступающей в организм человека в результате приема пищи, можно принять во внимание следующие данные. Известно, что процесс всасывания глюкозы в кишечнике сопровождается поступлением определенного количества воды, а именно: на 1 молекулу глюкозы приходится примерно от 200 до 260 молекул воды. На это соотношение указывают разные исследователи, например, в статьях: Pierre-Pascal Duquette, Pierre Bissonnette, Jean-Yves Lapointe. Local osmotic gradients drive the water flux associated with Na+/glucose cotransport // Proc Natl Acad Sci USA. 2001 Mar. 27; 98(7): 3796-3801; Francois M. Charron, Maxime G. Blanchard, Jean-Yves Lapointe. Intracellular hypertonicity is responsible for water flux associated with Na⁺/glucose cotransport // Biophys J. 2006 May 15; 90(10): 3546-3554. Иными словами, количество всасываемой кишечником воды пропорционально количеству поступающей в организм глюкозы, и коэффициент пропорциональности для случая молекулярного соотношения воды и глюкозы составляет примерно от 200 до 260. В частности, в пересчете на количество воды, измеренное в мл, и количество глюкозы, измеренное в ммоль, коэффициент пропорциональности K_wg, с учетом указанной размерности измеряемых величин, может быть выбран в диапазоне от 3,6 мл/ммоль до 4,7 мл/ммоль.When determining the proportionality coefficient K _wg between the amount of water absorbed by the intestine and the amount of glucose entering the human body as a result of eating, the following data can be taken into account. It is known that the process of absorption of glucose in the intestine is accompanied by the flow of a certain amount of water, namely: about 200 to 260 water molecules per 1 glucose molecule. This ratio is pointed out by various researchers, for example, in the articles: Pierre-Pascal Duquette, Pierre Bissonnette, Jean-Yves Lapointe. Local osmotic gradients drive the water flux associated with Na + / glucose cotransport // Proc Natl Acad Sci USA. 2001 Mar. 27; 98 (7): 3796-3801; Francois M. Charron, Maxime G. Blanchard, Jean-Yves Lapointe. Intracellular hypertonicity is responsible for water flux associated with Na ⁺ / glucose cotransport // Biophys J. 2006 May 15; 90 (10): 3546-3554. In other words, the amount of water absorbed by the intestine is proportional to the amount of glucose entering the body, and the proportionality coefficient for the case of the molecular ratio of water to glucose is from about 200 to 260. In particular, in terms of the amount of water measured in ml and the amount of glucose measured in mmol, the proportionality coefficient K _wg , taking into account the specified dimension of the measured values, can be selected in the range from 3.6 ml / mmol to 4.7 ml / mmol.

Выделение в виде отдельного сомножителя коэффициента пропорциональности K_ws, определяющего долю воды, содержащейся в поступающей в организм человека пище, отражает то обстоятельство, что вода, которая всасывается вместе с глюкозой, включает не только воду, поступающую вместе с пищей. Существенная часть воды поступает в кишечник в виде различных секретов, участвующих в пищеварительных процессах. Так, известно, что в среднем в суточном количестве воды, поступившей в организм человека и равной примерно 9000 мл, секретированная вода составляет до 6000 мл (Human Physiology. Edited by Robert F. Schmidt and Gerhard Thews. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1983, p. 773).Isolation in the form of a separate factor of the proportionality coefficient K _ws , which determines the proportion of water contained in the food entering the human body, reflects the fact that the water that is absorbed together with glucose includes not only the water that comes with food. A significant part of the water enters the intestines in the form of various secrets involved in the digestive processes. Thus, it is known that, on average, in the daily amount of water that has entered the human body and is equal to approximately 9000 ml, secreted water is up to 6000 ml (Human Physiology. Edited by Robert F. Schmidt and Gerhard Thews. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg- New York, 1983, p. 773).

Для определения количества воды, поступившей в организм человека с пищей, то есть без учета секретированной воды, изобретателями была проведена серия экспериментов, в ходе которых для определенного состава пищевой нагрузки рассчитывали количество содержащейся в ней воды, сразу после приема пищи периодически измеряли концентрацию глюкозы в крови, на основе чего определяли количество глюкозы, поступившей в кровь и в целом в организм человека вследствие приема пищи. В результате экспериментов установлено, что количество воды, содержащейся в пище, пропорционально количеству воды, всосавшейся вместе с глюкозой, и коэффициент пропорциональности лежит в диапазоне примерно от 0,14 до 0,18. Соответственно, при осуществлении способа в этом диапазоне может быть выбрано значение коэффициента пропорциональности K_ws.To determine the amount of water that entered the human body with food, that is, without taking into account secreted water, the inventors conducted a series of experiments in which the amount of water contained in it was calculated for a certain composition of the food load, immediately after eating, the blood glucose concentration was periodically measured , on the basis of which the amount of glucose received in the blood and in the whole human body as a result of eating was determined. As a result of experiments, it was found that the amount of water contained in food is proportional to the amount of water absorbed along with glucose, and the proportionality coefficient lies in the range from about 0.14 to 0.18. Accordingly, when implementing the method in this range, the value of the proportionality coefficient K _ws can be selected.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Изобретение поясняется следующими графическими материалами.The invention is illustrated by the following graphic materials.

На Фиг. 1 представлено семейство графиков зависимости скорости захвата глюкозы периферийными тканями человека от концентрации глюкозы в плазме крови и с учетом концентрации инсулина в плазме крови. Данные получены с сайта http://www.2aida.net/welcome/.In FIG. 1 presents a family of graphs of the dependence of the rate of glucose uptake by peripheral tissues of a person on the concentration of glucose in blood plasma and taking into account the concentration of insulin in blood plasma. Data obtained from http://www.2aida.net/welcome/.

На Фиг. 2 приведен график зависимости скорости захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями от концентрации глюкозы в крови, полученный экспериментальным путем авторами настоящего изобретения.In FIG. 2 shows a graph of the dependence of the rate of glucose uptake of insulin by dependent tissues on the concentration of glucose in the blood, obtained experimentally by the authors of the present invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ниже дано описание примерного осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением с указанием значений и размерностей измеряемых и вычисляемых параметров.Below is a description of an exemplary implementation of the method in accordance with the present invention with an indication of the values and dimensions of the measured and calculated parameters.

После начала приема пищи начинают измерять концентрацию глюкозы в крови человека G_i (в ммоль/л) через интервалы времени Δt_i. Интервалы времени могут быть выбраны в пределах от 0,5 мин до 5 мин, предпочтительно от 1 до 2 минут. Предпочтительно концентрацию глюкозы в крови измерять, используя неинвазивные методы, что обеспечивает достаточно комфортные для человека условия измерения.After the start of food intake, glucose concentration in the blood of a person G _i (in mmol / L) is measured at time intervals Δt _i . The time intervals can be selected in the range from 0.5 minutes to 5 minutes, preferably from 1 to 2 minutes. It is preferable to measure the concentration of glucose in the blood using non-invasive methods, which provides sufficiently comfortable measurement conditions for humans.

На интервале времени Δt_i определяют:On the time interval Δt _i determine:

приращение концентрации глюкозы в крови ΔG_i;an increase in blood glucose concentration ΔG _i ;

приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i;an increase in the amount of glucose in the blood plasma ΔG (pl) _i ;

количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани;the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues;

количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы;the amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes;

количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях.the amount of glucose ΔG (tm) _i expended on metabolic processes in insulin-dependent tissues.

Приращение количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i (в ммоль) за интервал времени Δt_i определяют по формуле:The increase in the amount of glucose in the blood plasma ΔG (pl) _i (in mmol) for the time interval Δt _i is determined by the formula:

ΔG(pl)_i=ΔG_i·V(pl), _{_{ΔG (pl) i = ΔG i}} · V (pl),

где ΔG_i - приращение концентрации глюкозы в крови (в ммоль/л), определяемое как разность между текущим значением G_i и предыдущим измеренным значением G_i-1 концентрации глюкозы в крови, или: ΔG_i=G_i-G_i-1;where ΔG _i is the increment in the concentration of glucose in the blood (in mmol / l), defined as the difference between the current value of G _i and the previous measured value G _{i-1 of the} concentration of glucose in the blood, or: ΔG _i = G _i -G _i-1 ;

V(pl) - объем плазмы в крови человека (в л), определяемый как:V (pl) - plasma volume in human blood (in l), defined as:

V(pl)=K₁·P,V (pl) = K ₁ · P,

где: Ρ - масса человека (в кг);where: Ρ is the mass of a person (in kg);

K₁ - коэффициент, характеризующий количество плазмы крови на единицу массы человека, усредненное значение K₁=0,075 л/кг.K ₁ - coefficient characterizing the amount of blood plasma per unit mass of a person, the average value of K ₁ = 0,075 l / kg

Количество глюкозы ΔG(tis)_i (в ммоль), поступившей в инсулин зависимые ткани за интервал времени Δt_i, определяют при данной концентрации глюкозы в крови G_i. Определить количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, можно, в частности, с использованием графика на Фиг. 2. По этому графику для данного значения концентрации глюкозы в крови G_i (в ммоль/л) определяют скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями V(tis)_i (ммоль/мин) и далее определяют количество глюкозы, поступившей в инсулин зависимые ткани по формуле:The amount of glucose ΔG (tis) _i (in mmol) received in insulin-dependent tissues over a time interval Δt _i is determined at a given blood glucose concentration G _i . The amount of glucose ΔG (tis) _i delivered to insulin-dependent tissues can be determined, in particular, using the graph in FIG. 2. According to this graph, for a given blood glucose concentration G _i (in mmol / l), the rate of glucose uptake of insulin by dependent tissues V (tis) _i (mmol / min) is determined and the amount of glucose delivered to insulin dependent tissues is then determined by the formula :

ΔG(tis)_i=V(tis)_i·Δt_i·K_P,ΔG (tis) _i = V (tis) _i · Δt _i · K _P ,

где: V(tis)_i - скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями для момента времени t_i (в ммол/мин);where: V (tis) _i is the rate of glucose uptake of insulin by dependent tissues for time t _i (in mmol / min);

Δt_i - длительность интервала времени между измерениями концентрации глюкозы в крови (в мин),Δt _i - the duration of the time interval between measurements of glucose concentration in the blood (in min),

K_P - безразмерный коэффициент, учитывающий массу человека и равный Ρ/70, где: Ρ - масса человека (в кг).K _P is a dimensionless coefficient taking into account the mass of a person and equal to Ρ / 70, where: Ρ is the mass of a person (in kg).

Вместо графика, представленного на Фиг. 2, можно использовать математическую зависимость V(tis) от G, которая может быть получена известными методами аппроксимации кривой.Instead of the graph shown in FIG. 2, one can use the mathematical dependence of V (tis) on G, which can be obtained by well-known curve approximation methods.

Количество глюкозы ΔG(met)_i (в ммоль), израсходованной на метаболические процессы в организме, определяют по формуле:The amount of glucose ΔG (met) _i (in mmol) spent on metabolic processes in the body is determined by the formula:

ΔG(met)_i=K₂·Δt_i·P,ΔG (met) _i = K ₂ · Δt _i · P,

K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу массы человека, усредненное значение K₂=0,0139 ммоль/кг·мин;K ₂ - coefficient characterizing the amount of glucose consumed to ensure metabolic processes in the human body per unit time per unit mass of a person, the average value of K ₂ = 0.0139 mmol / kg · min;

Δt_i - длительность интервала времени между измерениями концентрации глюкозы в крови (в мин).Δt _i - the duration of the time interval between measurements of glucose concentration in the blood (in min).

Количество глюкозы ΔG(tm)_i (в ммоль), израсходованной на метаболические процессы инсулин зависимыми тканями, определяют по формуле:The amount of glucose ΔG (tm) _i (in mmol) consumed by metabolic processes of insulin-dependent tissues is determined by the formula:

ΔG(tm)_i=Κ₃·Δt_i·Ρ,ΔG (tm) _i = Κ ₃ · Δt _i · Ρ,

K₃ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения метаболических процессов в инсулин зависимых тканях организма человека в единицу времени на единицу массы человека; характеризует скорость усвоения глюкозы инсулин зависимыми тканями на единицу массы человека за одну минуту, усредненное значение K₃=0,0057 ммоль/кг·мин;K ₃ - coefficient characterizing the amount of glucose spent to ensure metabolic processes in insulin-dependent tissues of the human body per unit time per unit mass of a person; characterizes the rate of glucose uptake of insulin by dependent tissues per unit mass of a person in one minute, the average value of K ₃ = 0.0057 mmol / kg · min;

Δt_i - длительность интервала времени между измерениями концентрации глюкозы, в мин.Δt _i - the duration of the time interval between measurements of glucose concentration, in minutes

На основе вычисленных значений приращения количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i, количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, количества глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы, и количества глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях, определяют количество глюкозы ΔG(Σ)_i, поступившей в кровь человека за данный интервал времени Δt_i, используя для этого выражение (1).Based on the calculated values of the increment in the amount of glucose in the blood plasma ΔG (pl) _i , the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues, the amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes, and the amount of glucose ΔG (tm) _i spent on metabolic processes in insulin-dependent tissues, determine the amount of glucose ΔG (Σ) _i received in human blood for a given time interval Δt _i , using expression (1) for this.

Далее по формуле (2) определяют общее количество глюкозы G(Σ)_i, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, а количество воды W_i, поступившей с пищей в организм человека к моменту времени t_i, определяют по формуле (3) с учетом (4) как:Further, according to the formula (2) determine the total amount of glucose G (Σ) _i, received in person by the time the blood t _i, and the quantity of water W _i, received food in the human body at time t _i the time determined by the formula (3) taking into account (4) as:

При этом значение коэффициентов K_wl, K_wg и K_ws, входящих в выражение (5), выбирают в следующих пределах:Moreover, the values of the coefficients K _wl , K _wg and K _ws included in expression (5) are selected within the following limits:

K_wl - в диапазоне от 1,4 до 1,8;K _wl - in the range from 1.4 to 1.8;

K_wg - в диапазоне от 3,6 мл/ммоль до 4,7 мл/моль;K _wg - in the range from 3.6 ml / mmol to 4.7 ml / mol;

K_ws - в диапазоне от 0,14 до 0,18.K _ws - in the range from 0.14 to 0.18.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Для проверки осуществимости способа и достижения указанного результата был проведен ряд экспериментов. В ходе эксперимента волонтер получал дозированную пищевую нагрузку, представляющую собой комбинацию различных продуктов. При этом в соответствии с настоящим изобретением измерялась концентрация глюкозы в крови человека от начала приема пищи на протяжении полутора часов, в течение которых происходит практически полное усвоение потребленной пищи. Концентрация глюкозы измерялась неинвазивным способом, описанным в международной заявке PCT/RU2013/000144 (номер международной публикации WO 2013/125987). Измерения производились с периодичностью 1 минута, или Δt_i=1 мин, i={1,90}. Дополнительно результаты измерений контролировались стандартным инвазивным способом с забором пробы крови 1 раз каждые 15 минут.To verify the feasibility of the method and achieve the specified result, a series of experiments was carried out. During the experiment, the volunteer received a metered nutritional load, which is a combination of various products. Moreover, in accordance with the present invention, the concentration of glucose in the blood of a person was measured from the start of a meal for one and a half hours, during which almost complete assimilation of the consumed food occurs. Glucose concentration was measured by the non-invasive method described in international application PCT / RU2013 / 000144 (international publication number WO 2013/125987). Measurements were taken at a frequency of 1 minute, or Δt _i = 1 min, i = {1.90}. Additionally, the measurement results were monitored by a standard invasive method with a blood sampling 1 time every 15 minutes.

По полученным данным концентрации глюкозы в крови G_i для каждого интервала времени Δt_i в соответствии с описанным способом определяли: приращение концентрации глюкозы ΔG_i в крови; приращение количества глюкозы ΔG(pl)_i в плазме крови; количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани; количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме; количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях. Затем по формуле (1) вычисляли количество глюкозы ΔG(Σ)_i, поступившей в кровь человека за каждый интервал времени Δt_i, после чего по формуле (2) определяли общее количество глюкозы, поступившей в кровь человека за весь период измерения концентрации глюкозы в крови. Наконец, общее количество воды W_i(i=90), поступившей с пищей в организм человека, определяли по формуле (5), при этом были использованы следующие значения коэффициентов пропорциональности:According to the obtained data, the concentration of glucose in the blood G _i for each time interval Δt _i in accordance with the described method was determined: the increment in the concentration of glucose ΔG _i in the blood; an increase in the amount of glucose ΔG (pl) _i in the blood plasma; the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues; the amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes in the body; the amount of glucose ΔG (tm) _i expended on metabolic processes in insulin-dependent tissues. Then, according to formula (1), the amount of glucose ΔG (Σ) _i received in human blood for each time interval Δt _{i was} calculated, after which, according to formula (2), the total amount of glucose received in human blood for the entire period of measuring glucose concentration in the blood was determined . Finally, the total amount of water W _i (i = 90), received with food in the human body, was determined by the formula (5), while the following proportionality coefficients were used:

K_wl=1,7;K _wl = 1.7;

K_wg=4,0 мл/моль;K _wg = 4.0 ml / mol;

K_ws=0,16.K _ws = 0.16.

Здесь при определении значения и размерности K_wg учитывалось, что количество воды W_i, поступившей с пищей в организм человека, измерялось в мл, а количество поступившей в организм глюкозы - в ммоль.Here, in determining the value and dimension of K _wg , it was taken into account that the amount of water W _i received from food in the human body was measured in ml, and the amount of glucose received in the body was measured in mmol.

В качестве контрольного был выбран метод, основанный на использовании известных данных о составе продукта, которые можно получить из известных таблиц или с помощью специальных программ, например доступной по адресу http://www.calorizator.ru/analyzer/products. Суть метода заключается в следующем. Для определенного продукта берут данные о весовом количестве (массе) его основных нутриентов - белков, жиров, углеводов, приходящихся на определенное количество продукта, обычно на 100 г. Из общей массы продукта вычитают суммарное значение массы белков, жиров и углеводов и 90% полученного таким образом остатка принимают за количество воды, входящей в состав продукта. Здесь учитывалось то обстоятельство, что примерно до 10% по массе продукта могут составлять пищевые добавки (усилители вкуса, соли, стабилизаторы). Учет пищевых добавок производится для всех продуктов, кроме напитков. Затем полученные данные корректируют с учетом реальной массы продукта, потребленного волонтером.As a control, a method was chosen based on the use of known data on the composition of the product, which can be obtained from known tables or using special programs, for example, available at http://www.calorizator.ru/analyzer/products. The essence of the method is as follows. For a particular product, take data on the weight quantity (weight) of its main nutrients - proteins, fats, carbohydrates per specific amount of product, usually 100 g. The total weight of proteins, fats and carbohydrates and 90% of the resulting image of the residue is taken as the amount of water that is part of the product. It took into account the fact that up to about 10% by weight of the product can be food additives (flavor enhancers, salts, stabilizers). Accounting for food additives is made for all products except drinks. Then the obtained data is adjusted taking into account the real mass of the product consumed by the volunteer.

В завершении экспериментов оценивалось отклонение значения количества воды, поступившей с пищей в организм человека, полученного с использованием способа в соответствии с настоящим изобретением, относительно этого же показателя, вычисленного контрольным способом.At the end of the experiments, the deviation of the value of the amount of water supplied with food to the human body obtained using the method in accordance with the present invention was estimated relative to the same indicator calculated by the control method.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Испытательный тест со смешанной пищевой нагрузкой. Волонтер мужчина 58 лет, рост 174 см, вес 84 кг.Mixed food test test. Volunteer male 58 years old, height 174 cm, weight 84 kg.

Состав пищевой нагрузки:The composition of the food load:

карбонат варено-копченый - 100 г;cooked smoked carbonate - 100 g;

батон нарезной - 54 г;rifled long loaf - 54 g;

масло сливочное - 20 г;butter - 20 g;

кофе - 150 мл, в том числе сахар - 10 г. coffee - 150 ml, including sugar - 10 g.

Расчет количества воды, содержащейся в пище, приведен ниже в таблице 1.The calculation of the amount of water contained in food is given below in table 1.

Результаты тестаTest results

Количество воды в пищевой нагрузке, определенное контрольным методом, составило 230,1 мл.The amount of water in the food load, determined by the control method, was 230.1 ml.

Расчетное значение количества глюкозы, поступившей в кровь человека в результате приема пищи, составило 205,6 ммоль (или 37,0 г).The estimated value of the amount of glucose that entered the human blood as a result of eating was 205.6 mmol (or 37.0 g).

Количество воды, поступившей с пищей в организм человека и определенное в соответствии с настоящим изобретением, равно 223,7 мл.The amount of water supplied with food to the human body and determined in accordance with the present invention is 223.7 ml.

Относительная погрешность определения количества воды, поступившей с пищей в организм человека, составила 2,8%.The relative error in determining the amount of water received with food in the human body was 2.8%.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Испытательный тест со смешанной пищевой нагрузкой. Волонтер женщина 22 года, рост 162 см, вес 53 кг.Mixed food test test. Volunteer woman 22 years old, height 162 cm, weight 53 kg.

Состав пищевой нагрузки:The composition of the food load:

котлета куриная с сыром («Киевская») - 117 г;chicken cutlet with cheese ("Kiev") - 117 g;

каша гречневая - 125 г;buckwheat porridge - 125 g;

Расчет количества воды, содержащейся в пище, приведен ниже в таблице 2.The calculation of the amount of water contained in the food is given below in table 2.

Результаты тестаTest results

Количество воды в пищевой нагрузке, определенное контрольным методом, составило 277,9 мл.The amount of water in the food load, determined by the control method, was 277.9 ml.

Расчетное значение количества глюкозы, поступившей в кровь человека в результате приема пищи, составило 221,2 ммоль (или 39,8 г).The estimated value of the amount of glucose received in the blood of a person as a result of eating was 221.2 mmol (or 39.8 g).

Количество воды, поступившей с пищей в организм человека и определенное в соответствии с настоящим изобретением, равно 240,7 мл.The amount of water supplied with food to the human body and determined in accordance with the present invention is 240.7 ml.

Относительная погрешность определения количества воды, поступившей с пищей в организм человека, составила 13,4%.The relative error in determining the amount of water received with food in the human body was 13.4%.

Проведенные испытания показали, что настоящее изобретение обеспечивает возможность инструментальной оценки количества воды, поступившей с пищей в организм человека, на основе измерения концентрации глюкозы в крови.The tests showed that the present invention provides the possibility of instrumental assessment of the amount of water received with food in the human body, based on measuring the concentration of glucose in the blood.

Способ предназначен преимущественно для определения количества воды, поступившей с пищей в организм здорового человека, и может использоваться для создания различных устройств и систем мониторинга водного баланса организма человека.The method is intended primarily to determine the amount of water received with food in the body of a healthy person, and can be used to create various devices and systems for monitoring the water balance of the human body.

Claims

1. Способ определения количества воды, поступившей с пищей в организм человека, характеризующийся тем, что
после начала приема пищи периодически через интервалы времени Δt_i, где Δt_i есть интервал времени между текущим моментом времени измерения t_i и предыдущим моментом времени измерения t_i-1, измеряют концентрацию глюкозы G_i в крови человека и за указанный интервал времени Δt_i определяют:
приращение концентрации глюкозы ΔG_i в крови;
приращение количества глюкозы ΔG(pl)_i в плазме крови;
количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани;
количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме;
количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях,
на основе чего определяют количество глюкозы ΔG(Σ)_i, поступившей в кровь человека за данный интервал времени Δt_i, как сумму упомянутого приращения количества глюкозы в плазме крови ΔG(pl)_i, упомянутого количества глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани, и упомянутого количества глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы в организме, за вычетом упомянутого количества глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях,
а о количестве воды, поступившей с пищей в организм человека к моменту времени t_i, судят как о величине, пропорциональной общему количеству глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, определяемому как сумма упомянутого количества глюкозы, поступившей в кровь человека за каждый интервал времени от первого - Δt₁ до i-го - Δt_i.1. The method of determining the amount of water received with food in the human body, characterized in that
after the start of eating, periodically at time intervals Δt _i , where Δt _i is the time interval between the current measurement time t _i and the previous measurement time t _i-1 , the glucose concentration G _i in human blood is measured and for the specified time interval Δt _i determine :
increment of glucose concentration ΔG _i in the blood;
an increase in the amount of glucose ΔG (pl) _i in the blood plasma;
the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissues;
the amount of glucose ΔG (met) _i spent on metabolic processes in the body;
the amount of glucose ΔG (tm) _i expended on metabolic processes in insulin dependent tissues,
on the basis of which the amount of glucose ΔG (Σ) _i received in human blood for a given time interval Δt _i is determined as the sum of the mentioned increment in the amount of glucose in blood plasma ΔG (pl) _i and the amount of glucose ΔG (tis) _i received in insulin dependent tissue, and said amount ΔG glucose (met) _i, expended on metabolic processes in the body, said number minus ΔG glucose (tm) _i, expended metabolic processes into insulin-dependent tissues,
and the amount of water supplied with food to the human body at time t _i is judged as a value proportional to the total amount of glucose received in human blood at time t _i , defined as the sum of the mentioned amount of glucose received in human blood for each the time interval from the first - Δt ₁ to the i-th - Δt _i .

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что упомянутый интервал времени Δt_i выбирают в диапазоне от 0,5 до 5 минут.2. The method according to p. 1, characterized in that the said time interval Δt _{i is} selected in the range from 0.5 to 5 minutes.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что упомянутый интервал времени Δt_i задают величиной постоянной.3. The method according to p. 1, characterized in that the said time interval Δt _i set constant.

4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что концентрацию глюкозы G_i в крови человека измеряют неинвазивным методом.4. The method according to p. 1, characterized in that the concentration of glucose G _i in the blood of a person is measured by a non-invasive method.

5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что упомянутое приращение количества глюкозы ΔG(pl)_i в плазме крови за интервал времени Δt_i определяют как:
ΔG(pl)_i=ΔG_i·V(pl),
где: ΔG_i - приращение концентрации глюкозы в крови, определяемое как разность между текущим значением G_i и предыдущим значением G_i-1 концентрации глюкозы в крови;
V(pl) - объем плазмы в крови человека, определяемый как:
V(pl)=K₁·P,
где: P - масса человека;
K₁ - коэффициент, характеризующий количество крови на единицу массы человека.5. The method according to p. 1, characterized in that the aforementioned increment in the amount of glucose ΔG (pl) _i in blood plasma over a time interval Δt _i is defined as:
_{_{ΔG (pl) i = ΔG i}} · V (pl),
where: ΔG _i is the increment of glucose concentration in the blood, defined as the difference between the current value of G _i and the previous value G _{i-1 of the} concentration of glucose in the blood;
V (pl) is the plasma volume in human blood, defined as:
V (pl) = K ₁ · P,
where: P is the mass of the person;
K ₁ - coefficient characterizing the amount of blood per unit mass of a person.

6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что упомянутое количество глюкозы ΔG(tis)_i, поступившей в инсулин зависимые ткани за интервал времени Δt_i, определяют как:
ΔG(tis)_i=V(tis)_i·Δt_i·K_P,
где: V(tis)_i - скорость захвата глюкозы инсулин зависимыми тканями для момента времени t_i, определяемая в зависимости от концентрации глюкозы в крови G_i по графику на Фиг. 2;
K_P - коэффициент, учитывающий массу человека и равный P/70, где P - масса человека, в кг.6. The method according to p. 1, characterized in that the said amount of glucose ΔG (tis) _i , received in insulin-dependent tissues for a time interval Δt _i , is defined as:
ΔG (tis) _i = V (tis) _i · Δt _i · K _P ,
where: V (tis) _i is the rate of glucose uptake of insulin by dependent tissues for time t _i , determined as a function of blood glucose concentration G _i according to the graph in FIG. 2;
K _P - coefficient taking into account the mass of a person and equal to P / 70, where P - mass of a person, in kg.

7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что упомянутое количество глюкозы ΔG(met)_i, израсходованной на метаболические процессы за интервал времени Δt_i, определяют как:
ΔG(met)_i=K₂·Δt_i·P;
где: P - масса человека;
K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу массы человека.7. The method according to p. 1, characterized in that the said amount of glucose ΔG (met) _i consumed in metabolic processes over a time interval Δt _i is defined as:
ΔG (met) _i = K ₂ · Δt _i · P;
where: P is the mass of the person;
K ₂ is a coefficient characterizing the amount of glucose consumed to ensure metabolic processes in the human body per unit time per unit mass of a person.

8. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что упомянутое количество глюкозы ΔG(tm)_i, израсходованной на метаболические процессы в инсулин зависимых тканях за интервал времени Δt_i, определяют как:
ΔG(tm)_i=K₂·K₃·Δt_i·P,
где: P - масса человека;
K₂ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения в организме человека метаболических процессов в единицу времени на единицу массы человека;
K₃ - коэффициент, характеризующий количество глюкозы, расходуемой для обеспечения метаболических процессов в инсулин зависимых тканях организма человека в единицу времени на единицу массы человека.8. The method according to p. 1, characterized in that the said amount of glucose ΔG (tm) _i expended on metabolic processes in insulin-dependent tissues for a time interval Δt _i is defined as:
ΔG (tm) _i = K ₂ · K ₃ · Δt _i · P,
where: P is the mass of the person;
K ₂ is a coefficient characterizing the amount of glucose consumed to ensure metabolic processes in the human body per unit time per unit mass of a person;
K ₃ - coefficient characterizing the amount of glucose spent to ensure metabolic processes in insulin-dependent tissues of the human body per unit time per unit mass of a person.

9. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что коэффициент пропорциональности, связывающий определяемое количество воды, поступившей с пищей в организм человека к моменту времени t_i, с общим количеством глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, выбирают равным:
K_w=K_wl·K_wg·K_ws,
где: K_wl - коэффициент пропорциональности между количеством глюкозы, в целом поступившей в организм человека, и количеством глюкозы, поступившей в кровь человека, в результате приема пищи, учитывающий количество глюкозы, задержанной печенью;
K_wg - коэффициент пропорциональности между количеством всасываемой кишечником воды и количеством поступающей в организм глюкозы в результате приема пищи;
K_ws - коэффициент пропорциональности, определяющий долю воды, содержащейся в поступающей в организм человека пище.9. The method according to p. 1, characterized in that the proportionality coefficient linking the determined amount of water received with food to the human body at time t _i , with the total amount of glucose received in the blood of a person at time t _i , is chosen equal to:
K _w = K _wl · K _wg · K _ws ,
where: K _wl is the coefficient of proportionality between the amount of glucose received in the human body as a whole and the amount of glucose received in the human blood as a result of food intake, taking into account the amount of glucose delayed by the liver;
K _wg is the coefficient of proportionality between the amount of water absorbed by the intestine and the amount of glucose entering the body as a result of eating;
K _ws - proportionality coefficient that determines the proportion of water contained in the food entering the human body.

10. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что коэффициент пропорциональности K_wl между количеством глюкозы, в целом поступившей в организм человека, и количеством глюкозы, поступившей в кровь человека, в результате приема пищи, выбирают в диапазоне от 1,4 до 1,8.10. The method according to p. 9, characterized in that the proportionality coefficient K _wl between the amount of glucose received in the human body as a whole and the amount of glucose received in the human blood as a result of food intake is selected in the range from 1.4 to 1 ,8.

11. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что при определении количества воды, поступившей с пищей в организм человека к моменту времени t_i, в мл и количества глюкозы, поступившей в кровь человека к моменту времени t_i, в ммоль коэффициент пропорциональности K_wg между количеством всасываемой кишечником воды и количеством поступающей в организм глюкозы в результате приема пищи выбирают в диапазоне от 3,6 мл/ммоль до 4,7 мл/ммоль.11. The method according to p. 9, characterized in that when determining the amount of water received with food in the human body at time t _i , in ml and the amount of glucose received in human blood at time t _i , in mmol, the proportionality coefficient K _wg between the amount of water absorbed by the intestine and the amount of glucose entering the body as a result of food intake is selected in the range from 3.6 ml / mmol to 4.7 ml / mmol.

12. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что коэффициент пропорциональности K_ws, определяющий долю воды, содержащейся в поступающей в организм человека пище, выбирают в диапазоне от 0,14 до 0,18. 12. The method according to p. 9, characterized in that the proportionality coefficient K _ws , which determines the proportion of water contained in the food entering the human body, is selected in the range from 0.14 to 0.18.