Построение калибровочной прямой для определения уровня

XX Всероссийская дистанционная ученическая конференция
Построение калибровочной прямой для определения уровня глюкозы.
Исследование-проект.
Каштанов Федор, 10А Аэрокосмический лицей № 13, e-mail: fedor.kashtanov@yandex.ru.
Руководители проекта: Дина Леонидовна Князева, Екатерина Анатольевна Паламарчук.
Веб сайт: http://www.akl-13.com/adresnoj_auditorii/uchaschimsja/raboti_nashih_liceistov
Предмет: Биология и информатика.
План работы
1.Вступление
2.Цели и задачи
3.Главная идея
4.Описание хода работы и ее результатов
-глюкоза
-фотометрический метод анализа
-программа
-блок-схема
5.Главные выводы работы, ее назначение и применение.
6. Заключение
-Рефлексия.
-Самооценка.
Вступление
Каждый год количество зарегистрированных случаев сахарного диабета постоянно
увеличивается. В связи с этим требуется наиболее современная методика обнаружения и
отслеживания изменений данного заболевания с применением вычислительной техники.
Данная программа ориентирована на измерение концентрации глюкозы в отдельно взятом
анализе пациента с целью получения информации о его текущем состоянии и объективной
оценке.
На основе статистических данных, полученных в результате определения
концентрации глюкозы, пациенту назначается индивидуальное лечение в зависимости от его
текущего состояния и различных факторов его изменения.
В ходе выполнения работы было разработано программное обеспечение для анализа и
сопоставления данных о концентрации глюкозы в том или ином организме
Наиболее важное значение определение концентрации глюкозы в крови имеет для
диагностики и мониторирования лечения сахарного диабета – распространенного
хронического метаболического заболевания, которое поражает людей независимо от
возраста.
По последним оценкам, В России предположительная распространенность сахарного
диабета составляет 5,7 %, а численность больных — 9 миллионов человек.
По прогнозам, к 2025 году количество больных сахарным диабетом увеличится вдвое, а
к 2030 году, по расчетам Международной федерации диабета, с этим диагнозом будет 500
миллионов человек.
Опасность осложнений
В индустриально развитых странах диабет находится на 4 месте в рейтинге наиболее
частых причин смерти.
Каждый год от осложнений сахарного диабета, включая сердечно- сосудистые
заболевания, умирает 3,8 миллиона человек. Смерть по причине диабета и его осложнений
происходит каждые 10 секунд.
©Центр дистанционного образования «Эйдос», 2016 www.eidos.ru; e-mail: olimp@eidos.ru
XX Всероссийская дистанционная ученическая конференция
У больных сахарным диабетом смертность от болезней сердца и инсульта выше в 2-3
раза, слепота — в 10 раз, нефропатия — в 12-15 раз, гангрена нижних конечностей — почти
в 20 раз, чем среди населения в целом.
Важность поддержания нормального уровня глюкозы в крови.
В отличие от всех других тканей головной мозг не способен синтезировать и
депонировать глюкозу и потому всецело зависит от ее поступления из крови для обеспечения
своих энергетических нужд. Для нормального функционирования мозга необходимо
поддержание уровня глюкозы в крови на минимальном уровне — около 3,0 ммоль/л. Это
очень важно, однако надо помнить, что концентрация сахара в крови не должна быть
слишком высокой.
Глюкоза — это осмотически активное вещество. Это означает, что при возрастании ее
содержания в крови вслед за ней (в соответствии с законами осмоса) в кровь поступает вода
из тканей, что приводит к относительной дегидратации. Чтобы компенсировать этот
потенциально опасный эффект, почки начинают выводить глюкозу с мочой, когда ее уровень
превышает определенное значение, называемое почечным порогом (обычно это 10,0-11,0
ммоль/л). При этом организм теряет важный источник энергии, который представляет собой
глюкоза. Следовательно, в норме концентрация глюкозы в крови не должна превышать
пороговые значение, иначе организм будет терять важный источник энергии, но и не должна
опускаться ниже определенного уровня, обеспечивающего нормальное функционирование
головного мозга
Главная идея
1.Изучение метода наименьших квадратов.
2. Построение калибровочной прямой для определения концентрации по оптической
плотности.
3.В текущей версии программы производится анализ данных на основе определенных
массива данных. В дальнейшей версии программы планирования введения возможных
полученных данных на основе не посредственного анализа графика изменения концентрации
по оптической плотности.
4. Помощь медицинским работникам.
Почему важна глюкоза?
Глюкоза – основной энергетический компонент организма.
Глюкоза может функционировать только внутри клеток, где она играет роль источника
энергии.
В каждой клетке аэробного организма энергия запасается в результате метаболического
окисления глюкозы в присутствии кислорода до диоксида углерода (углекислого газа) и
воды. В ходе этого процесса энергия, аккумулируемая в молекуле глюкозы, используется для
образования макроэргического (энергоемкого) соединения — аденозинтрифосфата (АТФ) из
аденозиндифосфата (АДФ). Энергия, заключенная в молекуле АТФ, в дальнейшем
используется для осуществления многих биохимических реакций внутри клетки (см.рис).
Концентрация
Оптическая плотность
5 ммоль/л
10
10 ммоль/л
20
15 ммоль/л
30
Для построения калибровочной прямой мы определили оптическую плотность раствора
глюкозы, заданной концентрации.
©Центр дистанционного образования «Эйдос», 2016 www.eidos.ru; e-mail: olimp@eidos.ru
XX Всероссийская дистанционная ученическая конференция
Фотометрический метод анализа.
Фотометрический метод анализа - метод анализа, основанный на переведении
определяемого компонента в поглощающее свет соединение с последующим определением
количества этого компонента путём измерения светопоглощения раствора полученного
соединения, называется фотометрическим.
По окраске растворов окрашенных веществ можно определять концентрацию того или
иного компонента или визуально, или при помощи фотоэлементов – приборов,
превращающих световую энергию в электрическую. В соответствии с этим различают
фотометрический визуальный метод анализа, называемый часто колориметрическим, и
метод анализа с применением фотоэлементов – собственно фотометрический метод анализа.
Фотометрический метод является объективным методом, поскольку результаты его не
зависят от способностей наблюдателя, в отличие от результатов колориметрического –
субъективного метода.
Фотометрический метод анализа – один из самых старых и распространённых методов
физико-химического анализа. Его распространению способствовали сравнительная простота
необходимого оборудования, особенно для визуальных методов, высокая чувствительность и
возможность применения для определения почти всех элементов периодической системы и
большого количества органических веществ. Открытие всё новых и новых реагентов,
образующих окрашенные соединения с неорганическими ионами и органическими
веществами, делает в настоящее время применение этого метода почти неограниченным.
Фотометрический метод анализа может применяться для большого диапазона
определяемых концентраций. Его используют как для определения основных компонентов
различных сложных технических объектов с содержанием до 20 -30% определяемого
компонента, так и для определения микропримесей в этих объектах при содержании их до
10-3 – 10-4 %.
©Центр дистанционного образования «Эйдос», 2016 www.eidos.ru; e-mail: olimp@eidos.ru
XX Всероссийская дистанционная ученическая конференция
Построение калибровочной прямой необходимо для дальнейшего определения
концентрации глюкозы.
Построение прямой по точкам.
Понимая важность таких исследований, я попробовал облегчить обработку
информации путем создание программы на Паскале. Эта программа будет строить по точкам
(измерения, которые были проведены на фотометрическом аппарате) прямую и будет
показывать зависимость концентрации от оптической плотности. Эта программа написана на
основе метода наименьших квадратов, с целью уменьшения значения погрешности.
Код программы:
program mnk;
uses GraphABC;
const scale = 100;
var a,b,sx,sy,sxy,sx2,xt,yt:real;
n:integer;
begin
write('n:');
readln(n);writeln(n);
sx:=0;sy:=0;sxy:=0;sx2:=0;
for i:integer := 1 to n do
begin
write('x'+i+':');
read(xt);write(xt);
write(',y'+i+':');
readln(yt);writeln(yt);
Circle(Floor(xt*scale),Window.Height-Floor(yt*scale),2);sx:=sx+xt;
sy:=sy+yt;
sxy:=sxy+xt*yt;
sx2:=sx2+xt*xt;
end;
a:=(n*sxy-sx*sy)/(n*sx2-sx*sx);
b:=(sy-a*sx)/n;
Line(0,Window.HeightFloor(b*scale),5*scale,Window.Height+Floor(-(5*a+b)*scale));
writeln('a:'+a+',b:'+b);
end.
Эту программу использовать на Паскале ABC!
©Центр дистанционного образования «Эйдос», 2016 www.eidos.ru; e-mail: olimp@eidos.ru
XX Всероссийская дистанционная ученическая конференция
Блок – схема программы
Начало
Ввод n
Sum sx, sy, sxy, sx2 = 0
От 1 до n
Ввод x, y
Sx = Sx + x
Sy = Sy + y
Sxy = Sxy + x*y
Sx2 = Sx2 + x*x
a = (n*sxy-sx*sy) / (n*sx2-sx*sx),
b = (sy-a*sx) / n
Вывод a, b
Конец
©Центр дистанционного образования «Эйдос», 2016 www.eidos.ru; e-mail: olimp@eidos.ru
XX Всероссийская дистанционная ученическая конференция
Главные выводы работы, её назначение и применение.
Я сделал вышеописанную работу, и в дальнейшем времени я собираюсь
усовершенствовать мою программу.
Она предназначена для медицинских работников с целью уменьшения затраты времени
на обработку анализов при сдаче глюкозы пациентов.
Её можно применять в любых медицинских учреждениях, где установлены
компьютеры.
Заключение
Я работал над проектом долгое время. За это время я изучил биохимический обмен
углеводов, фотометрические методы анализа, алгоритм метода наименьших квадратов.
Работу свою оцениваю как успешно выполненную. Возникающие проблемы успешно
разрешались с помощью руководителей проекта. В дальнейшем хочу усовершенствовать
программу и доработать следующий блок программы по расчету концентрации глюкозы.
©Центр дистанционного образования «Эйдос», 2016 www.eidos.ru; e-mail: olimp@eidos.ru