Načelo mjerenja ugradbenih senzora

Napisao izv. prof. dr. sc. Sorin Ioacara Provjereni izvori Ažurirano: 7. rujna 2026. 7 min čitanja

Ugradbeni senzor uopće ne koristi enzim. Glukozu mjeri svjetlošću. Molekule pokazatelji hvataju glukozu i zatim je otpuštaju. Svjetlost koju odaju (fluorescencija) jača je što je glukoze više.

fluorescencija
kako mjeri glukozu, bez enzima
do 1 godine
koliko senzor traje pod kožom
bez baterije
ugradak se napaja izvana

Kako ugradbeni senzor mjeri razinu glukoze u krvi?

Ugradbeni senzor malen je valjak, otprilike veličine pola šibice, koji liječnik postavlja pod kožu, uglavnom u nadlakticu. Zahvat je brz i izvodi se pod mjesnom anestezijom (lidokain). Kad je jednom smješten pod kožom, senzor je okružen međustaničnom tekućinom. U toj tekućini mjeri koncentraciju glukoze, bez izravne veze s krvnim žilama.

Vanjsko kućište senzora nosi tanak sloj poroznog polimera. Glukoza iz međustanične tekućine slobodno ulazi u taj sloj i izlazi iz njega, pa količina glukoze u vanjskoj ovojnici izbliza prati onu u okolnom tkivu. U valjku su smješteni malen izvor svjetlosti, svjetlosni detektori i senzor temperature. Svakih nekoliko minuta uređaj se probudi na djelić sekunde. Upali svjetlost, očita odgovor polimernog sloja, proslijedi ga i zatim ponovno utone u mirovanje [1].

Koju tehnologiju ugradbeni senzor koristi za otkrivanje glukoze?

Ugradbeni senzor koristi optičku tehnologiju koja se temelji na fluorescenciji. Razlikuje se od enzimske, električne tehnologije običnih (transkutanih) senzora. U polimernoj su ovojnici usidrene molekule pokazatelji, građene oko skupina borne kiseline. Te se skupine povratno i probirljivo vežu na molekule glukoze i zatim ih ponovno puštaju, bez da ih mijenjaju [2].

Kad se glukoza veže, optičko ponašanje molekule pokazatelja se mijenja. Malen izvor svjetlosti u senzoru šalje zraku u polimerni sloj. Molekule pokazatelji odgovaraju odašiljanjem vlastite svjetlosti, ali druge boje (valne duljine). Ta se pojava naziva fluorescencija. Što više molekula pokazatelja ima vezanu glukozu, to je svjetlost koju odašilju jača. Detektor u senzoru mjeri tu jakost i pretvara je u koncentraciju glukoze. Tvari poput paracetamola ili vitamina C ne utječu na rezultat jer se ovdje ne odvija enzimska reakcija, kao što pokazuje slika ispod [3].

Slika 1

Kako ugradbeni senzor procjenjuje glukozu

  1. 1. korakGlukoza se veže na molekulu pokazateljaSkupine borne kiseline u polimernoj ovojnici povratno vežu glukozu, a zatim je ponovno puštaju, bez da je mijenjaju.
  2. 2. korakUključuje se izvor svjetlostiZraka poslana iz unutrašnjosti senzora stiže do molekula pokazatelja.
  3. 3. korakMolekule odgovaraju drugom bojomOne odašilju vlastitu svjetlost, druge valne duljine. Ta se pojava naziva fluorescencija.
  4. 4. korakJakost postaje vrijednostŠto više molekula ima vezanu glukozu, to je odaslana svjetlost jača, a detektor je pretvara u koncentraciju.
Mjerenje je optičko, a ne enzimsko [2]. Senzor ne troši glukozu, nego je samo uhvati i zatim pusti. Paracetamol i vitamin C ne utječu na rezultat jer se ovdje ne odvija enzimska reakcija [3].

Što se u ugradbenom senzoru događa kad se razina glukoze promijeni?

Kako koncentracija glukoze u međustaničnoj tekućini raste, sve više molekula glukoze ulazi u polimerni sloj i veže se na molekule pokazatelje. Posljedica je jača fluorescentna svjetlost pri svakom mjerenju. Kad koncentracija glukoze padne, glukoza se odvaja od molekula pokazatelja i napušta sloj, a fluorescentna svjetlost slabi. Vezanje i otpuštanje odvijaju se brzo i neprekidno, pa svjetlosni signal prati promjene u tkivu [2] [4].

Sam sirovi svjetlosni signal ipak nije dovoljan. Senzor istodobno mjeri i mjesnu temperaturu jer temperatura utječe i na svjetlost poslanu prema molekulama pokazateljima i na fluorescenciju koju one vraćaju [1]. Referentni kanal (kontrolno mjerenje) provjerava koliko je ta poticajna svjetlost zapravo jaka. Programska podrška uzima u obzir i vrijeme proteklo od ugradnje te sporu razgradnju molekula pokazatelja izloženih svjetlosti. Sve to zajedno daje ispravljenu vrijednost mjesne koncentracije glukoze [4].

Kako ugradbeni senzor izmjerenu vrijednost šalje prema van?

Ugrađeni senzor nema bateriju i ne odašilje neprekidno vlastiti radijski signal. Dio koji se nosi na koži, smješten izravno iznad ugratka, sadrži zavojnicu koja svakih nekoliko minuta stvara magnetsko polje (NFC). To polje prolazi kroz kožu i senzor napaja manje od sekunde. Ostatak vremena senzor miruje [1].

Podaci putuju kroz isto magnetsko polje. Senzor polje neznatno mijenja, a dio na koži te promjene očitava i tako dobiva jakost sirovog svjetlosnog signala zajedno s izmjerenom temperaturom. Iz tog signala vanjski dio izračunava ispravljenu koncentraciju glukoze, pohranjuje je mjesno i putem Bluetootha šalje aplikaciji na tvom telefonu [2] [5]. Magnetsko polje djeluje samo na vrlo maloj udaljenosti. Bez ispravno postavljenog dijela na koži senzor se ne može uključiti niti se s njim može razgovarati.

Troši li ugradbeni senzor glukozu dok je mjeri?

Ne. Molekule pokazatelji u ugradbenom senzoru vežu glukozu i zatim je puštaju, bez da je razgrađuju i bez da je pretvaraju u nešto drugo. To se naziva afinitetno mjerenje, dakle mjerenje povratnim privlačenjem, a količina glukoze u tkivu ostaje nepromijenjena. Ono što senzor očitava zapravo je ravnoteža između toga koliko je molekula glukoze u danom trenutku vezano na molekule pokazatelje [6].

Uobičajeni senzori, koji se nose na koži, rade drukčije. Oslanjaju se na enzim, glukoza oksidazu, koji glukozu razgrađuje na površini elektrode i stvara električnu struju razmjernu koncentraciji glukoze. Potrošena je količina neznatna i ne mijenja tvoju glukozu u krvi, ali reakcija ovisi o prisutnosti kisika i postupno troši enzim. Glavna je prednost afinitetnog mjerenja njegova dugoročna postojanost, koja današnjim modelima ugradbenih senzora omogućuje rad do godinu dana [7].

Sudjeluje li dio koji se nosi na koži u mjerenju glukoze?

Samo otkrivanje glukoze u cijelosti se odvija u ugrađenom senzoru jer su ondje polimerni sloj s molekulama pokazateljima, izvor svjetlosti i detektori. Dio koji se nosi na koži nikad ne dolazi u dodir s međustaničnom tekućinom, pa sam ne otkriva glukozu [2]. Ipak, prikazanu vrijednost izračunava iz signala koji prima od ugratka, pa sustav bez njega ne može raditi.

Vanjski dio:

  • napaja senzor;
  • pokreće svako mjerenje;
  • prima sirovi signal;
  • izračunima i ispravcima pretvara ga u koncentraciju glukoze;
  • pohranjuje očitanja;
  • upozorava te vibracijom kad je potrebno;
  • šalje podatke na tvoj telefon [5].

Ako ga skineš, senzor ostaje na mjestu i neoštećen, ali se očitanja ne bilježe dok ga ne vratiš, ispravno smještenog iznad ugratka. Vanjski se dio sustava za trajno praćenje glukoze naziva odašiljač.

Zaključci

  • Ugradbeni senzor malen je valjak koji liječnik postavlja pod kožom, pod mjesnom anestezijom (lidokain), a glukozu mjeri u međustaničnoj tekućini [8].
  • Mjerenje je optičko: molekule pokazatelji s bornom kiselinom povratno vežu glukozu i odašilju fluorescentnu svjetlost koja je jača što je koncentracija glukoze viša [2] [4].
  • Enzimske reakcije nema, pa paracetamol i vitamin C ne iskrivljuju rezultat [3].
  • Ugradak nema bateriju. Dio na koži (odašiljač) napaja ga magnetskim poljem, izračunava vrijednost i šalje je na tvoj telefon putem Bluetootha [1] [5].
  • Glukoza se samo veže, nikad ne troši, a ta dugoročna postojanost senzoru omogućuje rad do godinu dana [6] [7].

Moglo bi te zanimati i

Druge stranice o osnovama tehnologije senzora glukoze.

Pojmovi iz pojmovnika korišteni ovdje

Literatura

  1. DeHennis A, Getzlaff S, Grice D, Mailand M. An NFC-Enabled CMOS IC for a Wireless Fully Implantable Glucose Sensor. IEEE J Biomed Health Inform. 2016;20(1):18-28. PubMed
  2. Mortellaro M, DeHennis A. Performance characterization of an abiotic and fluorescent-based continuous glucose monitoring system in patients with type 1 diabetes. Biosens Bioelectron. 2014;61:227-231. PubMed
  3. Lorenz C, Sandoval W, Mortellaro M. Interference Assessment of Various Endogenous and Exogenous Substances on the Performance of the Eversense Long-Term Implantable Continuous Glucose Monitoring System. Diabetes Technol Ther. 2018;20(5):344-352. PubMed
  4. Wang X, Mdingi C, DeHennis A, Colvin AE. Algorithm for an implantable fluorescence based glucose sensor. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2012;2012:3492-3495. PubMed
  5. Deiss D, Szadkowska A, Gordon D, Mallipedhi A, Schütz-Fuhrmann I, Aguilera E, et al. Clinical Practice Recommendations on the Routine Use of Eversense, the First Long-Term Implantable Continuous Glucose Monitoring System. Diabetes Technol Ther. 2019;21(5):254-264. PubMed
  6. Nan K, Jiang YN, Li M, Wang B. Recent Progress in Diboronic-Acid-Based Glucose Sensors. Biosensors (Basel). 2023;13(6):618. PubMed
  7. Bailey TS, Liljenquist DR, Denham DS, Brazg RL, Ioacara S, Masciotti J, et al. Evaluation of Accuracy and Safety of the 365-Day Implantable Eversense Continuous Glucose Monitoring System: The ENHANCE Study. Diabetes Technol Ther. 2025;27(5):407-411. PubMed
  8. Dehennis A, Mortellaro MA, Ioacara S. Multisite Study of an Implanted Continuous Glucose Sensor Over 90 Days in Patients With Diabetes Mellitus. J Diabetes Sci Technol. 2015;9(5):951-956. PubMed