基于太赫茲增強的無創(chuàng)血糖檢測探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學檢測領(lǐng)域，是一種可實現(xiàn)快速、準確測量人體血糖的無創(chuàng)血糖檢測探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]糖尿病是當前威脅全球人類健康的最重要的慢性非傳染性疾病之一，根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟的最新統(tǒng)計，全球糖尿病患者人數(shù)已達3.82億，其中我國糖尿病患者人數(shù)高達
1.14億。糖尿病的危害巨大，除了難以徹底根治外，糖尿病所引起的嚴重的并發(fā)癥如糖尿病腎病、糖尿病性白內(nèi)障、糖尿病足等嚴重地威脅著患者的健康和生命安全。對于糖尿病患者，控制血糖是目前唯一有效的治療手段。所以人體血糖的準確檢測是十分有必要的，從而使得血糖測量設(shè)備成為每一個糖尿病患者必備的醫(yī)療產(chǎn)品，而血糖測量探頭是血糖測量設(shè)備最核心的部件。
[0003]傳統(tǒng)的血糖測量通常是采用入侵型測量法，即采集患者的血液并通過葡萄糖氧化酶試紙與血液的反應(yīng)實現(xiàn)對血糖的測量。采用入侵型測量方法采集患者血樣，不但給患者帶來了麻煩和痛苦并且加大了患者的感染風險。另外，入侵型測量方法每次進行血糖測量均需消耗葡萄糖氧化酶試紙，這也大大提高了血糖測量的成本。為克服入侵式血糖測量技術(shù)的缺陷，無創(chuàng)血糖技術(shù)應(yīng)運而生。目前，無創(chuàng)血糖測量技術(shù)可分為間接推測法和間接測量法兩種。
[0004]間接推測法即利用人體的體征如體溫等，并利用能量守恒原理推測人體的代謝速度從而實現(xiàn)對人體血糖的間接推測。事實上，人體的代謝速度與人體的體質(zhì)、外界的環(huán)境等諸多因素有關(guān)，從而極大地提高了推算人體代謝速度的難度和降低了推算準確性。所以間接推測法難以實現(xiàn)對人體血糖的準確推測。
[0005]間接測量法則是通過測量人體眼淚、唾液、汗液或皮下組織液中的葡萄糖濃度，并利用人體體液或組織液中葡萄糖濃度與血液中葡萄糖濃度的相關(guān)關(guān)系實現(xiàn)對人體血糖的間接測量。由于人體皮下組織液中的葡萄糖濃度與人體血糖相關(guān)性最高，所以目前主流的無創(chuàng)血糖測量方法均是基于人體皮下組織液葡萄糖含量的測量。
[0006]目前可實現(xiàn)皮下組織液中葡萄糖濃度測量的方法主要有兩種:光譜法、電化學法。由于光譜法涉及到光譜分析，雖然這一方法的精度較高但是整個探測系統(tǒng)的復雜度非常高且價格昂貴，這對無創(chuàng)血糖測量設(shè)備的普及是非常不利的。而電化學方法由于其結(jié)構(gòu)簡單、制作方便，極大地降低了無創(chuàng)血糖測量的成本。電化學方法的核心是通過反離子電滲透抽取人體皮下組織液并對皮下組織液中的葡萄糖濃度進行測量。但是通常皮下組織液中的葡萄糖濃度極低，僅為血糖濃度的千分之一，所以電化學法的測量精度受到了極大的限制。本發(fā)明利用人體中水分子對太赫茲信號的強烈吸收作用，采用獨特的太赫茲反離子滲透增強陣列設(shè)計實現(xiàn)了對提取后待測量的人體皮下組織液中的葡萄濃度的增強，從而有效提高了電化學法血糖測量的精度，實現(xiàn)了低成本的無創(chuàng)血糖測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是以無創(chuàng)的方式，通過電化學傳感器將人體的血糖信息轉(zhuǎn)化為電流信號，進而通過本發(fā)明所述的DSP微處理器將其轉(zhuǎn)化成與人體血糖存在精確一一對應(yīng)關(guān)系的電壓信號。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明將太赫茲反離子滲透增強陣列集成在電化學傳感器上以解決傳統(tǒng)無創(chuàng)血糖探頭測量樣本中葡萄糖濃度過低導致的信號微弱、無法精確測量的問題。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0010]—種基于太赫茲增強的無創(chuàng)血糖檢測探頭，包含兩個相同的探測模塊和一個DSP微處理器。每一個探測模塊包含一個電化學傳感器和一個太赫茲反粒子滲透增強陣列。另夕卜，通過高分子聚合物外殼將探測模塊和DSP微處理器固定。
[0011]本發(fā)明所述兩個探測模塊之間的電壓差可形成對皮下組織液中葡萄糖的反離子電滲透抽取從而提供血糖測量所需的樣本。另外，本發(fā)明所述兩個探測模塊中均包含有電化學傳感器，從而使得所述兩個探測模塊所得到的測量結(jié)果可以進行相互對比矯正以提高探測精度。
[0012]本發(fā)明所述探測模塊，包含一個探測端和一個信號端。
[0013]本發(fā)明所述探測模塊的探測端包含由工作電極、參比電極和對電極組成的電化學傳感器，探測端與人體的皮膚接觸并通過電化學傳感器將人體皮下組織液中的葡萄糖濃度轉(zhuǎn)化為電流信號。
[0014]本發(fā)明所述探測模塊的信號端包括太赫茲反離子滲透增強陣列、兩個加壓電極以及三個導出電極。其中太赫茲反離子滲透增強陣列所發(fā)生的太赫茲信號傳導至人體皮下組織液中會被水分子強烈吸收，從而對反離子電滲透抽取后的人體組織液中的葡萄糖濃度進行增強使其濃度升高便于探測；兩個加壓電極用于為本發(fā)明所述探測模塊加載工作電壓；三個導出電極用于導出電化學傳感器所采集到的電流信號。另外，本發(fā)明所述探測模塊的探測端和信號端通過高分子聚合物材料二甲基硅氧烷(PDMS)進行固定和連接。
[0015]本發(fā)明所述太赫茲反離子滲透增強陣列由3X3個太赫茲發(fā)生單元并聯(lián)而成，所產(chǎn)生的太赫茲信號的波長在100微米到1毫米的范圍內(nèi)。
[0016]進一步的，本發(fā)明所述兩個探測模塊的探測端處于同一水平面上，這一水平面為本發(fā)明所述無創(chuàng)血糖檢測探頭的探測端。本發(fā)明所述兩個探測模塊的信號端處于同一水平面上，這一水平面為本發(fā)明所述無創(chuàng)血糖檢測探頭的信號端。
[0017]本發(fā)明所述無創(chuàng)血糖檢測探頭的信號端，由發(fā)明所述兩個探測模塊各自的信號端和DSP微處理器組成。
[0018]本發(fā)明所述無創(chuàng)血糖檢測探頭的探測端，由本發(fā)明所述兩個探測模塊各自的探測端組成。
[0019]本發(fā)明所述DSP微處理器與本發(fā)明所述兩個探測模塊信號端的加壓電極和導出電極通過金屬矩形波導相連，從而實現(xiàn)本發(fā)明所述兩個探測模塊之間的協(xié)同工作以及本發(fā)明所述電化學傳感器與太赫茲反離子滲透增強陣列之間的協(xié)同工作。
[0020]本發(fā)明所述電化學傳感器輸出的電流信號被本發(fā)明所述DSP微處理器接收并處理后，將被以與人體血糖存在精確對應(yīng)關(guān)系的電壓信號所輸出。
[0021]此外，本發(fā)明所述DSP微處理器連接有兩個加壓電極和兩個導出電極，分別用于對本發(fā)明所述無創(chuàng)血糖探頭加載工作電壓和輸出本發(fā)明所述無創(chuàng)血糖檢測探頭的血糖測量結(jié)果。
【附圖說明】
[0022]圖1為基于太赫茲增強的無創(chuàng)血糖檢測探頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為基于太赫茲增強的無創(chuàng)血糖檢測探頭探測端的底視圖。
[0024]圖3為基于太赫茲增強的無創(chuàng)血糖檢測探頭信號端的俯視圖。
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