基于太赫兹增强的无创血糖检测探头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医学检测领域，是一种可实现快速、准确测量人体血糖的无创血糖检测探头。
【背景技术】
[0002]糖尿病是当前威胁全球人类健康的最重要的慢性非传染性疾病之一，根据国际糖尿病联盟的最新统计，全球糖尿病患者人数已达3.82亿，其中我国糖尿病患者人数高达
1.14亿。糖尿病的危害巨大，除了难以彻底根治外，糖尿病所引起的严重的并发症如糖尿病肾病、糖尿病性白内障、糖尿病足等严重地威胁着患者的健康和生命安全。对于糖尿病患者，控制血糖是目前唯一有效的治疗手段。所以人体血糖的准确检测是十分有必要的，从而使得血糖测量设备成为每一个糖尿病患者必备的医疗产品，而血糖测量探头是血糖测量设备最核心的部件。
[0003]传统的血糖测量通常是采用入侵型测量法，即采集患者的血液并通过葡萄糖氧化酶试纸与血液的反应实现对血糖的测量。采用入侵型测量方法采集患者血样，不但给患者带来了麻烦和痛苦并且加大了患者的感染风险。另外，入侵型测量方法每次进行血糖测量均需消耗葡萄糖氧化酶试纸，这也大大提高了血糖测量的成本。为克服入侵式血糖测量技术的缺陷，无创血糖技术应运而生。目前，无创血糖测量技术可分为间接推测法和间接测量法两种。
[0004]间接推测法即利用人体的体征如体温等，并利用能量守恒原理推测人体的代谢速度从而实现对人体血糖的间接推测。事实上，人体的代谢速度与人体的体质、外界的环境等诸多因素有关，从而极大地提高了推算人体代谢速度的难度和降低了推算准确性。所以间接推测法难以实现对人体血糖的准确推测。
[0005]间接测量法则是通过测量人体眼泪、唾液、汗液或皮下组织液中的葡萄糖浓度，并利用人体体液或组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度的相关关系实现对人体血糖的间接测量。由于人体皮下组织液中的葡萄糖浓度与人体血糖相关性最高，所以目前主流的无创血糖测量方法均是基于人体皮下组织液葡萄糖含量的测量。
[0006]目前可实现皮下组织液中葡萄糖浓度测量的方法主要有两种:光谱法、电化学法。由于光谱法涉及到光谱分析，虽然这一方法的精度较高但是整个探测系统的复杂度非常高且价格昂贵，这对无创血糖测量设备的普及是非常不利的。而电化学方法由于其结构简单、制作方便，极大地降低了无创血糖测量的成本。电化学方法的核心是通过反离子电渗透抽取人体皮下组织液并对皮下组织液中的葡萄糖浓度进行测量。但是通常皮下组织液中的葡萄糖浓度极低，仅为血糖浓度的千分之一，所以电化学法的测量精度受到了极大的限制。本发明利用人体中水分子对太赫兹信号的强烈吸收作用，采用独特的太赫兹反离子渗透增强阵列设计实现了对提取后待测量的人体皮下组织液中的葡萄浓度的增强，从而有效提高了电化学法血糖测量的精度，实现了低成本的无创血糖测量。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是以无创的方式，通过电化学传感器将人体的血糖信息转化为电流信号，进而通过本发明所述的DSP微处理器将其转化成与人体血糖存在精确一一对应关系的电压信号。
[0008]为达到上述目的，本发明将太赫兹反离子渗透增强阵列集成在电化学传感器上以解决传统无创血糖探头测量样本中葡萄糖浓度过低导致的信号微弱、无法精确测量的问题。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0010]—种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，包含两个相同的探测模块和一个DSP微处理器。每一个探测模块包含一个电化学传感器和一个太赫兹反粒子渗透增强阵列。另夕卜，通过高分子聚合物外壳将探测模块和DSP微处理器固定。
[0011]本发明所述两个探测模块之间的电压差可形成对皮下组织液中葡萄糖的反离子电渗透抽取从而提供血糖测量所需的样本。另外，本发明所述两个探测模块中均包含有电化学传感器，从而使得所述两个探测模块所得到的测量结果可以进行相互对比矫正以提高探测精度。
[0012]本发明所述探测模块，包含一个探测端和一个信号端。
[0013]本发明所述探测模块的探测端包含由工作电极、参比电极和对电极组成的电化学传感器，探测端与人体的皮肤接触并通过电化学传感器将人体皮下组织液中的葡萄糖浓度转化为电流信号。
[0014]本发明所述探测模块的信号端包括太赫兹反离子渗透增强阵列、两个加压电极以及三个导出电极。其中太赫兹反离子渗透增强阵列所发生的太赫兹信号传导至人体皮下组织液中会被水分子强烈吸收，从而对反离子电渗透抽取后的人体组织液中的葡萄糖浓度进行增强使其浓度升高便于探测；两个加压电极用于为本发明所述探测模块加载工作电压；三个导出电极用于导出电化学传感器所采集到的电流信号。另外，本发明所述探测模块的探测端和信号端通过高分子聚合物材料二甲基硅氧烷(PDMS)进行固定和连接。
[0015]本发明所述太赫兹反离子渗透增强阵列由3X3个太赫兹发生单元并联而成，所产生的太赫兹信号的波长在100微米到1毫米的范围内。
[0016]进一步的，本发明所述两个探测模块的探测端处于同一水平面上，这一水平面为本发明所述无创血糖检测探头的探测端。本发明所述两个探测模块的信号端处于同一水平面上，这一水平面为本发明所述无创血糖检测探头的信号端。
[0017]本发明所述无创血糖检测探头的信号端，由发明所述两个探测模块各自的信号端和DSP微处理器组成。
[0018]本发明所述无创血糖检测探头的探测端，由本发明所述两个探测模块各自的探测端组成。
[0019]本发明所述DSP微处理器与本发明所述两个探测模块信号端的加压电极和导出电极通过金属矩形波导相连，从而实现本发明所述两个探测模块之间的协同工作以及本发明所述电化学传感器与太赫兹反离子渗透增强阵列之间的协同工作。
[0020]本发明所述电化学传感器输出的电流信号被本发明所述DSP微处理器接收并处理后，将被以与人体血糖存在精确对应关系的电压信号所输出。
[0021]此外，本发明所述DSP微处理器连接有两个加压电极和两个导出电极，分别用于对本发明所述无创血糖探头加载工作电压和输出本发明所述无创血糖检测探头的血糖测量结果。
【附图说明】
[0022]图1为基于太赫兹增强的无创血糖检测探头的整体结构示意图。
[0023]图2为基于太赫兹增强的无创血糖检测探头探测端的底视图。
[0024]图3为基于太赫兹增强的无创血糖检测探头信号端的俯视图。
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