[發(fā)明專利]基于光纖表面等離子共振的人體葡萄糖濃度連續(xù)監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010153400.8
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101819136A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 栗大超;伍鵬;劉同坤;徐可欣
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/41;C03C25/48
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種人體葡萄糖濃度連續(xù)監(jiān)測裝置。特別是涉及一種包括有光源、光纖耦合器、光纖SPR探頭、光譜儀以及計(jì)算機(jī)的基于光纖表面等離子共振的人體葡萄糖濃度連續(xù)監(jiān)測裝置。?

背景技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，飲食結(jié)構(gòu)的變化以及生活方式的改變，人口老齡化以及肥胖發(fā)生率的增加，糖尿病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢。連續(xù)血糖監(jiān)測對糖尿病診治的重要意義越來越被人們所認(rèn)識(shí)。如果能對患者進(jìn)行無痛而又不間斷的連續(xù)血糖監(jiān)測，提供更為密切的血糖漂移變化的數(shù)據(jù)，就能夠反映患者的血糖“全貌”，測量出那些被忽略的血糖信息，揭示出隱藏的血糖狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)那些無自覺癥狀的反復(fù)低血糖發(fā)作、黎明現(xiàn)象和高血糖的峰值等，為擬定更加合理、個(gè)體化的降糖治療方案，提供有價(jià)值的臨床依據(jù)，從而更好地指導(dǎo)糖尿病的治療。?

血糖監(jiān)測過程中所使用的血糖檢測技術(shù)，按其對機(jī)體的創(chuàng)傷程度可分為有創(chuàng)、無創(chuàng)和微創(chuàng)檢測。有創(chuàng)是指檢測過程中觸及血管與神經(jīng)造成傷口并引發(fā)痛感；無創(chuàng)是指對機(jī)體沒有任何損傷；微創(chuàng)是指雖有小的創(chuàng)傷，但未觸及血管與神經(jīng)，患者無痛苦。?

有創(chuàng)血糖監(jiān)測多采用靜脈抽血和快速指尖末梢血來檢測血糖。由于檢測方法的限制，血糖監(jiān)測只能在孤立的時(shí)間點(diǎn)完成，其結(jié)果反映的是一天中某幾個(gè)時(shí)刻的瞬間血糖，瞬間血糖值受運(yùn)動(dòng)、飲食、藥物、情緒波動(dòng)等諸多因素的影響，存在著一定的片面性和不準(zhǔn)確性。而且多次抽血不僅消耗大量試紙，也給患者帶來一定的心理負(fù)擔(dān)。?

隨著激光及其檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，人們探索研究了多種基于光學(xué)技術(shù)的無創(chuàng)血糖檢測方法。由于除葡萄糖外，體內(nèi)的水、脂肪和其他中間代謝產(chǎn)物對光譜的吸收；體內(nèi)多變的光散射情況；以及水合作用、血流量、溫度和其他因素的變化等，無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)存在著信噪比低以及數(shù)據(jù)重現(xiàn)性、靈敏度、選擇性、對個(gè)體的適應(yīng)性等較差的問題。要真正實(shí)現(xiàn)臨床上的實(shí)際應(yīng)用，還有很長的路要走。?

微創(chuàng)血糖檢測技術(shù)既能夠最大限度地避免有創(chuàng)血糖檢測的局限，其方法較之無創(chuàng)血糖檢測又更為直接，實(shí)現(xiàn)起來也更為容易，因此受到了人們的持續(xù)關(guān)注。微創(chuàng)血糖檢測技術(shù)仍然從直接測量的角度出發(fā)，只是將測量對象由有創(chuàng)檢測的血液換成了與血液高度相關(guān)的組織液，通過微創(chuàng)傷的方法，在體或采集至體外檢測其中的葡萄糖濃度。將組織液抽取至體外檢測，需要組織液的量較大，并需要精確地知道抽取量，增加了抽取的難度；體外測量還受到外界與體內(nèi)環(huán)境差異的影響，測量誤差較大；由于儀器的限制，體外測量很難做到24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測。在體測量是將檢測裝置植入到人體體內(nèi)直接測量組織液葡萄糖濃度，彌補(bǔ)以上體外檢測的不足，具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。?

表面等離子體共振(SPR)是一種物理光學(xué)現(xiàn)象，由入射光波和金屬導(dǎo)體表面的自由電子?相互作用而產(chǎn)生。入射光線從光密介質(zhì)照射到光疏介質(zhì)，當(dāng)在入射角大于某個(gè)特定的角度(臨界角)時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。如果在兩種介質(zhì)界面之間存在厚度幾十納米的金屬薄膜，那么全反射時(shí)產(chǎn)生的倏逝波的P偏振分量將會(huì)進(jìn)入金屬薄膜，與金屬薄膜中的自由電子相互作用，激發(fā)出沿金屬薄膜表面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x子體波(SPW)。當(dāng)入射光的角度或波長到某一特定值時(shí)，入射光的大部分會(huì)轉(zhuǎn)換成SPW的能量，從而使全反射的反射光的能量突然下降，在反射譜上出現(xiàn)共振吸收峰，此時(shí)入射光的角度或波長，稱為SPR的共振角或共振波長。SPR的共振角或共振波長與金屬薄膜表面的性質(zhì)密切相關(guān)，如果在金屬薄膜表面附著被測物質(zhì)(一般為溶液或者生物分子)，會(huì)引起金屬薄膜表面折射率的變化，從而引起SPR光學(xué)信號發(fā)生改變。根據(jù)這個(gè)信號，就可以獲得組織液中葡萄糖的折射率或濃度等信息。光纖作為一種光的傳輸介質(zhì)，其結(jié)構(gòu)的特殊性決定了它適合被用于表面等離子共振傳感器的制作。全內(nèi)反射傳輸光的纖芯可以用作SPR測量時(shí)金屬薄膜的支持體，在纖芯的表面鍍上一層金屬膜，光纖就可以作為SPR測量的敏感器件。近十幾年來，許多基于光纖的SPR傳感器被研究使用。光纖SPR探頭體積小巧、便攜性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)小型化和植入式測量。但現(xiàn)階段光纖SPR測量裝置有的精度不高，無法達(dá)到測量組織液中葡萄糖濃度要求；有的穩(wěn)定性較差，不能長時(shí)間連續(xù)測量；有的由于生物兼容性等問題不能植入到人體體內(nèi)進(jìn)行測量。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種測量精度高、穩(wěn)定性好、具有生物兼容性的基于光纖表面等離子共振的人體葡萄糖濃度連續(xù)監(jiān)測裝置。?