[發明專利]一種在皮膚上制備超表面用于血糖檢測的方法

有效

• 申請號: 202010638269.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111657961B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 辛智青;楊艷偉;顧靈雅;劉江浩;徐英杰;劉儒平;孟祥有;張青青;胡堃;李路海
• 申請（專利權）人: 北京印刷學院
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;B41M1/12;B41M5/025
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

本發明提供一種在皮膚上制備超表面用于血糖檢測的方法，屬于柔性可穿戴電子技術和醫療健康交叉技術領域。其中，血糖檢測方法包括：預先設計具有諧振環結構的超表面，通過模擬建立血糖濃度與所述超表面的電磁吸收特性之間關系的模型；在皮膚上制備超表面；利用電磁波掃描所述皮膚上形成的超表面在不同頻率下的反射光譜，得到S11參數與所述頻率之間的關系曲線；根據所述模型以及所述關系曲線上諧振峰的頻移，以確定血糖濃度的變化。本發明實現了在皮膚上直接構筑形成與皮膚相容性好的、電磁性能穩定、血糖測試準確性高的電磁波超表面，并且，該方法可直接檢測人體的血糖濃度，無須采集人體血液，實現了真正無創地檢測人體血糖。

技術領域

本發明屬于柔性可穿戴電子技術和醫療健康交叉領域，具體涉及一種在皮膚上制備超表面用于血糖檢測的方法。

背景技術

糖尿病已成為威脅現代人健康和生命的重大慢性疾病，自我血糖監控是糖尿病管理的重要部分。目前臨床上是通過血糖儀進行手指采血來檢測血糖，給患者帶來身體疼痛、細菌感染的問題。

研究人員已經制備了可穿戴的貼片式血糖傳感器，通過對皮下組織液進行電化學測試實現微創血糖檢測，但需要用有創的方法進行多次校準。因此，開展無痛感、準確性高的無創血糖檢測技術具有重要意義。

血液中的葡萄糖濃度變化會對血液的介電特性產生影響，從而使血糖濃度表現出對電磁信號具有響應特性，這為利用電磁波實現血糖無創檢測提供了可能，其關鍵是準確測試血液的電磁特性。目前測試血液電磁常數的方法是采用同軸探頭作為傳感器，但其對血糖濃度微量的變化不敏感，使檢測準確性不高，且該方法測試對象是液體，需要進行抽血，無法實現無創血糖檢測。超表面對電磁波的相位、振幅等具有高度靈敏的響應特性和強大的操控能力，可精確反映血糖對電磁波的反射或透射特性。目前基于電磁波超表面測試血糖的研究是在特定基材上構筑超表面并在其表面沉積人體血液來測試或者將具有超表面的基材貼在皮膚上來測試，前者仍需要采集人體血液，后者在基材與皮膚之間會發生相對位移而產生電磁噪聲、降低測試的準確性。

因此，如何采用簡便快捷的方式在皮膚上直接構筑與皮膚相容性好的、性能穩定的電磁波超表面，是電磁波超表面實現人體血糖無創檢測的關鍵，這就需要開發一種新的在皮膚上制備超表面用于血糖檢測的方法。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種在皮膚上制備超表面用于血糖檢測的方法。

本發明提供一種在皮膚上制備超表面用于血糖檢測的方法，包括：

預先設計具有諧振環結構的超表面，通過模擬建立血糖濃度與所述超表面的電磁吸收特性之間關系的模型；

在皮膚上制備超表面；

利用電磁波掃描所述皮膚上形成的超表面在不同頻率下的反射光譜，得到S11參數與所述頻率之間的關系曲線；

根據所述模型以及所述關系曲線上諧振峰的頻移，以確定血糖濃度的變化。

可選的，所述諧振環結構為開口諧振環結構，所述開口諧振環結構的形狀為圓形或方形，以及，所述開口諧振環結構的線寬范圍為0.5mm～5mm，所述開口諧振環結構的開口尺寸為1mm～10mm；和/或，

所述電磁波波長為毫米波長范圍，頻率范圍為30GHz～300GHz。

可選的，所述在皮膚上制備超表面，包括：

采用預設的液態金屬粒子、預設的金屬顆粒以及預設的彈性樹脂制備可拉伸復合導電油墨；

采用絲網印刷方式將所述可拉伸復合導電油墨印刷在水轉印紙張上，干燥后對印刷在水轉印紙上的可拉伸導電油墨施加預設的處理壓力并處理預設的處理時間，使所述可拉伸復合導電油墨中的液態金屬粒子的殼破裂而流出并連接在所述金屬顆粒之間，以在所述水轉印紙張上得到超表面；