[發明專利]基于金剛石NV色心的無創量子血糖儀

在審

• 申請號: 202110447678.4
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113180652A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 崔國游;寇慶民;李立國
• 申請（專利權）人: 河南五方合創建筑設計有限公司
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;A61B5/145
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 蘇志洋

本發明提供了一種基于金剛石NV色心的無創量子血糖儀，它包括測量端、接收端、分析端、激光光照系統和微波系統；測量端為采用多個金剛石納米顆粒構造的具有多組NV色心的設備端，用于對真皮層的葡萄糖分子進行探測；所述接收端中設置與測量端中的多組NV色心建立量子糾纏態的等量NV量子位；所述微波系統用于實現對NV量子位的初始化；激光光照系統用于將NV色心初始化到0態；分析端內置處理器模塊、信號分析系統、單光子探測器(APD)和顯示設備，用于對接收端中多個NV量子位進行非破壞測量，將該變化數據轉化為血糖數據，并通過顯示設備進行顯示。該血糖儀具有無創檢測、可以連續檢測、檢測精度高、穩定性可靠的優點。

技術領域

本發明涉及醫療設備領域，具體的說，涉及了一種基于金剛石NV色心的無創量子血糖儀。

背景技術

目前市面上的血糖儀分為光電式和電極式，雖原理不同，但是都需要直接與血液接觸，也就需要采血作業，對于病患存在一定的身體壓力。

金剛石NV色心是金剛石的C晶體中由一個N原子替換掉一個C原子并且和一個空位形成一個多能級系統，從而成為一個量子位的載體。這一NV色心量子位受到弱磁場作用后會發出熒光。

磁測量技術相對于傳統的磁測量技術, 例如霍爾效應傳感器、超導量子干涉儀、磁力顯微鏡等具有諸多優勢: 工作溫度覆蓋亞開爾文到600開爾文, 空間分辨率能夠達到亞納米, 靈敏度達到納特斯拉級別, 同時對樣品本身磁場沒有任何侵擾。

近年來，對弱磁信號進行納米級分辨率、高靈敏度磁測量得到了快速發展。基于金剛石NV掃描探針的磁測量已可以達到原子級空間分辨率。

中國科學技術大學提出了一種基于NV的單電子自旋量子傳感器，可以用于測量20微米以內的電子與核子作用模式。

2019年，麻省理工學院利用CMOS技術，將微波發生器、光學濾波器和光電探測器封裝于200μmX200μm的范圍內，實現了在芯片上集成對NV進行測量和控制的基本組件。但由于在小尺度中集成組件的噪音影響，這一器件的測試精度為３２．１μＴ√Ｈｚ。人們還沒有找到一種芯片級集成并保持高精度的解決方案。

因此，金剛石NV色心經常被應用于量子精密測量領域，本申請基于人體和金剛石NV色心的特點，應用于血糖檢測中，以通過無創傷的方式解決血糖連續檢測的問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種無創檢測、連續監測、靈敏度高、穩定性可靠的基于金剛石NV色心的無創量子血糖儀。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于金剛石NV色心的無創量子血糖儀，它包括基于NV色心構建的測量端、基于NV色心構造的接收端、分析端、激光光照系統和微波系統；

所述的測量端為采用多個金剛石納米顆粒構造的具有多組NV色心的設備端，每個金剛石納米顆粒上配置一組NV色心，用于對真皮層的葡萄糖分子進行探測；

所述接收端中設置與測量端中的多組NV色心建立量子糾纏態的等量NV量子位，測量端通過量子糾纏態將信息傳遞到接收端；

所述微波系統集成于測量端，或集成于分析端并通過無線方式作用于測量端，用于實現對NV量子位的初始化；

所述激光光照系統集成于測量端，或集成于分析端并通過光纖與測量端連接，用于將NV色心初始化到 0 態；

所述分析端內置處理器模塊、信號分析系統、單光子探測器(APD)和顯示設備，所述處理器模塊通過單光子探測器(APD)和信號分析系統連接接收端，用于對接收端中多個NV量子位進行非破壞測量，進而獲取實時的變化數據，處理器模塊調用數據庫中的對照數據，將該變化數據轉化為血糖數據，并通過顯示設備進行顯示。

基上所述，所述NV色心貼近金剛石納米顆粒的表面。