[发明专利]基于光纤表面等离子共振的人体葡萄糖浓度连续监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种人体葡萄糖浓度连续监测装置。特别是涉及一种包括有光源、光纤耦合器、光纤SPR探头、光谱仪以及计算机的基于光纤表面等离子共振的人体葡萄糖浓度连续监测装置。 

背景技术

随着人们生活水平的提高，饮食结构的变化以及生活方式的改变，人口老龄化以及肥胖发生率的增加，糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。连续血糖监测对糖尿病诊治的重要意义越来越被人们所认识。如果能对患者进行无痛而又不间断的连续血糖监测，提供更为密切的血糖漂移变化的数据，就能够反映患者的血糖“全貌”，测量出那些被忽略的血糖信息，揭示出隐藏的血糖状态，发现那些无自觉症状的反复低血糖发作、黎明现象和高血糖的峰值等，为拟定更加合理、个体化的降糖治疗方案，提供有价值的临床依据，从而更好地指导糖尿病的治疗。 

血糖监测过程中所使用的血糖检测技术，按其对机体的创伤程度可分为有创、无创和微创检测。有创是指检测过程中触及血管与神经造成伤口并引发痛感；无创是指对机体没有任何损伤；微创是指虽有小的创伤，但未触及血管与神经，患者无痛苦。 

有创血糖监测多采用静脉抽血和快速指尖末梢血来检测血糖。由于检测方法的限制，血糖监测只能在孤立的时间点完成，其结果反映的是一天中某几个时刻的瞬间血糖，瞬间血糖值受运动、饮食、药物、情绪波动等诸多因素的影响，存在着一定的片面性和不准确性。而且多次抽血不仅消耗大量试纸，也给患者带来一定的心理负担。 

随着激光及其检测技术的不断发展，人们探索研究了多种基于光学技术的无创血糖检测方法。由于除葡萄糖外，体内的水、脂肪和其他中间代谢产物对光谱的吸收；体内多变的光散射情况；以及水合作用、血流量、温度和其他因素的变化等，无创血糖检测技术存在着信噪比低以及数据重现性、灵敏度、选择性、对个体的适应性等较差的问题。要真正实现临床上的实际应用，还有很长的路要走。 

微创血糖检测技术既能够最大限度地避免有创血糖检测的局限，其方法较之无创血糖检测又更为直接，实现起来也更为容易，因此受到了人们的持续关注。微创血糖检测技术仍然从直接测量的角度出发，只是将测量对象由有创检测的血液换成了与血液高度相关的组织液，通过微创伤的方法，在体或采集至体外检测其中的葡萄糖浓度。将组织液抽取至体外检测，需要组织液的量较大，并需要精确地知道抽取量，增加了抽取的难度；体外测量还受到外界与体内环境差异的影响，测量误差较大；由于仪器的限制，体外测量很难做到24小时实时监测。在体测量是将检测装置植入到人体体内直接测量组织液葡萄糖浓度，弥补以上体外检测的不足，具有非常高的应用价值。 

表面等离子体共振(SPR)是一种物理光学现象，由入射光波和金属导体表面的自由电子 相互作用而产生。入射光线从光密介质照射到光疏介质，当在入射角大于某个特定的角度(临界角)时，会发生全反射现象。如果在两种介质界面之间存在厚度几十纳米的金属薄膜，那么全反射时产生的倏逝波的P偏振分量将会进入金属薄膜，与金属薄膜中的自由电子相互作用，激发出沿金属薄膜表面传播的表面等离子体波(SPW)。当入射光的角度或波长到某一特定值时，入射光的大部分会转换成SPW的能量，从而使全反射的反射光的能量突然下降，在反射谱上出现共振吸收峰，此时入射光的角度或波长，称为SPR的共振角或共振波长。SPR的共振角或共振波长与金属薄膜表面的性质密切相关，如果在金属薄膜表面附着被测物质(一般为溶液或者生物分子)，会引起金属薄膜表面折射率的变化，从而引起SPR光学信号发生改变。根据这个信号，就可以获得组织液中葡萄糖的折射率或浓度等信息。光纤作为一种光的传输介质，其结构的特殊性决定了它适合被用于表面等离子共振传感器的制作。全内反射传输光的纤芯可以用作SPR测量时金属薄膜的支持体，在纤芯的表面镀上一层金属膜，光纤就可以作为SPR测量的敏感器件。近十几年来，许多基于光纤的SPR传感器被研究使用。光纤SPR探头体积小巧、便携性强，容易实现小型化和植入式测量。但现阶段光纤SPR测量装置有的精度不高，无法达到测量组织液中葡萄糖浓度要求；有的稳定性较差，不能长时间连续测量；有的由于生物兼容性等问题不能植入到人体体内进行测量。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量精度高、稳定性好、具有生物兼容性的基于光纤表面等离子共振的人体葡萄糖浓度连续监测装置。