[发明专利]一种用于血糖监测的脉冲激励型无线声波传感器系统在审

专利信息
申请号: 201910808011.5 申请日: 2019-08-29
公开(公告)号: CN110501418A 公开(公告)日: 2019-11-26
发明(设计)人: 胡瑞芬;李卉艳;李光 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: G01N29/032 分类号: G01N29/032
代理公司: 33224 杭州天勤知识产权代理有限公司 代理人: 胡红娟<国际申请>=<国际公布>=<进入
地址: 310013 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 信号处理单元 信号激励单元 低血糖 葡萄糖 激励发生器 滤波放大器 声波传感器 石英晶振片 表面涂覆 病人监控 高频脉冲 激励线圈 接收线圈 可植入式 脉冲激励 射频模拟 实验操作 水凝胶膜 血糖监测 血糖检测 阻抗调节 高血糖 示波器 检测 果糖 血糖 糖尿病 预测 网络 帮助
【说明书】:

发明公开了一种用于血糖监测的脉冲激励型无线声波传感器系统,包括信号激励单元、检测单元和信号处理单元;信号激励单元包括高频脉冲激励发生器、射频模拟开关、激励线圈和阻抗调节网络;检测单元包括表面涂覆水凝胶膜的石英晶振片、接收线圈和反应容器;信号处理单元包括:滤波放大器、示波器和PC。本发明为可植入式的无线在体血糖检测提供了方法,实验操作简单,避免了果糖对葡萄糖浓度的影响,改善了选择性,有助于帮助糖尿病病人监控血糖以及预测高血糖和低血糖的病发。

技术领域

本发明涉及血糖监测技术领域,具体涉及一种用于血糖监测的脉冲激励型无线声波传感器系统。

背景技术

糖尿病是由于胰腺不能产生足够的胰岛素,或者身体的细胞对产生的胰岛素没有正确反应而产生的慢性内分泌疾病。截至2016年,全球有2.22亿人患有糖尿病,成年人糖尿病的发病率为8.5%。糖尿病患者需要定期进行手指针刺测试他们的血糖水平,以便监测他们的代谢状况并且调整他们的胰岛素摄入量。这种点采样方法具有成本高、疼痛、不便和无法实时反应血糖浓度的缺点。高血糖会导致多种并发症,如青光眼等,但危害更大的是低血糖,可能会直接导致生命危险。且实时的血糖监测有助于医生对患者的血糖状况进行判断并且进行药物的调整。

目前的血糖检测方法有较多种类。为了能够更好的应用于糖尿病患者,尽量采用连续性的葡萄糖浓度检测。尽管皮下植入是介入式,但其由于可以通过做手术将传感器植入表皮下,通过开始的一次介入,后续的测量均为不介入,也避免了频繁针刺皮肤而带来的对病人的伤害。而皮下植入中包含了聚合物法和葡萄糖酶法,大多数目前的葡萄糖测量方法利用酶葡萄糖氧化酶,因为其快速响应以及精确度高的特性。然而,当以适于连续感测的形式使用时,葡萄糖氧化酶系统表现出了酶易变性的特点导致使用时间较短和由于灭菌而导致酶制剂价格昂贵等问题,这导致了对结合和检测葡萄糖的合成化学配体的研究。在水性介质中结合葡萄糖时,最佳使用基于苯硼酸的配体。因为聚合物法具有较易获取,成本低廉,易于灭菌,且因为聚合物法采用的水凝胶,有较好的可逆性,能够多次使用,这均为基于聚合物的葡萄糖传感器的推广提供的很大的可能。

利用硼酸能够与顺式二醇形成可逆的共价键的特性,可以采用3-丙烯酰胺基苯基硼酸(3-APB)构建的水凝胶在葡萄糖溶液中,硼酸和葡萄糖分子结合,进行可逆反应,该可逆反应使得3-APB从未解离态变成解离态,在可逆反应趋向平衡的过程中,葡萄糖溶液中解离态的3-APB不断增多,即水凝胶离子化的程度增大,直至达到平衡。因为未解离态的APB疏水性强,然而与此同时解离态的APB亲水性增强,所以凝胶表现出吸水膨胀的特性,且随3-APB含量的增加,水凝胶的吸水膨胀性增强,水凝胶的厚度明显增大。当溶液中的葡萄糖浓度增大,水凝胶的吸水膨胀更明显,厚度也会不一样。因此,选择3-APB作为葡萄糖传感器的敏感因子,可以通过传感器检测其粘弹性变化来判断葡萄糖溶液的浓度。但是3-APB与果糖的结合能力远远大于葡萄糖,所以会导致其实际应用时的测量结果失真。

水凝胶的检测方法是使用响应于粘弹性溶液的声波传感器,声波传感器包括在粘弹性溶液中受激振动的谐振晶片。谐振晶片的振动频率/振动幅值/振动耗散系数变化是由于溶液粘度变化由于溶液化学变化引发的粘度变化。

QCM(石英晶体微天平)的测量原理是基于压电效应,当QCM的电极与待测物质相接触时,待测物质的性质(如质量、粘度、密度等)就会改变QCM的谐振频率,QCM谐振频率的变化与待测物质的质量成线性关系,因而可通过谐振频率的变化测得待测物质的变化。

目前QCM传感器检测方法的研究主要集中在气相和液相稳定检测装置的设计方面,这些装置方法存在QCM灵敏度和工作频率受到表面金属电极特性影响而降低、表面修饰受限等问题。现有有线QCM的结构无法满足植入式血糖监测的需求。

发明内容

针对QCM存在的上述问题,本发明提供了一种用于血糖监测的脉冲激励型无线声波传感器系统,设备简易、操作方便,可实现灵敏、准确的血糖监测,解决了声波传感器的信噪比低、选择性差的问题。

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