[发明专利]一种在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法

说明书

本发明提供一种在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法，属于柔性可穿戴电子技术和医疗健康交叉技术领域。其中，血糖检测方法包括：预先设计具有谐振环结构的超表面，通过模拟建立血糖浓度与所述超表面的电磁吸收特性之间关系的模型；在皮肤上制备超表面；利用电磁波扫描所述皮肤上形成的超表面在不同频率下的反射光谱，得到S11参数与所述频率之间的关系曲线；根据所述模型以及所述关系曲线上谐振峰的频移，以确定血糖浓度的变化。本发明实现了在皮肤上直接构筑形成与皮肤相容性好的、电磁性能稳定、血糖测试准确性高的电磁波超表面，并且，该方法可直接检测人体的血糖浓度，无须采集人体血液，实现了真正无创地检测人体血糖。

技术领域

本发明属于柔性可穿戴电子技术和医疗健康交叉领域，具体涉及一种在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法。

背景技术

糖尿病已成为威胁现代人健康和生命的重大慢性疾病，自我血糖监控是糖尿病管理的重要部分。目前临床上是通过血糖仪进行手指采血来检测血糖，给患者带来身体疼痛、细菌感染的问题。

研究人员已经制备了可穿戴的贴片式血糖传感器，通过对皮下组织液进行电化学测试实现微创血糖检测，但需要用有创的方法进行多次校准。因此，开展无痛感、准确性高的无创血糖检测技术具有重要意义。

血液中的葡萄糖浓度变化会对血液的介电特性产生影响，从而使血糖浓度表现出对电磁信号具有响应特性，这为利用电磁波实现血糖无创检测提供了可能，其关键是准确测试血液的电磁特性。目前测试血液电磁常数的方法是采用同轴探头作为传感器，但其对血糖浓度微量的变化不敏感，使检测准确性不高，且该方法测试对象是液体，需要进行抽血，无法实现无创血糖检测。超表面对电磁波的相位、振幅等具有高度灵敏的响应特性和强大的操控能力，可精确反映血糖对电磁波的反射或透射特性。目前基于电磁波超表面测试血糖的研究是在特定基材上构筑超表面并在其表面沉积人体血液来测试或者将具有超表面的基材贴在皮肤上来测试，前者仍需要采集人体血液，后者在基材与皮肤之间会发生相对位移而产生电磁噪声、降低测试的准确性。

因此，如何采用简便快捷的方式在皮肤上直接构筑与皮肤相容性好的、性能稳定的电磁波超表面，是电磁波超表面实现人体血糖无创检测的关键，这就需要开发一种新的在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法。

本发明提供一种在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法，包括：

预先设计具有谐振环结构的超表面，通过模拟建立血糖浓度与所述超表面的电磁吸收特性之间关系的模型；

在皮肤上制备超表面；

利用电磁波扫描所述皮肤上形成的超表面在不同频率下的反射光谱，得到S11参数与所述频率之间的关系曲线；

根据所述模型以及所述关系曲线上谐振峰的频移，以确定血糖浓度的变化。

可选的，所述谐振环结构为开口谐振环结构，所述开口谐振环结构的形状为圆形或方形，以及，所述开口谐振环结构的线宽范围为0.5mm～5mm，所述开口谐振环结构的开口尺寸为1mm～10mm；和/或，

所述电磁波波长为毫米波长范围，频率范围为30GHz～300GHz。

可选的，所述在皮肤上制备超表面，包括：

采用预设的液态金属粒子、预设的金属颗粒以及预设的弹性树脂制备可拉伸复合导电油墨；

采用丝网印刷方式将所述可拉伸复合导电油墨印刷在水转印纸张上，干燥后对印刷在水转印纸上的可拉伸导电油墨施加预设的处理压力并处理预设的处理时间，使所述可拉伸复合导电油墨中的液态金属粒子的壳破裂而流出并连接在所述金属颗粒之间，以在所述水转印纸张上得到超表面；