本發(fā)明涉及醫(yī)療器械中人體微創(chuàng)式測血糖技術(shù)領(lǐng)域，具體是用微機(jī)電系統(tǒng)傳感器和無線探測器相結(jié)合達(dá)到糖尿病人的日常測血糖，可以用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及家庭使用。

背景技術(shù)：

糖尿病是危害人類健康的四大疾病之一，它是人體內(nèi)胰島素相對或絕對不足及靶細(xì)胞對胰島素敏感性降低而引起的一種慢性疾病，是臨床多發(fā)病癥。

糖尿病患者為了避免糖尿病的并發(fā)癥，需要頻繁地測量和控制血糖濃度，目前還沒有徹底根治糖尿病的方法，糖尿病患者測量血糖濃度的方法大部分是采用針刺采血的血糖計。目前市場上較為常見的兩大類血糖檢測儀：電化學(xué)法和光發(fā)射技術(shù)，電化學(xué)法采用檢測反應(yīng)過程中產(chǎn)生的電流信號的原理來檢測血糖值，酶與葡萄糖反應(yīng)產(chǎn)生的電子通過電流記數(shù)設(shè)施，讀取電子的數(shù)量，再轉(zhuǎn)化成葡萄糖濃度讀數(shù)。光反射法是檢測反應(yīng)過程中試條的顏色變化來反應(yīng)血糖值，通過酶與葡萄糖的反應(yīng)產(chǎn)生的中間物，運(yùn)用檢測器檢測試紙反射面的發(fā)射光的強(qiáng)度，將這些反射光的強(qiáng)度，轉(zhuǎn)化成葡萄糖濃度。

目前這兩類血糖檢測儀主要都是采用直接檢測血液對患者血液中的血糖進(jìn)行測量，但是頻繁的采血進(jìn)行血液葡萄糖濃度的測量一方面給糖尿病患者帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和醫(yī)療費(fèi)用，另一方面也給糖尿病患者帶來了巨大的身體和心理痛苦和感染疾病的風(fēng)險。

本發(fā)明提供了一種基于水凝膠的微創(chuàng)式無線血糖檢測系統(tǒng)。通過一次微創(chuàng)式的和人體皮膚接觸，然后就可以在一定時間內(nèi)用無線探測的辦法測血糖，來解決上述背景技術(shù)中提出的問題，從而極大得減少了病人頻繁的采血過程中的疼痛感，同時可以得到足夠的血糖數(shù)據(jù)。這種水凝膠從1990年問世后，引起了一定的注意【文獻(xiàn)1】。但是這種水凝膠的響應(yīng)速度是和體積成正比的，體積較大會導(dǎo)致響應(yīng)速度變慢。本發(fā)明成功地用微米級別的水凝膠和微機(jī)電系統(tǒng)相集成，從而顯著地提高了傳感器的響應(yīng)速度，而且使傳感器有足夠的信號敏感度。

同時，與酶法傳感器相比，水凝膠不帶入異源生物大分子，而水凝膠的生物相容性也在其它領(lǐng)域如隱形眼鏡等得到廣泛應(yīng)用，其物理特質(zhì)也為產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可重復(fù)性帶來了成本和儲運(yùn)條件的優(yōu)勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：微創(chuàng)式無線血糖檢測系統(tǒng)，包括水凝膠基礎(chǔ)上的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器(1)和無線探測器(2)。其中水凝膠基礎(chǔ)上的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器包括水凝膠(4)，微孔膜(5)，彈性玻璃膜(6)，電容板(7)，電感線圈(8)，和硅基板(9)。微孔膜(5)可以做到直徑小于0.5毫米，和皮膚接觸并且輕微刺破皮膚，從而達(dá)到體液滲透通過微孔膜的作用。水凝膠(4)和體液互相接觸，體液中的葡萄糖濃度可以使這種特殊的水凝膠產(chǎn)生體積變化。和水凝膠接觸的彈性玻璃膜(6)在膨脹的水凝膠作用下產(chǎn)生彎曲度變化。在彈性玻璃膜的另一側(cè)，集成著電容板(7)的一極，彎曲的電容板使電容值發(fā)生改變。而電容和電感線圈(8)形成了一個閉合的微型諧振lc電路。

微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的微孔膜體積可以制成小于0.5毫米的直徑，輕微刺破皮膚后就可以和體液接觸，為了不影響糖尿病人的日常生活，傳感器可以用防水膠布貼在皮膚上。在一定時間內(nèi)，比如14天至一個月，病人都可以用便攜的無線探測器讀出血糖值。

體外的無線探測器內(nèi)含發(fā)射線圈，在工作狀態(tài)下，發(fā)射線圈可以重復(fù)性地發(fā)出無線rf脈沖信號(比如有10khz重復(fù)周期的10mhz的脈沖信號)。當(dāng)脈沖信號的頻率和傳感器的微型諧振lc電路的固有頻率共振時，發(fā)射線圈感應(yīng)到信號，經(jīng)過放大電路，信號輸入到鎖相環(huán)路(pll)。當(dāng)鎖相信號發(fā)生時，輸出信號就可以讀出諧振lc電路的頻率。這個技術(shù)可以做成很小的便攜裝置，從而方便攜帶而且準(zhǔn)確地讀出傳感器的測量值。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：無線探測器可以做出和手機(jī)相連的模塊，這樣病人可以用手機(jī)來讀出血糖值并儲存下來，或者通過藍(lán)牙，wifi或無線通訊的辦法把數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)上，可以供醫(yī)生參考。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明使用先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工藝來加工和制造傳感器，通過一次微創(chuàng)式在刺破皮膚較淺的狀態(tài)下附著在身體上，在一定時間內(nèi)就可以用無線探測地辦法隨時讀出血糖值。從而極大地減輕及消除了頻繁采血過程的疼痛，尤其對糖尿病人日常測量，避免了傳統(tǒng)的采血測量帶來的疼痛。

2.本發(fā)明的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器可以附著在身體的各個部位，比如前臂和大腿，傳感器的微小體積以及防水膠布的保護(hù)功能可以最大限度地不影響病人的日常生活，給用戶帶來極大的方便和安全，同時減少了頻繁采血的感染風(fēng)險。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的微創(chuàng)式無線血糖檢測系統(tǒng)，包括水凝膠基礎(chǔ)上的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器和無線探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1-微機(jī)電系統(tǒng)傳感器、2-無線探測器、3-皮膚。

圖2為水凝膠基礎(chǔ)上的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：4-水凝膠、5-微孔膜、6-彈性玻璃膜、7-電容板、8-電感線圈、9-硅基板。

圖3為一種聚苯硼酸水凝膠的分子式以及和葡萄糖分子的反應(yīng)圖。

圖4為本發(fā)明所用的聚苯硼酸水凝膠體積和血糖濃度的變化測定值。

圖5為本發(fā)明所用的測試裝置電路的示意圖。圖中：10-無線探測器的發(fā)射線圈、11-微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的電感線圈、12-微機(jī)電系統(tǒng)傳感器中的可變電容。

圖6為本發(fā)明所測量的無線探測器的阻抗相位值和掃描頻率的變化圖。相位阻抗曲線的最低點對應(yīng)的頻率和傳感器固有頻率是一致的。

圖7為本發(fā)明所測量的頻率和葡萄糖濃度的變化值。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例中一種微創(chuàng)式無線血糖檢測系統(tǒng)，包括水凝膠基礎(chǔ)上的微機(jī)電系統(tǒng)傳感器和無線探測器。傳感器一端的微孔膜可以做到直徑小于0.5毫米，和皮膚接觸并且輕微刺破皮膚，從而達(dá)到體液滲透通過微孔膜的作用。本傳感器使用的水凝膠是對葡萄糖敏感的水凝膠，當(dāng)和體液互相接觸，體液中的葡萄糖濃度可以使這種特殊的水凝膠產(chǎn)生體積變化。微孔膜有一定的機(jī)械強(qiáng)度，變形比較小。當(dāng)水凝膠膨脹時，和水凝膠接觸的彈性玻璃膜發(fā)生比較大地彎曲度變化。在彈性玻璃膜的另一側(cè)，集成著電容板的一極。因為電容值是和兩端電容板的距離成反比的，彎曲的電容板使電容值發(fā)生改變。而電容和電感線圈(5)形成了一個閉合的微型諧振lc電路，從而使諧振電路的固有頻率發(fā)生改變。至此體液的血糖變化就能轉(zhuǎn)換成傳感器中諧振電路的頻率變化。

微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的微孔膜體積可以制成小于0.5毫米的直徑，這樣刺破皮膚可以給病人帶來很輕微的痛感，而且在日常生活也感覺不到。輕微刺破皮膚后就可以和體液接觸，為了不影響糖尿病人的日常生活，傳感器可以用防水膠布貼在皮膚上。在一定時間內(nèi)，比如14天至一個月，病人都可以用便攜的無線探測器讀出血糖值。在微孔膜內(nèi)可以用很小的孔直徑，比如1～5微米。這樣體液中的葡萄糖，水分以及其他小分子可以通過，但是比較大的細(xì)胞等等不可以通過，從而避免細(xì)胞附著在水凝膠上，延長了水凝膠的使用壽命。

體外的無線探測器內(nèi)含發(fā)射線圈，在工作狀態(tài)下，發(fā)射線圈可以重復(fù)性地發(fā)出無線rf脈沖信號(比如有10khz重復(fù)周期的10mhz的脈沖信號)。當(dāng)脈沖信號的頻率和傳感器的微型諧振lc電路的固有頻率共振時，發(fā)射線圈感應(yīng)到信號，經(jīng)過放大電路，信號輸入到鎖相環(huán)路(pll)。當(dāng)鎖相信號發(fā)生時，輸出信號就可以讀出諧振lc電路的頻率。本發(fā)明所用的測試裝置電路的示意圖如圖5：無線探測器的發(fā)射線圈可以發(fā)出電磁波，從而可以和微機(jī)電系統(tǒng)傳感器中的電感線圈耦合，而諧振電路的電容值是隨著葡萄糖濃度改變而變化。當(dāng)電磁波的頻率和微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的諧振電路頻率共振時，無線探測器的阻抗相位值出現(xiàn)一個最低點，此最低點對應(yīng)的頻率和傳感器固有頻率是一致的。圖6顯示在不同葡萄糖濃度時，最低點的頻率發(fā)生了偏移。采用鎖相環(huán)路(pll)的技術(shù)可以探測器直接讀出諧振lc電路的頻率。以上探測器的技術(shù)可以做成很小的便攜裝置，從而方便攜帶而且準(zhǔn)確地讀出傳感器的測量值。在本產(chǎn)品使用之前，傳感器的頻率需要進(jìn)行校準(zhǔn)，使用不同血糖值的血清就可以找出相應(yīng)的頻率，從而可以達(dá)到相應(yīng)的準(zhǔn)確度。圖7為本發(fā)明所測量的頻率和葡萄糖濃度的變化值。隨著葡萄糖濃度升高，測量的頻率變低。通過改變水凝膠的體積，彈性玻璃膜的厚度以及其他微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的參數(shù)，頻率和葡萄糖濃度的敏感值可以提高很多，從而可以測量糖尿病人體內(nèi)的血糖微小變化。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。

【文獻(xiàn)1】chen，g.h.，etal.，aglucosesensingpolymer.naturebiotechnology，1997.15：p.354-357。