基于多环阵列传感的无损光声血糖检测技术研究

糖尿病是危及人类生存质量的三大杀手之一。有创或微创的介入式血糖检测方法存在易感染、难于实时采集等问题；红外光谱、拉曼光谱等非介入式检测方法还在探索阶段。光声是一种新型的非介入式方法：使用短脉冲激光照射血液，血液中特异性分子（如葡萄糖等）快速吸收激光能量，温度的瞬时变化导致体积的涨缩而向外辐射压力波，通过探测该超声波即可获得血糖的各种光学特性。由于检测超声波代替检测散射光子，从原理上避开了高光学散射、低灵敏度等问题。美国已成功研发出基于线阵传感的血糖监测样机，并在申请FDA认证。本研究组2008年首次在国际上报道了一种基于多环阵列传感的无损光声血糖检测原型机（Proc.SPIE,7280,72802F）。目前计划在该研究基础上，建立健全一套光声血糖检测理论模型与分析方法，同时研发出基于多环阵列传感的新型光声血糖检测系统，此工作是首创，相关核心技术已授权3项发明专利，并还有多项专利在实审当中。

糖尿病是一种危害人类健康的疾病，其中血糖浓度检测是预防和治疗糖尿病的关键。光声测量法不仅可以克服现有的有创检测方法耗材多、给病人带来生理和心理疼痛的缺点，同时也是一种很有潜力的无创血糖检测手段。尽管无创血糖测量的研究已取得了相当的进展，但到目前为止，还未实现真正意义上的无创血糖检测。本文根据光声原理对血糖的测试进行了基础研究，在水溶液和葡萄糖溶液中进行模拟的光声定量葡萄糖含量检测。通过测量找到葡萄糖的吸收峰，确定波长1510nm、1890nm、2020nm为测量波长。再配置100-500mg/dl葡萄糖溶液，利用上述波长测量葡萄糖溶液的浓度，得出声信号幅值与葡萄糖溶液的浓度为非线性变化。最后根据最小二乘法分析、拟合测量结果，得到测量均方误差为3.93mg/dl，此结果好于近红外测量结果，进一步证实了光声测量血糖的可行性。根据模拟检测结果完善和改进光声检测系统参数、控制软件及数据重建软件，初步实现一套无创快速的光声血糖检测系统样机，下一步可将该技术应用于活体小动物的血糖检测与测定。本项目授权发明专利6项，发表SCI论文3篇，EI论文10篇，培养硕士毕业生2名。