一種親和型的血糖濃度檢測裝置的製作方法

2023-05-19 06:48:16 2

本發明涉及一種血糖濃度檢測裝置，尤其涉及一種親和型的血糖濃度檢測裝置及檢測方法。

背景技術：

糖尿病影響著中國將近一億的患者，糖尿病由體內胰島素絕對或相對缺乏引起的血液中葡萄糖濃度升高所致，進而大量的糖從尿液中排出，人體則呈現出多飲、多尿、多食、消瘦、頭暈、乏力等症狀，其併發症是導致失明、末期腎病等的主要原因，糖尿病目前尚沒有根治的辦法。糖尿病已成為當今世界威脅人類健康的嚴重疾病之一。

然而血糖檢測裝置仍需要有很大的改進。密切監測和調節血糖濃度可大幅(50％以上)降低糖尿病併發症的發生率。對葡萄糖濃度進行高頻率不間斷測量的連續葡萄糖監測(cgm)，是監測血糖濃度的最有效辦法。

申請號為cn201410205838.4的發明專利《一種透射式無創血糖檢測裝置》，提出一種透射式無創血糖的檢測裝置及方法，該發明採用光透射手指，利用光電檢測器檢測光學信號同時轉換成電信號，進而對電信號放大、解調、分析和計算得到血糖濃度，優點在於其無創，然而其缺點在於：從體外採集數據不能真正接觸血液本身，誤差較大，測量周期較長。

申請號為cn201310751879.9的發明專利《一種血糖檢測裝置及其製備方法》，提出一種基於顯色試紙的血糖檢測裝置，通過檢測顯色試紙的顯色情況判斷血糖的濃度，優點在於：採用面取血的辦法，取血創傷較小，測量準確度較高， 缺點在於：每次檢測人體血糖濃度都要採血，比較麻煩，且測量周期較長。

技術實現要素：

為了克服上述血糖檢測的缺點，解決檢測周期長等問題，本發明的目的是提供一種親和型的血糖濃度檢測裝置，可嵌入人體內，不需要採血，且該裝置半透膜的作用不僅是允許血糖分子進出，還作為場效應電容層的一部分，由脈搏振動迫使其振動，不需要外界額外提供動力。該裝置可實現連續葡萄糖監測，且穩定性、準確性高，響應速度快。

本發明解決問題所採用的技術方案為：一種親和型的血糖濃度檢測裝置，其裝置包括：差分式mos結構，外部封裝材料和外部數據採集及處理系統，其特徵在於差分式mos結構包括左邊mos結構、右邊mos結構，裝載有親糖聚合物的左邊場效應電容層、右邊場效應電容層，左邊半透膜、右邊半透膜，一塊水凝膠，其左邊mos結構和右邊mos結構包括自下而上的一塊長方體矽襯底，位於矽襯底對角四分之一處及四分之三處的左邊背柵極和右邊背柵極，覆蓋除左邊場效應電容層和右邊場效應電容層以外的整個襯底的氧化層和覆蓋整個氧化層的呈「回」字形狀的金屬層，其裝載有親糖聚合物的左邊場效應電容層和右邊場效應電容層由下方的矽襯底，中間的氧化層和上方的左邊半透膜，右邊半透膜組成，其左邊半透膜和右邊半透膜分別位於左邊場效應電容層和右邊場效應電容層的正上方且位於金屬層下方，其水凝膠位於右邊半透膜正上方，金屬層的下方，大小與右邊半透膜相等，其外部封裝材料覆蓋除左邊背柵極和右邊背柵極垂直往上空間的整個裝置表面，其外部數據採集及處理系統正對於差分式mos結構，包括外部天線和無線供電裝置。

所述的血糖檢測裝置中左邊半透膜和右邊半透膜為石墨烯，孔徑大小均為 5nm。

所述的血糖檢測裝置中親糖聚合物是聚3-丙烯醯胺苯硼酸-丙烯醯胺。

所述的血糖監測裝置中外部封裝材料為親和型材料su-8。

所述的血糖檢測裝置中其檢測方法是：首先利用血糖分子透過左邊半透膜和右邊半透膜進入左邊場效應電容層和右邊場效應電容層與親糖聚合物發生可逆的特異性結合，使左邊場效應電容層和右邊場效應電容層內親糖聚合物的粘滯係數發生改變，並採用差分式補償以消除非粘滯係數改變帶來的影響，然後利用脈搏跳動迫使左邊半透膜振動使得左邊場效應電容層厚度發生改變，並建立起左邊半透膜的振幅與由於左邊場效應電容層厚度改變而改變的漏源電流值的關係，最後通過外部數據採集及處理系統檢測在固定柵壓下的漏源電流值達到檢測血糖濃度的目的。

所述的血糖檢測方法中半透膜振動為利用脈搏跳動迫使半透膜做同頻率振動。

所述的血糖檢測方法中差分方式補償為檢測到的左邊的漏源電流與右邊的漏源電流的差值的絕對值作為漏源電流補償值。

所述的血糖檢測方法中可逆的特異性結合為親糖聚合物只與血糖分子反應且反應過程可逆。

所述的血糖檢測方法中漏源電流值為左邊的漏源電流減去漏源電流補償值。

由於採用上述方案，本發明具有以下優點：

(1)石墨烯既作為允許血糖分子進入場效應電容層而不允許親糖聚合物進入血液中的半透膜，又作為場效應電容層的一部分組成，利用脈搏跳動迫使 其振動無需單獨提供動力，優化了自身結構。

(2)利用差分式補償有效消除非粘滯係數改變帶來的影響，抑制檢測信號的漂移。

(3)實現血糖的連續檢測，且穩定性、準確性高，響應速度快。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明。

圖1是該血糖檢測裝置的結構剖面示意圖。

圖2是該血糖檢測裝置的差分式mos結構剖面示意圖。

圖3是該血糖檢測裝置的襯底和背柵極側視圖。

圖4是該血糖檢測裝置的氧化層和半透膜側視圖。

圖5是該血糖檢測裝置的差分式mos結構和外部封裝材料側視圖。

圖6是該血糖檢測方法的流程圖。

具體實施方式

圖1至圖5中，一種親和型的血糖濃度檢測裝置，其裝置包括：差分式mos結構10，外部封裝材料20和外部數據採集及處理系統30，其特徵在於差分式mos結構包括左邊mos結構101、右邊mos結構102，裝載有親糖聚合物的左邊場效應電容層103、右邊場效應電容層104，左邊半透膜105、右邊半透膜106，一塊水凝膠107，其左邊mos結構101和右邊mos結構102包括自下而上的一塊長方體矽襯底1011，位於矽襯底對角四分之一處及四分之三處的左邊背柵極1012和右邊背柵極1021，覆蓋除左邊場效應電容層103和右邊場效應電容層104以外的整個矽襯底1011的氧化層1013和覆蓋整個氧化層1013的呈「回」 字形狀的金屬層1014，其裝載有親糖聚合物的左邊場效應電容層103和右邊場效應電容層104由下方的矽襯底1011，中間的氧化層1013和上方的左邊半透膜105，右邊半透膜106組成，其左邊半透膜105和右邊半透膜106分別位於左邊場效應電容層103和右邊場效應電容層104的正上方且位於金屬層1014下方，其水凝膠107位於右邊半透膜106正上方，金屬層1014的下方，大小與右邊半透膜106相等，其外部封裝材料20覆蓋除左邊背柵極1012和右邊背柵極1021垂直往上空間的整個裝置表面，其外部數據採集及處理系統30正對於差分式mos結構10，包括外部天線和無線供電裝置。

圖6中，一種親和型血糖濃度檢測裝置的檢測方法：首先利用血糖分子透過左邊半透膜105和右邊半透膜106進入左邊場效應電容層103和右邊場效應電容層104與親糖聚合物發生可逆的特異性結合，使左邊場效應電容層103和右邊場效應電容層104內親糖聚合物的粘滯係數發生改變，並採用差分式補償以消除非粘滯係數改變帶來的影響，然後利用脈搏跳動迫使左邊半透膜105振動使得左邊場效應電容層103厚度發生改變，並建立起左邊半透膜105的振幅與由於左邊場效應電容層103厚度改變而改變的漏源電流值的關係，最後通過外部數據採集及處理系統30檢測在固定柵壓下的漏源電流值達到檢測血糖濃度的目的。將該血糖檢測方法應用於該血糖檢測裝置，只需要通過採集漏源電流變化量，經外部數據採集及處理系統30處理即可獲得血糖濃度，可實現體內血糖濃度連續檢測，穩定性、準確性高，響應速度快。