应用于葡萄糖溶液检测的人工电磁超表面结构设计

提出了一种用于葡萄糖浓度检测的电磁近场聚焦人工超表面结构。经人工超表面反射的电磁波近场聚焦位置对介电常数具有高敏感性,据此能够对不同浓度的葡萄糖溶液进行检测。该结构尺寸为400 mm×400 mm×1 mm,由20×20个具有不同电磁波反射相位差的异构人工超表面单元组成。为验证设计的可行性,对不同浓度值的葡萄糖溶液进行了实验测试,结果表明:葡萄糖浓度值的改变将导致溶液相对介电常数的改变,进而对聚焦位置产生显著的影响,溶液相对介电常数变化的检测灵敏度为0.027%。

基于人工电磁超表面的葡萄糖溶液检测装置

提出了一种基于人工电磁超表面结构的葡萄糖浓度检测装置。基于经人工超表面反射的电磁波近场聚焦特性对介电常数具有的高敏感性,实现了对葡萄糖溶液浓度的高精度检测。该人工超表面结构尺寸为400×400×1 mm^(3),由20×20个具有不同电磁波反射相位差的异构人工电磁超表面单元组成。为验证设计的可行性,对不同浓度值的葡萄糖溶液进行了实验测试,结果表明葡萄糖浓度值的改变将导致溶液相对介电常数的改变,进而对聚焦特性产生显著的影响,葡萄糖溶液的最大检测误差低于3.8%,检测线性度优于0.96。

基于液芯MTC的低浓度血液葡萄糖光学传感器研究

为了实现超低样本体积、高灵敏度的血液葡萄糖浓度检测,采用时域有限差分法分析了液芯微管腔(MTC)的壁厚和直径对回音壁模式(WGM)共振特性的影响。利用熔融拉锥法制备了MTC,通过高精度电控位移平台实现MTC和锥形光纤的高精度耦合以及WGM共振谱的激发,并对MTC进行表面功能化和过耦合方法以提高灵敏和稳定性,同时进行了理论分析和实验验证。结果表明,表面功能化的液芯MTC传感器取得的灵敏度约为0.911pm/(mmol·L^(-1)),线性度为0.988;该低浓度血液葡萄糖光学传感器的灵敏度和稳定性很高。这一结果对运动员训练中血糖的实时、快速监测,保障运动安全性和持久性等是有帮助的。

组织液透皮抽取式微创血糖检测仪的研究

低频超声和真空负压透皮抽取出的组织液体积小且在皮肤表面呈散点状分布,使得对微量组织液进行收集、定量、输送和浓度检测存在很大困难。针对这一问题,基于组织液透皮抽取式微流控芯片和微机械葡萄糖浓度传感器,研制了一套组织液透皮抽取式微创血糖检测仪。设计了该微创血糖仪各部分功能器件及其接口电路,完成了该仪器系统硬件设计和软件设计,并通过搭建的离体猪皮模拟组织液透皮抽取实验系统,验证了组织液透皮抽取式微创血糖检测仪的性能和测量结果的准确性。

基于浮动基准法的无创血糖检测实验应用研究

近红外无创血糖浓度测量面临着信号微弱、仪器信噪比低、血液中其他成分干扰以及人体生理环境不断变化等因素影响,致使血糖信号难以辨识这一难题。浮动基准法针对葡萄糖浓度变化对吸收和散射效应的影响,选择吸收效应和散射效应相互抵消的位置获得基准光谱,在吸收和散射效应引起最大综合影响的位置获得测量光谱,并采用基准光谱对测量光谱进行修正,从而消减样品背景状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰。通过应用实验评估浮动基准法对提高模型预测精度和稳定性的有效性。通过对处理前后的预测结果进行比较分析得出:应用浮动基准法数据处理之后,交互验证均方根误差(RMSEP)最大改进比率34.7%,实验结果表明浮动基准法能够有效消减样品自身状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰因素的影响,较大幅度地提高了模型的预测性能和稳定性,以期突破无创血糖浓度测量的障碍。

应用浮动基准法修正光谱光源漂移影响的模拟验证

近红外无创伤血糖检测目前面临的挑战主要是测量条件难以保证稳定、测量系统及被测对象自身的背景变化等问题,导致很难从背景变动的光谱中提取出糖浓度变化信息。经过多年的实验研究发现应用浮动基准参考测量法有望消除仪器漂移及被测对象自身背景变动的影响。但是浮动基准位置因人及测量部位不同而异,在不同的测量波长下其浮动基准点位置也不同,因此,欲在实验中验证浮动基准法的光谱修正效果需要测量出与入射光位置不同径向距离处的漫反射光强,然而在实际实验中位置精度很难保证。为此,研究了用模拟实验的方法验证多波长下浮动基准法对光源漂移所引起的光谱变化的修正效果,基于Monte Carlo模拟,分别采用浓度为5%和10%的Intralipid溶液作为被测样品,通过改变入射光子数模拟光源漂移的影响。得到模拟的光谱数据后,利用浮动基准法对其进行处理,并分别对浮动基准法修正前后的光谱数据进行偏最小二乘建模分析,将预测结果进行比较发现:两种浓度Intralipid溶液在存在光源漂移影响情况下修正后的模型预测精度预测均方根误差(RMSEP)相比于修正前分别减小了98.57%(5%Intralipid)和99.36%(10% Intralipid)。表明浮动基准法在消除光源漂移的影响方面效果明显。

柱子型直接固定氯化血红素及其应用

用惰性载体Sepharose 4B、琼脂糖、微晶纤维素、人造沸石等分别直接固定氯化血红素,分别装柱后应用于痕量过氧化氢及血清葡萄糖浓度的检测,并比较它们的检测灵敏度。结果表明,以上几种载体经活化后都能很好地固定血红素,固定化的血红素装柱后保持稳定的催化过氧化物的活性,检测灵敏度高,血红素在几种载体上检测灵敏度的大小为:Sepharose 4B>琼脂糖>微晶纤维素>人造沸石。本法操作简单且成本低,柱子型直接固定氯化血红素可反复使用,能快速检测样品中的痕量过氧化氢及用于血清中葡萄糖含量的检测。