CN108294762A - 一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头 - Google Patents

一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，包括第一传感器和第二传感器，第一传感器包括第一工作电极、第一参比电极和第一辅助电极，第二传感器包括第二工作电极、第二参比电极和第二辅助电极，所述第一工作电极包括依次设置的第一惰性电极层、石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层，所述第二工作电极包括依次设置的第二惰性电极层、石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层。本发明基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，通过在传感器的工作电极上设置石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层，增强了工作电极的导电性，增强了传感器的灵敏度和测量精度，从而可以提高糖尿病患者的葡萄糖浓度测量精度。

Description

一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于太赫兹的无创血糖检测探头。
背景技术
糖尿病是当前威胁全球人类健康的最重要的慢性非传染性疾病之一，根据国际糖尿病联盟的最新统计，全球糖尿病患者人数已达3.82亿，其中我国糖尿病患者人数高达1.14亿。糖尿病的危害巨大，除了难以彻底根治外，糖尿病所引起的严重的并发症如糖尿病肾病、糖尿病性白内障、糖尿病足等严重地威胁着患者的健康和生命安全。对于糖尿病患者，控制血糖是目前唯一有效的治疗手段。所以人体血糖的准确检测是十分有必要的，从而使得血糖测量设备成为每一个糖尿病患者必备的医疗产品，而血糖测量探头是血糖测量设备最核心的部件。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有无创血糖检测探头的检测精度较低，不能实现糖尿病患者的葡萄糖浓度的精确测量。
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。为此，本发明提供一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，目的是提高葡萄糖浓度测量精度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，包括外壳体以及设置于外壳体一端的第一传感器和第二传感器，第一传感器包括第一工作电极、第一参比电极和第一辅助电极，第二传感器包括第二工作电极、第二参比电极和第二辅助电极，所述第一工作电极包括依次设置的第一惰性电极层、石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层，所述第二工作电极包括依次设置的第二惰性电极层、石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层。
所述第一参比电极和所述第二参比电极均为Ag/AgCl电极。
所述第一辅助电极和所述第二辅助电极均为铂电极。
所述外壳体上设有包围所述第一传感器的第一绝缘层和包围所述第二传感器的第二绝缘层。
所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材质为油墨。
本发明基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，通过在传感器的工作电极上设置石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层，增强了工作电极的导电性，增强了传感器的灵敏度和测量精度，从而可以提高糖尿病患者的葡萄糖浓度测量精度。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明基于太赫兹增强的无创血糖检测探头的结构示意图；
图2是本发明基于太赫兹增强的无创血糖检测探头的探测端的结构示意图；
图3是本发明基于太赫兹增强的无创血糖检测探头的供电端的结构示意图；
图4是第一工作电极和第二工作电极的剖视图；
图中标记为：1、第一太赫兹光谱模块；2、外壳体；3、第一传感器；301、第一工作电极；302、第一参比电极；303、第一辅助电极；304、第一惰性电极层；305、石墨烯层；306、金属纳米颗粒层；307、葡萄糖氧化酶层；4、第二传感器；401、第二工作电极；402、第二参比电极；403、第二辅助电极；404、第二惰性电极层；405、石墨烯层；406、金属纳米颗粒层；407、葡萄糖氧化酶层；5、第二太赫兹光谱模块；6、电极；7、电极；8、电极；9、电极；10、电极；11、电极；12、电极；13、电极；14、电极；15、电极；16、控制器；17、第一绝缘层；18、第二绝缘层。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。
如图1至图4所示，本发明提供了一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，主要包括外壳体2、第一传感器3、第二传感器4、第一太赫兹光谱模块1、第二太赫兹光谱模块5和控制器，第一传感器3和第二传感器4设置于外壳体2的一端，控制器设置于外壳体2的另一端，第一太赫兹光谱模块1、第二太赫兹光谱模块5与控制器设置于外壳体2的同一端。第一传感器3和第二传感器4为电化学传感器，第一传感器3和第二传感器4的结构基本相同。第一传感器3包括第一工作电极301、第一参比电极302和第一辅助电极303，第二传感器4包括第二工作电极401、第二参比电极402和第二辅助电极403，第一工作电极301包括依次设置的第一惰性电极层304、石墨烯层305、金属纳米颗粒层306和葡萄糖氧化酶层307，第二工作电极401包括依次设置的第二惰性电极层404、石墨烯层405、金属纳米颗粒层406和葡萄糖氧化酶层407。
具体地说，如图1至图3所示，第一传感器3和第二传感器4设置于外壳体2的探测端，第一太赫兹光谱模块1和第二太赫兹光谱模块5设置于外壳体2的供电端，探测端和供电端为外壳体2的长度方向上的相对两端，第一太赫兹光谱模块1和第二太赫兹光谱模块5用于产生太赫兹波。外壳体2还上设有电极6、电极7、电极8、电极9、电极10、电极11、电极12、电极13、电极14和电极15，电极10通过导线与第一参比电极302电连接，电极11通过导线与第一工作电极301电连接，电极12通过导线与第一辅助电极303电连接，电极13通过导线与第二参比电极402电连接，电极14通过导线与第二工作电极401电连接，电极15通过导线与第二辅助电极403电连接。电极6、电极7、电极8、电极9、电极10、电极11、电极12、电极13、电极14和电极15并与控制器为电连接，电极6和电极7与第一太赫兹光谱模块1连接，电极8和电极9与第二太赫兹光谱模块5连接，第一太赫兹光谱模块1和第二太赫兹光谱模块5的结构如同本领域技术人员所公知的那样，故在此不再赘述。本发明的无创血糖检测探头的工作原理与现有技术一致，本发明的无创血糖检测探头工作时，使外壳体2的探测端接触人体皮肤，电极12加载正工作电压，电极15加载负工作电压，驱动对第一辅助电极303和第二辅助电极403工作，进行反离子电渗透透皮抽取组织液中的葡萄糖。第一太赫兹光谱模块1和第二太赫兹光谱模块5通电后，产生特定频率的太赫兹波，并作用于人体皮肤表面，完成基于太赫兹增强的反离子电渗透取样。
如图2和图4所示，第一辅助电极303为C形，第一工作电极301为圆形，第一工作电极301位于第一辅助电极303的中心处，第一辅助电极303包围第一工作电极301，第一参比电极302位于第一辅助电极303的缺口处且第一参比电极302位于第一辅助电极303和第一工作电极301之间。作为优选的，第一工作电极301为层叠结构，第一工作电极301上依次设置有石墨烯层305、金属纳米颗粒层306和葡萄糖氧化酶层307，可以提高第一传感器3的灵敏度和检测精度。利用石墨烯层305和金属纳米颗粒层306对第一惰性电极层304进行修饰，达到提高传感器测量精度和灵敏度的目的。石墨烯层305是将利用微波等离子化学气相沉积方法获得的石墨烯移到第一惰性电极层304的表面上，得到呈三维多孔结构的石墨烯层305。金属纳米颗粒层306是由电极浸入在含有相应的金属盐的电解液中利用电化学沉积的方法得到的，并生长在石墨烯层305的表面上。石墨烯层305呈三维多孔结构，为纳米颗粒的沉积提供了良好的条件。葡萄糖氧化酶层307是固化在金属纳米颗粒层306的表面上，能够实现葡萄糖的特异性测量，葡萄糖氧化酶层307是通过将电极浸入在含有葡萄糖氧化酶的电解液中利用电化学沉积的方法得到的。第一参比电极302为Ag/AgCl电极，第一辅助电极303为铂电极。
如图2和图4所示，第二辅助电极403为C形，第二工作电极401为圆形，第二工作电极401位于第二辅助电极403的中心处，第二辅助电极403包围第二工作电极401，第二参比电极402位于第二辅助电极403的缺口处且第二参比电极402位于第二辅助电极403和第二工作电极401之间。作为优选的，第二工作电极401为层叠结构，第二工作电极401上依次设置有石墨烯层405、金属纳米颗粒层406和葡萄糖氧化酶层407，可以提高第二传感器4的灵敏度和检测精度。利用石墨烯层405和金属纳米颗粒层406对第二惰性电极层404进行修饰，达到提高传感器测量精度和灵敏度的目的。石墨烯层405是将利用微波等离子化学气相沉积方法获得的石墨烯移到第二惰性电极层404的表面上，得到呈三维多孔结构的石墨烯层405。金属纳米颗粒层406是由电极浸入在含有相应的金属盐的电解液中利用电化学沉积的方法得到的，并生长在石墨烯层405的表面上。石墨烯层405呈三维多孔结构，为纳米颗粒的沉积提供了良好的条件。葡萄糖氧化酶层407是固化在金属纳米颗粒层406的表面上，能够实现葡萄糖的特异性测量，葡萄糖氧化酶层407是通过将电极浸入在含有葡萄糖氧化酶的电解液中利用电化学沉积的方法得到的。第二参比电极402为Ag/AgCl电极，第二辅助电极403为铂电极。
如图2所示，作为优选的，外壳体2上设有包围第一传感器3的第一绝缘层17和包围第二传感器4的第二绝缘层18。第一绝缘层17设置于外壳体2的端面上，第一绝缘层17和第一传感器3设置于外壳体2的同一端，第一绝缘层17具有一定的厚度，第一绝缘层17并为圆环形结构，第一传感器3位于第一绝缘层17的中心处，第一绝缘层17包围第一传感器3，以避免组织液流失。第二绝缘层18设置于外壳体2的端面上，第二绝缘层18和第二传感器4设置于外壳体2的同一端，第二绝缘层18具有一定的厚度，第二绝缘层18并为圆环形结构，第二传感器4位于第二绝缘层18的中心处，第二绝缘层18包围第二传感器4，以避免组织液流失。第一绝缘层17和第二绝缘层18的材质优选为油墨，绝缘效果好。第一绝缘层17和第二绝缘层18的设置，可以避免第一传感器3和第二传感器4之间互相干扰，确保了测量精度。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，包括外壳体以及设置于外壳体一端的第一传感器和第二传感器，第一传感器包括第一工作电极、第一参比电极和第一辅助电极，第二传感器包括第二工作电极、第二参比电极和第二辅助电极，其特征在于：所述第一工作电极包括依次设置的第一惰性电极层、石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层，所述第二工作电极包括依次设置的第二惰性电极层、石墨烯层、金属纳米颗粒层和葡萄糖氧化酶层。
2.根据权利要求1所述的基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，其特征在于：所述第一参比电极和所述第二参比电极均为Ag/AgCl电极。
3.根据权利要求2所述的基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，其特征在于：所述第一辅助电极和所述第二辅助电极均为铂电极。
4.根据权利要求1至3任一所述的基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，其特征在于：所述外壳体上设有包围所述第一传感器的第一绝缘层和包围所述第二传感器的第二绝缘层。
5.根据权利要求4所述的基于太赫兹增强的无创血糖检测探头，其特征在于：所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材质为油墨。
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