CN108852367A - 基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器 - Google Patents

Abstract

一种基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，包括：用于获取参考液体和被测血液的血液体外循环抽取芯片，与血液体外循环抽取芯片相连用于向血液体外循环抽取芯片提供光源和分别从血液体外循环抽取芯片中获取参考光信号和测量光信号的光学检测系统，以及分别连接所述血液体外循环抽取芯片和光学检测系统用于控制血液体外循环抽取芯片和光学检测系统以及获取信号进行数据处理的测控系统。本发明实现血液中葡萄糖分子最佳测量谱线组合的双光路透射吸收检测方法，通过最佳光程长设计和多变量PLS光谱数据建模，实现微量血液中葡萄糖分子的特异性、高分辨率检测。能够为糖尿病领域的基础科学研究连续、高精度地提供人体血糖浓度的参考值。

Description

基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器

技术领域

本发明涉及一种血糖监测仪器。特别是涉及一种基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器.

背景技术

糖尿病是由遗传、环境等因素作用于机体导致机体胰岛功能衰退、胰岛素抵抗从而引发人体代谢紊乱的综合征，在临床上以高血糖为特征。长期存在的高血糖会对人体各种组织、器官，特别是眼、肾、心脏、血管、神经等造成慢性损害，逐步使其产生功能性障碍，从而严重威胁人体健康。根据世界卫生组织(WHO)的最新统计，2014年全球糖尿病患者人数已达4.22亿，其中中国糖尿病患者人数近1亿，居全球首位。国际糖尿病联盟(IDF)估计到2035年全球将有近5.92亿人患糖尿病，其中中国的糖尿病患病人数将达到1.43亿，糖尿病发病率逐年增长，严重影响着患者的生活质量，给社会带来了沉重的经济负担，防治糖尿病已刻不容缓。目前，糖尿病的发病原因与发病机理尚未完全认知，并且没有能够彻底治愈糖尿病的药物和方法，临床治疗仅能通过注射胰岛素或者口服降糖药物来控制血糖水平，从而减少或减轻糖尿病引起的并发症。

糖尿病的发病机理涉及多方面的因素，其中胰岛素抵抗被认为是糖尿病代谢综合征的主要发病机制之一，同时也与肥胖症和高脂血症有着密切的联系。胰岛素抵抗是指对胰岛素促进葡萄糖摄取的作用发生抵抗，而继发的代偿性胰岛素分泌增多，对机体可产生一系列不良影响和多种病理生理改变，成为一些疾病的共同发病基础。胰岛素抵抗是近些年来学术界争相探讨的热点之一，由于研究的不断升温，这些年来有关胰岛素抵抗的研究领域逐渐从内分泌学科扩展到心血管病学科、肾病学科和神经病学科等多个交叉学科之中；另外，由于胰岛素抵抗的复杂性，在研究过程中需不同程度的应用分子生物学、细胞生物学、药理学、遗传学、病理学及免疫学等多学科的技术。胰岛素抵抗机制的高度复杂性，一方面极大的推动了胰岛素抵抗研究的迅猛发展，另一方面又带动了多学科的共同进步，因此，研究胰岛素抵抗的相关问题具有重要意义。

20世纪70年代，美国学者DeFronzo等建立了葡萄糖钳夹试验，该试验虽然经历了各个年代多种检测方法的冲击，但目前仍是学术界公认的测定胰岛素抵抗的金标准。钳夹试验虽然操作过程繁琐，且需要难以获得的特殊检测设备，但是因为其操作过程的规范性和准确性，至今仍被国内外众多实验室所采用。

葡萄糖钳夹试验不仅是胰岛素抵抗研究中的金标准，而且在胰岛素制剂的药理研究中发挥着重要作用。自从葡萄糖钳夹试验创立伊始，人们就认识到这种科学严谨的方法可以用于对葡萄糖代谢过程的定量描述，此后经DeFronzo等人对该技术进行系统改良，并应用于人体，推动了葡萄糖钳夹试验在世界范围内多领域的广泛应用。目前葡萄糖钳夹试验是研究胰岛素抵抗和评价胰岛素制剂药物动力学的金标准，已在基础及临床医学研究领域中普遍采用，并且已扩展应用于许多病理生理状态研究，以及药物或非药物防治措施的机制研究中。

在葡萄糖钳夹试验中，为了打破体内葡萄糖与胰岛素的循环调控，将血糖浓度“钳夹”在一个固定值，就需要频繁的测量血糖浓度，并对葡萄糖的输注率加以调节。其中血糖测量的频次与精度将直接影响钳夹试验的准确性，因此如何获得连续变化的血糖浓度的准确值便成为了葡萄糖钳夹试验的难点之一。目前临床应用的血糖检测方法主要有静脉血糖(VPG)测定和毛细血管血糖(CBG)测定。VPG测定值准确，是其他测量方法的参考依据，但静脉采血较为麻烦，需要专业人员操作，获得结果时间滞后，不能满足葡萄糖钳夹试验对血糖测量的实时性要求。CBG测定既具有用血量少、便于操作、结果获得速度快等优势，也是快速测量血糖浓度的有效方法，但其检测结果与VPG相比误差较大，不能满足葡萄糖钳夹试验对血糖测量的精度要求。以上两种方法都只能获得取血瞬间孤立的血糖值，并且因为取血过程的创伤性、血液的流失以及疼痛等问题限制了血糖测量频次，无法获得动态、实时的血糖浓度变化情况。因此迫切需要一种能够连续测量人体血糖浓度精确值的仪器用于钳夹试验。

目前可实现连续血糖测量的主要为CGMS系统(Continuous Glucose MonitoringSystem，连续血糖监测系统)，代表产品有DexCom公司推出的 Plus^[10]、Medtronic公司研发的 REAL-Time和Abbott实验室研发的FreeStyle 等。CGMS的工作原理是将微型酶电极葡萄糖传感器植入皮下，通过测量人体组织液中的葡萄糖浓度，并根据组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度的相关性，预测血糖浓度，以此实现人体血糖浓度的连续检测。但是酶电极葡萄糖传感器植入皮下后受到人体生物电干扰，引起测量结果的漂移，而且组织中的蛋白质等化学物质会逐渐在传感器表面裹覆，进一步降低CGMS的测量精度，因此CGMS从原理上就无法实现组织液中葡萄糖浓度的精确测量。更重要的是，CGMS测量的是组织液中的葡萄糖浓度，虽然人体血液与组织液中的葡萄糖浓度之间具有相关性，但他们之间亦存在一定的延时和浓度差值，并且这种时间和浓度值上的差别因人而异，即使针对同一个人，仍会因生理状况的不同而有较大的差异，导致CGMS的测量结果与血糖浓度之间的误差较大。因此，现有CGMS无法准确测量血糖浓度的真值，只能作为一种临床辅助手段，而不适用于葡萄糖钳夹试验中的血糖监测。

人体血糖浓度精确值的连续测量技术除了是糖尿病基础研究中的一个瓶颈技术之外，还是糖尿病患者在日常生活中实现自我健康管理的基础。现有动态血糖检测方法可以分为无创和微创血糖检测两大类。无创血糖检测方法依靠光与人体特定部位组织的相互作用来检测组织液中葡萄糖浓度的变化，微创血糖检测方法通过在皮下植入微传感器或者透皮抽取组织液等微创伤方式，检测人体皮下组织液中的葡萄糖浓度，间接反映血糖浓度的变化。无创和微创血糖检测方法的测量对象都是组织液中的葡萄糖浓度，而临床上糖尿病诊断和治疗的标准是血糖浓度，因此需要研究血液与组织液中葡萄糖浓度的关系模型，从而利用组织液中的葡萄糖浓度实现血糖浓度的精准预测。能够获得连续、实时的血糖浓度真实值，是研究并建立准确的血液与组织液中葡萄糖浓度关系模型的必要条件。然而到目前为止，没有任何一款血糖检测仪器可以实现连续、高精度的人体血糖浓度检测，从而为建立该关系模型的基础研究提供血糖浓度的参考值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能为葡萄糖钳夹试验提供准确的人体血糖浓度值，为糖尿病基础研究提供必需科学仪器的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器。

本发明所采用的技术方案是：一种基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，包括有：用于获取参考液体和被测血液的血液体外循环抽取芯片，与所述血液体外循环抽取芯片相连用于向血液体外循环抽取芯片提供光源和分别从血液体外循环抽取芯片中获取参考光信号和测量光信号的光学检测系统，以及分别连接所述血液体外循环抽取芯片和光学检测系统用于控制血液体外循环抽取芯片和光学检测系统以及获取信号进行数据处理的测控系统。

所述的血液体外循环抽取芯片包括有：设置在芯片上的用于流通参考液体的缓冲液通道和用于获取血浆的血液分离通道，所述的缓冲液通道的入口端连接缓冲液注射泵的出液端，所述缓冲液通道的出口端连接废液瓶，所述血液分离通道的入口端连接动脉端出口，所述血液分离通道的出口端连接静脉端入口，其中，所述的缓冲液通道上选有一段作为用于检测参考液体光信号的参考光谱窗，所述血液分离通道上选有一段作为用于检测血浆光信号的测量光谱窗，所述的血液分离通道上设置有若干个用于对血流路进行加热的加热电极和用于测量血流路温度的测量电极，所述加热电极和测量电极分别对应连接所述测控系统。

所述的血液分离通道包括有：分别连接动脉端出口和抗凝剂流路出口的动脉血流路，所述抗凝剂流路的入口连接抗凝剂注射泵，所述动脉血流路的出口端连接血浆分离机构的入口端，所述血浆分离机构的血浆出口连接血浆流路的入口端，所述血浆分离机构的血细胞出口连接血细胞流路的入口端，所述血浆流路和血细胞流路的出口端共同连接回血流路的入口端，所述回血流路的出口端连接静脉端入口，所述动脉血流路上设置有用于采集血液注入压力的第一压力传感器，所述回血流路上设置有用于采集回血压力的第二压力传感器，所述的测量光谱窗选在所述的血浆流路上。

所述的第一压力传感器和第二压力传感器结构相同，均包括有：绝缘载体，由下至上设置在所述绝缘载体内的连接在所述动脉血流路或回血流路上的用于流通血液的微管路、PDMS薄膜层以及Ag/PDMS电极，所述绝缘载体在位于所述Ag/PDMS电极的一侧且对应所述的微管路开有与外部大气相通的大气通孔，所述Ag/PDMS电极连接所述测控系统。

所述的光学检测系统包括有：激光光源、斩波器、第一光学传感探头、第二光学传感探头以及光信号探测器，其中，所述的斩波器入光口设置在激光光源的输出光路上，所述斩波器的一路输出光通过第一光学传感探头耦合到血液体外循环抽取芯片中的测量光谱窗，所述斩波器的另一路输出光通过第二光学传感探头耦合到血液体外循环抽取芯片中的参考光谱窗，所述第一光学传感探头和第二光学传感探头耦合输出测量光谱窗和参考光谱窗透射光信号的输出端分别连接到光信号探测器的信号输入端，所述光信号探测器的信号输出端连接所述测控系统C。

所述的第一光学传感探头和第二光学传感探头同，均包括有：分别设置在所述测量光谱窗或参考光谱窗的入射光侧和出射光侧的第一CaF2晶体和第二CaF2晶体，通过设置在第一CaF2晶体上的第一接口支架设置在所述第一CaF2晶体上的输入侧光纤接口，通过设置在第二CaF2晶体上的第二接口支架设置在所述第二CaF2晶体上的输出侧光纤接口，所述输入侧光纤接口连接输入光纤的一端，所述输出侧光纤接口连接输出光纤的一端，所述输入光纤的另一端连接斩波器的一路光输出端，所述输出光纤的另一端连接所述光信号探测器的信号输入端。

所述的测控系统分别连接血液体外循环抽取芯片中的：抗凝剂注射泵和缓冲液注射泵用于控制流量，连接测量电极和加热电极用于控制血流路的温度，连接第一压力传感器和第二压力传感器用于分别采集血液注入压力和回血压力；所述的测控系统分别连接光学检测系统中的：激光光源用于激光的输出控制，连接斩波器用于斩波控制，连接光信号探测器用于采集光谱、对光谱进行锁相放大并通过数据处理获得血浆中的葡萄糖浓度信息。

本发明的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，是一种基于微量、无损耗血液连续采集分离和激光透射吸收光谱技术的高精度血糖连续监测仪器，能够为糖尿病领域的基础科学研究连续、高精度地提供人体血糖浓度的参考值。是基于一种利用动静脉压差实现微量血液连续采样、高效分离、抗凝输运和无损耗回流体内的新方法及微流控芯片的实现方式，这种旁路式的新型取血途径，使得血糖浓度的实时、连续监测首次成为了可能。本发明利用一种基于激光器波长扫描输出，实现血液中葡萄糖分子最佳测量谱线组合的双光路透射吸收检测方法，通过最佳光程长设计和多变量PLS光谱数据建模，实现微量血液中葡萄糖分子的特异性、高分辨率检测。本发明的仪器为糖尿病领域的基础科学研究提供人体血糖浓度的高精度真值，为无创、微创血糖测量方法的科学研究提供人体血糖浓度的标准值。

附图说明

图1是本发明基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器的整体构成框图；

图2是本发明中血液体外循环抽取芯片的结构示意图；

图3是本发明中在血压与大气压平衡时压力传感器的结构示意图；

图4是本发明中在血压大于大气压时压力传感器的结构示意图。

图5是本发明中第一光学传感探头或第二光学传感探头的结构示意图；

图6是本发明中测控系统的构成框图。

图中

1a：第一压力传感器 1b：第二压力传感器

2：抗凝剂注射泵 3：缓冲液注射泵

4：废液瓶 5：动脉端出口

6：静脉端入口 7：血浆流路

8：血浆分离机构 9：测量光谱窗

10：参考光谱窗 11：测量电极

12：加热电极 13a：第一光学传感探头

13b：第二光学传感探头 13.1：第一CaF2晶体

13.2：第一接口支架 13.3：输入侧光纤接口

13.4：输入光纤 13.5：第二CaF2晶体

13.6：第二接口支架 13.7：输出侧光纤接口

13.8：输出光纤 14：激光光源

15：斩波器 16：光信号探测器

17：缓冲液通道 18：血细胞流路

19：动脉血流路 20：回血流路

21：绝缘载体 22：微管路

23：PDMS薄膜层 24：Ag/PDMS电极

25：大气通孔 26：计算机

27：阻抗分析仪 28：直流电源

29：数据采集卡

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器做出详细说明。

本发明的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，利用人体动脉与静脉之间的自然压差实现微量血液的旁路式连续、无损耗体外循环回流；利用微流控芯片技术实现微量血液在体外循环回流中的连续血浆分离、抗凝处理、流阻监测、恒温调控，并为葡萄糖浓度的双光路参考测量提供检测窗口；利用特定波长“指纹谱”区最佳测量谱线组合与最佳光程长透射吸收光谱检测，实现血糖浓度的非接触、特异性、高分辨率检测。

如图1所示，本发明的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，包括有：用于获取参考液体和被测血液的血液体外循环抽取芯片A，与所述血液体外循环抽取芯片A相连用于向血液体外循环抽取芯片A提供光源和分别从血液体外循环抽取芯片A中获取参考光信号和测量光信号的光学检测系统B，以及分别连接所述血液体外循环抽取芯片A和光学检测系统B用于控制血液体外循环抽取芯片A和光学检测系统B以及获取信号进行数据处理的测控系统C。

如图1、图2所示，所述的血液体外循环抽取芯片A包括有：设置在芯片上的用于流通参考液体的缓冲液通道17和用于获取血浆的血液分离通道，所述的缓冲液通道17的入口端连接缓冲液注射泵3的出液端，所述缓冲液通道17的出口端连接废液瓶4，所述血液分离通道的入口端连接动脉端出口5，所述血液分离通道的出口端连接静脉端入口6，其中，所述的缓冲液通道17上选有一段作为用于检测参考液体光信号的参考光谱窗10，所述血液分离通道上选有一段作为用于检测血浆光信号的测量光谱窗9，所述的血液分离通道上设置有若干个用于对血流路进行加热的加热电极12和用于测量血流路温度的测量电极11，所述加热电极12和测量电极11分别对应连接所述测控系统C。

所述的血液分离通道包括有：分别连接动脉端出口5和抗凝剂流路出口的动脉血流路19，所述抗凝剂流路的入口连接抗凝剂注射泵2，所述动脉血流路19的出口端连接血浆分离机构8的入口端，所述血浆分离机构8的血浆出口连接血浆流路7的入口端，所述血浆分离机构8的血细胞出口连接血细胞流路18的入口端，所述血浆流路7和血细胞流路18的出口端共同连接回血流路20的入口端，所述回血流路20的出口端连接静脉端入口6，所述动脉血流路19上设置有用于采集血液注入压力的第一压力传感器1a，所述回血流路20上设置有用于采集回血压力的第二压力传感器1b，所述的测量光谱窗9选在所述的血浆流路7上。所述的血浆分离机构8可以利用微管路中的惯性微流效应、血细胞在微流体通道中的生物物理效应(如Fahraeus效应、Zweifach-Fung效应)和由微管路结构引起的几何效应(如管路收缩-扩展效应、离心效应)等以及多种微流体效应的有机结合实现血浆分离。

如图3、图4所示，所述的第一压力传感器1a和第二压力传感器1b结构相同，均为高分辨率透射型传感测头，均包括有：绝缘载体21，由下至上设置在所述绝缘载体21内的连接在所述动脉血流路19或回血流路20上的用于流通血液的微管路22、PDMS薄膜层23以及Ag/PDMS电极24，所述绝缘载体21在位于所述Ag/PDMS电极24的一侧且对应所述的微管路22开有与外部大气相通的大气通孔25，所述Ag/PDMS电极24连接所述测控系统C。

所述的第一压力传感器1a或第二压力传感器1b，首先在PDMS薄膜层层的表面采用导电型PDMS(含有银微颗粒的PDMS)加工压力传感器的Ag/PDMS电极24。在微流控芯片的键合过程中，将PDMS薄膜层23的非电极面与包含有用于流通动脉血或回血的微管路22的PDMS沟道层键合在一起，从而保证压力传感器的电极不与微管路中的血液发生接触，同时利用绝缘载体21保护电极。另外，所述绝缘载体21在位于所述Ag/PDMS电极24的一侧且对应所述的微管路22开有与外部大气相通的大气通孔25，所述Ag/PDMS电极24连接所述测控系统C。因为PDMS薄膜层具有高弹性，所以当具有一定血压的血液流经压力传感器时，将导致PDMS薄膜层发生形变(图4)，使电极被弯曲和拉伸，引起电极的电阻随之发生变化，通过检测微型压力传感器电极的电阻，可以实现微管路中血压波动的实时监测。本发明中提出的微管路内的压力实时监测也可以通过利用机械式检测方法、电气式检测法、皮托管法和表面波的方法来实现。

如图1所示，所述的光学检测系统B包括有：激光光源14、斩波器15、第一光学传感探头13a、第二光学传感探头13b以及光信号探测器16，其中，所述的斩波器15入光口设置在激光光源14的输出光路上，所述斩波器15的一路输出光通过第一光学传感探头13a耦合到血液体外循环抽取芯片A中的测量光谱窗9，所述斩波器15的另一路输出光通过第二光学传感探头13b耦合到血液体外循环抽取芯片A中的参考光谱窗10，所述第一光学传感探头13a和第二光学传感探头13b耦合输出测量光谱窗9和参考光谱窗10透射光信号的输出端分别连接到光信号探测器16的信号输入端，所述光信号探测器16的信号输出端连接所述测控系统C。本发明实施例中，所述的斩波器15采用传统的光学斩波器。光信号探测器16可以采用碲镉汞中红外探测器或EOT PbSe中红外功率探测器等。

所述的光学检测系统B，在实际的实施过程中可以利用多种不同的光学检测方法，例如可以通过中红外激光器多波长调谐输出的方法实现微量血液中葡萄糖分子的特异性检测，满足激光光谱法精确测量微量血液中葡萄糖分子浓度的需要。本发明为了消除采用两个检测器时由检测器之间的自身噪声和性能差异带来的误差，采用单一检测器即光信号探测器16，通过光学斩波器15的控制，实现测量光路与参考光路光谱信号的交替检测，进一步提高测量精度。

本发明为了避免污染血液样品和提高测量速度，设计两个完全相同的透射型传感测头，即第一光学传感探头13a和第二光学传感探头13b，参考光路的第二光学传感探头13b中测量背景参考溶液，以扣除相应的背景光谱信息。同时，双光路的设计可提高光学检测系统的信噪比和抗干扰性，最终提高葡萄糖浓度检测的分辨率和精度。

如图5所示，所述的第一光学传感探头13a和第二光学传感探头13b同，均包括有：分别设置在所述测量光谱窗9或参考光谱窗10的入射光侧和出射光侧的第一CaF2晶体13.1和第二CaF2晶体13.5，通过设置在第一CaF2晶体13.1上的第一接口支架13.2设置在所述第一CaF2晶体13.1上的输入侧光纤接口13.3，通过设置在第二CaF2晶体13.5上的第二接口支架13.6设置在所述第二CaF2晶体13.5上的输出侧光纤接口13.7，所述输入侧光纤接口13.3连接输入光纤13.4的一端，所述输出侧光纤接口13.7连接输出光纤13.8的一端，所述输入光纤13.4的另一端连接斩波器15的一路光输出端，所述输出光纤13.8的另一端连接所述光信号探测器16的信号输入端。

设置在所述测量光谱窗9或参考光谱窗10上的第一CaF2晶体13.1和第二CaF2晶体13.5分别构成输入端和输出端的透射窗口，第一CaF2晶体13.1和第二CaF2晶体13.5不吸湿抗潮解，不与血液中的成分反应，不污染血液，且具有较高光透过率。

所述的测控系统C分别连接血液体外循环抽取芯片A中的：抗凝剂注射泵2和缓冲液注射泵3用于控制流量，连接测量电极11和加热电极12用于控制血流路的温度，连接第一压力传感器1a和第二压力传感器1b用于分别采集血液注入压力和回血压力；所述的测控系统C分别连接光学检测系统B中的：激光光源14用于激光的输出控制，连接斩波器15用于斩波控制，连接光信号探测器16用于采集光谱、对光谱进行锁相放大并通过数据处理获得血浆中的葡萄糖浓度信息。

如图6所示，所述的测控系统C包括有计算机26、阻抗分析仪27、直流电源28和数据采集卡29。其中：计算机26直接连接抗凝剂注射泵2和缓冲液注射泵3用于控制流量；阻抗分析仪27连接测量电极11，并且将测量的数据传入计算机26，计算机26控制着直流电源28，使其为加热电极12供电，计算机26将读取的阻抗分析仪27的信号转换为温度数据，分析温度数据之后控制直流电源28为加热电极12供电，从而控制血流路的温度到37℃，从而尽量减小受试者体内、体外血液的温度差异，尽量保持体外循环中的血液与体内一致，同时这样也有利于保证血浆葡萄糖浓度检测通路与参考通路中流体的温度相同，减小外界环境温度波动对葡萄糖浓度测量精度的影响，实现血液样品和缓冲液的恒温调控；计算机26通过阻抗分析仪27连接第一压力传感器1a和第二压力传感器1b用于分别采集动脉血压和回血的压力，对血液传输管路内的血流特性进行监测，通过血压的实时监测获得血液传输管路内血液的流动特性，预防血液传输管路堵塞情况的发生，避免血液在血液体外循环抽取芯片A内发生堵塞这一严重后果。

计算机26直接连接激光光源14用于控制激光输出，计算机26连接斩波器15用于斩波控制，计算机26通过数据采集卡29连接光信号探测器16用于采集光谱数据。

Claims (7)

1.一种基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，其特征在于，包括有：用于获取参考液体和被测血液的血液体外循环抽取芯片(A)，与所述血液体外循环抽取芯片(A)相连用于向血液体外循环抽取芯片(A)提供光源和分别从血液体外循环抽取芯片(A)中获取参考光信号和测量光信号的光学检测系统(B)，以及分别连接所述血液体外循环抽取芯片(A)和光学检测系统(B)用于控制血液体外循环抽取芯片(A)和光学检测系统(B)以及获取信号进行数据处理的测控系统(C)。

2.根据权利要求1所述的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，其特征在于，所述的血液体外循环抽取芯片(A)包括有：设置在芯片上的用于流通参考液体的缓冲液通道(17)和用于获取血浆的血液分离通道，所述的缓冲液通道(17)的入口端连接缓冲液注射泵(3)的出液端，所述缓冲液通道(17)的出口端连接废液瓶(4)，所述血液分离通道的入口端连接动脉端出口(5)，所述血液分离通道的出口端连接静脉端入口(6)，其中，所述的缓冲液通道(17)上选有一段作为用于检测参考液体光信号的参考光谱窗(10)，所述血液分离通道上选有一段作为用于检测血浆光信号的测量光谱窗(9)，所述的血液分离通道上设置有若干个用于对血流路进行加热的加热电极(12)和用于测量血流路温度的测量电极(11)，所述加热电极(12)和测量电极(11)分别对应连接所述测控系统(C)。

3.根据权利要求2所述的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，其特征在于，所述的血液分离通道包括有：分别连接动脉端出口(5)和抗凝剂流路出口的动脉血流路(19)，所述抗凝剂流路的入口连接抗凝剂注射泵(2)，所述动脉血流路(19)的出口端连接血浆分离机构(8)的入口端，所述血浆分离机构(8)的血浆出口连接血浆流路(7)的入口端，所述血浆分离机构(8)的血细胞出口连接血细胞流路(18)的入口端，所述血浆流路(7)和血细胞流路(18)的出口端共同连接回血流路(20)的入口端，所述回血流路(20)的出口端连接静脉端入口(6)，所述动脉血流路(19)上设置有用于采集血液注入压力的第一压力传感器(1a)，所述回血流路(20)上设置有用于采集回血压力的第二压力传感器(1b)，所述的测量光谱窗(9)选在所述的血浆流路(7)上。

4.根据权利要求3所述的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，其特征在于，所述的第一压力传感器(1a)和第二压力传感器(1b)结构相同，均包括有：绝缘载体(21)，由下至上设置在所述绝缘载体(21)内的连接在所述动脉血流路(19)或回血流路(20)上的用于流通血液的微管路(22)、PDMS薄膜层(23)以及Ag/PDMS电极(24)，所述绝缘载体(21)在位于所述Ag/PDMS电极(24)的一侧且对应所述的微管路(22)开有与外部大气相通的大气通孔(25)，所述Ag/PDMS电极(24)连接所述测控系统(C)。

5.根据权利要求1所述的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，其特征在于，所述的光学检测系统(B)包括有：激光光源(14)、斩波器(15)、第一光学传感探头(13a)、第二光学传感探头(13b)以及光信号探测器(16)，其中，所述的斩波器(15)入光口设置在激光光源(14)的输出光路上，所述斩波器(15)的一路输出光通过第一光学传感探头(13a)耦合到血液体外循环抽取芯片(A)中的测量光谱窗(9)，所述斩波器(15)的另一路输出光通过第二光学传感探头(13b)耦合到血液体外循环抽取芯片(A)中的参考光谱窗(10)，所述第一光学传感探头(13a)和第二光学传感探头(13b)耦合输出测量光谱窗(9)和参考光谱窗(10)透射光信号的输出端分别连接到光信号探测器(16)的信号输入端，所述光信号探测器(16)的信号输出端连接所述测控系统C。

6.根据权利要求5所述的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，其特征在于，所述的第一光学传感探头(13a)和第二光学传感探头(13b)同，均包括有：分别设置在所述测量光谱窗(9)或参考光谱窗(10)的入射光侧和出射光侧的第一CaF2晶体(13.1)和第二CaF2晶体(13.5)，通过设置在第一CaF2晶体(13.1)上的第一接口支架(13.2)设置在所述第一CaF2晶体(13.1)上的输入侧光纤接口(13.3)，通过设置在第二CaF2晶体(13.5)上的第二接口支架(13.6)设置在所述第二CaF2晶体(13.5)上的输出侧光纤接口(13.7)，所述输入侧光纤接口(13.3)连接输入光纤(13.4)的一端，所述输出侧光纤接口(13.7)连接输出光纤(13.8)的一端，所述输入光纤(13.4)的另一端连接斩波器(15)的一路光输出端，所述输出光纤(13.8)的另一端连接所述光信号探测器(16)的信号输入端。

7.根据权利要求1所述的基于光微流体的血液体外循环式高精度血糖连续监测仪器，其特征在于，所述的测控系统(C)分别连接血液体外循环抽取芯片(A)中的：抗凝剂注射泵(2)和缓冲液注射泵(3)用于控制流量，连接测量电极(11)和加热电极(12)用于控制血流路的温度，连接第一压力传感器(1a)和第二压力传感器(1b)用于分别采集血液注入压力和回血压力；所述的测控系统(C)分别连接光学检测系统(B)中的：激光光源(14)用于激光的输出控制，连接斩波器(15)用于斩波控制，连接光信号探测器(16)用于采集光谱、对光谱进行锁相放大并通过数据处理获得血浆中的葡萄糖浓度信息。