应用于中红外血糖检测的光子晶体

基本信息
批准号:61605135
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.00
负责人:赵新
学科分类:
依托单位:四川大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:侯宜栋,杨治美,马瑶,钱正,钱辉,魏蔚,龚敏
关键词:
血糖检测光子晶体中红外光谱生物传感器葡萄糖特征峰
结项摘要

Optical glucose measurement is an important research in noninvasive blood glucose monitoring because of its portability, painless, high speed and so on. However, the optical testing of glucose concentration is still influenced by the background of human tissue and the low optical absorption intensity of glucose, etc. How to extract the effective optical signals becomes a critical bottleneck problem to resolve in the design of optical glucose sensor. According to this situation, the two-dimensional Photonic Crystal array applied in Mid-Infrared Spectroscopy is proposed. The function of the diffraction peek of Photonic Crystal is enhancing and filtering the multiple characteristic peaks of glucose which are selected from the background interference. By comparison and analysis of the absolute and relative values of each characteristic peak, the reliable and stable glucose concentration is obtained. The minimum size of the fabrication processing is 0.5μm which ensures the higher precision without increasing the costs. The wavelength range of the infrared spectrum analyzer to test Photonic Crystal is from 2 to 11μm The project will provide new point to the noninvasive optical glucose testing and new reference data to Precision Medicine by the way of Enhanced filtering characteristics of Photonic Crystal and multiple characteristic peaks comprehensive analysis.

光学血糖检测是目前无创血糖检测中重点研究的领域,具有便携、无痛、快速等特点。然而血糖浓度的光学测试仍然受到人体组织背景、葡萄糖光吸收强度小等问题的影响,如何有效提取葡萄糖分子的光学信号已成为解决光学血糖传感器设计瓶颈的关键问题。针对这一问题,该项目提出了应用于中红外光谱法的二维光子晶体阵列。通过光子晶体的衍射峰选择性增强的特点,对表征血糖浓度的多个葡萄糖特征峰进行提取。从背景干扰中筛选出有效光信号。通过各个特征峰绝对和相对变化值的对比和综合分析,得到可靠稳定的葡萄糖浓度信息。本项目通过0.5µm的微电子工艺对光子晶体进行制备,在保证精度的前提下减小设计成本。采用波长范围2~11µm的红外光谱分析仪对光子晶体进行测试。本研究将从光子晶体的增强滤波特性和多个特征峰综合分析葡萄糖分子浓度的新视点,为光学血糖检测提供新的思路,为精准医疗提供参考数据。

项目摘要

目前医学血糖检测都是采集血液的有创方式。与有创相比,光学的无创检测方式可以减少频繁采血给病患带来的痛苦。然而光学测试方法会受到液体和人体组织带来的影响。为此,该项目采用红外方法对葡萄糖分子的特征峰进行了检测和分析,在中红外波段观察到五个特征峰,波数分别为995、1034、1078、1108、1152,对应波长为10.05μm、9.67μm、9.28μm、9.03μm、8.68μm。针对特征峰设计和制造了光子晶体结构,二维孔状结构的孔间距为8.5-9.9μm,孔半径为1.8-2.1μm。此外还对其他体征参数与血糖的相关度进行了实际检测和分析。对葡萄糖分子模型进行了仿真,探讨和分析了传统检测中存在的精度不高的问题。本项目通过0.5μm的微电子工艺对光子晶体进行制备,在保证精度的前提下减小设计成本。采用波长范围0.8~11μm的红外光谱分析仪对光子晶体进行测试。本研究将从光子晶体的滤波特性和多个特征峰综合分析葡萄糖分子浓度的新视点,为光学血糖检测提供新的思路,为精准医疗提供参考数据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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