柔性无创血糖传感器件及其力化学耦合机理研究

基本信息
批准号:11902176
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:陈毅豪
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
柔性生化传感多层薄膜器件转印可延展电子器件力化学耦合分析柔性电子器件
结项摘要

The development of the economy and the whole society makes the chronic diseases a rapidly rising problem for the human kind. Among the diseases, diabetes is one of the most severe one that threaten people’s health and lives. China has the largest diabetes population with more than 112 million diagnosed diabetes patients. The government has to spend as many as 50 billion dollars on that. Diabetes patients have to frequently monitor their blood glucose level for the entire lift. The prevalent method for the blood glucose monitoring is by lancet-based invasive glucometer. Employing that method not only causes repeated pains and hurts to the body, but also enormous fears and resistance to the mind. Most of the patients fail to keep regular self-monitoring after the first several year’s “suffering”. What’s worse, although the invasive blood glucose monitoring is quite frequent (e.g. 4-8 times a day), it’s far not enough for the patients to achieve continuous blood glucose level data (e.g. once in a minute). Being unable to continuously monitor the blood glucose makes the hypoglecemia hard to find and the blood glucose level fluctuates dramatically. Those will soon results in severe diabetes complications and even causes deaths..Wearable non-invasive blood glucose monitoring can realize continuous monitoring to the blood glucose level without causing any pains and fears to the patients. It is the most-recognized way in the world for diabetes monitor and self-regulation. However, there are some critical problems that remains unsolved, which hinders the technique to be used in real clinical applications. The problems are: (1) there lacks flexible glucose biosensors that can be totally integrated with the human skin as well as having high sensitivity, precision and selectivity; (2) There lack efficient transfer printing method for complicated-structured multi-layer flexible electronics without damages.; (3) there lacks quantitative and theoretical analysis of the non-invasive blood glucose monitoring method and error evaluation..In order to solve this problem, this application will focus on the mechanical design and analysis of the flexible glucose sensor, the transfer printing method and the modeling and the mechanism analysis of the non-invasive blood glucose monitoring method.

糖尿病是全球范围内威胁人类健康的重大慢性疾病。中国有超过1亿糖尿病患者,居世界首位。糖尿病患者需终身频繁监测血糖,通用方法是“扎手指”的有创测量,这种方法带给患者反复疼痛、皮肤损伤和极大的恐惧抵抗,使其无法坚持监测。有创方法不是持续血糖监测,无法及时发现低血糖情况,调控血糖波动性极大,引起严重并发症,甚至危及生命。穿戴式无创连续血糖监测技术,可以实现在不引起糖尿病人任何疼痛和恐惧的情况下,在较长的时间范围内对血糖水平进行动态连续监测。但其在与皮肤完美贴合的高精度柔性传感器件、适合多层柔性电子器件的无损转印方法、无创血糖监测机理研究方面存在着诸多瓶颈问题未解决。本申请将从柔性葡萄糖传感器件的力学设计、制备和转印方法、无创血糖监测力化学耦合原理分析等方面开展研究,在器件、转印和理论方面实现突破,实现无创血糖精准测量和定量化计算,最终建立柔性器件测量结果与真实血糖值的对应关系,真正实现临床应用。

项目摘要

糖尿病是全球范围内威胁人类健康的重大慢性病之一,在全球糖尿病疾病多发的国家中,中国是全球第一大糖尿病患者国,有超过1.21亿糖尿病患者。血糖水平是糖尿病诊断和控制的重要生化指标,处于连续波动的状态,饮食、运动、情绪变化等因素都会引起即时的血糖值变化。低血糖状态容易引起病人的昏厥甚至导致死亡,持续的高血糖则容易引起全身各脏器的糖尿病并发症,如视网膜病变、糖尿病肾病、糖尿病足等,严重影响糖尿病病人的生活质量和身体健康。因此血糖的持续监测和自我管理是糖尿病患者控制血糖水平,防止并发症发生的最关键方法。目前通用的血糖监测方法是有创的血糖仪采血后,利用血糖试纸测量,这种方法的缺点是具有很强的疼痛感,长期使用会使患者产生抵抗心理,影响血糖监测的依从性。另外,有创的方法只能进行有限次数的血糖测量,无法实现连续监测,没法及时发现低血糖和高血糖情况,并实现平稳的血糖控制。相比之下,穿戴式的无创血糖监测设备可以实现糖尿病患者的连续血糖监测。针对以上关键瓶颈问题,本项目开展了基于力学原理的超薄柔性葡萄糖传感器设计、制备和无损转印方法,并对无创血糖提取和测量过程中的力/化学耦合机理进行试验分析,实现能够与人体共型贴合的皮肤表面微量葡萄糖的精准检测,获得无创测量结果与真实血糖浓度的定量化关系,使糖尿病患者实现血糖的医疗级无创、连续监测。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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