深圳先進(jìn)院研基于人體介電譜研發(fā)無創(chuàng)血糖傳感器

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所微創(chuàng)中心聶澤東副研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于高場(chǎng)約束的表面等離子體傳感器于實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)血糖的監(jiān)測(cè)，相關(guān)研究成果以Surface Plasmonic Feature Microwave Sensor with Highly Confined fields for Aqueous-Glucose and Blood-Glucose Measurements為題發(fā)表在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement(JCR一區(qū)，中科院一區(qū))上，聶澤東為上述論文的通訊作者，Abhishek Kandwal助理研究員為第一作者，深圳先進(jìn)院為第一作者單位和唯一通訊單位。

基于人體介電譜特性的射頻無創(chuàng)血糖傳感器具有體積小、成本低和抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，可方便集成在穿戴式設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的射頻血糖的測(cè)量方法主要是基于簡單的貼片天線或采用有泄露波輻射的傳感器，這種測(cè)量方法不僅會(huì)導(dǎo)致大量的輻射損耗，同時(shí)，傳感器傳播的能量場(chǎng)沒有受到足夠的限制，無法產(chǎn)生一個(gè)不受周圍電磁干擾的高能束流，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果容易受到環(huán)境電磁干擾而產(chǎn)生不確定性。針對(duì)上述的缺陷，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于表面等離子體激元端射傳感器設(shè)計(jì)方法(圖1)，該傳感器面積約為52mm×24mm，在傳感器CPW端口處，添加了一對(duì)三角形接地層來抑制旁瓣，這些旁瓣已被證明對(duì)血糖的傳感中起反作用。在體實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果顯示，該血糖傳感器可以實(shí)現(xiàn)150 MHz/mgmL-1的高靈敏度(圖2)。

在科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、深圳市基礎(chǔ)研究學(xué)科布局等項(xiàng)目的支持下，聶澤東研究團(tuán)隊(duì)開展了多模態(tài)無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)與管理的課題研究，采用可穿戴人工智能研究方法，通過設(shè)計(jì)新型的無創(chuàng)血糖傳感器和采集人體生理信號(hào)，借助于深度學(xué)習(xí)和智能算法，在糖尿病水平波動(dòng)監(jiān)測(cè)、高低血糖預(yù)警、糖尿病篩查和并發(fā)癥評(píng)估等臨床應(yīng)用展開研究。

圖1 基于高場(chǎng)約束的表面等離子體血糖傳感器原理圖

圖2 (a)高場(chǎng)約束的表面等離子體血糖傳感器實(shí)驗(yàn)測(cè)量場(chǎng)景;(b)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果