本发明专利技术提出了一种人体血糖浓度微创、动态、连续检测的方法及检测系统。该检测方法首先采用低频超声对皮肤进行预处理，增大皮肤的通透性，接着用真空负压方法从皮肤中微创抽取组织液，然后将抽取出的组织液通过微通道输送到表面等离子共振传感器系统，采用表面等离子共振折射率直接测量技术和蛋白质绑定间接测量技术两种方法，测量人体组织液中的葡萄糖浓度，最后根据组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度的相关性模型，实现人体血糖浓度的动态、连续检测。本发明专利技术在提出的检测方法的基础上，提出了相应的检测系统，该检测方法和检测系统具有很好的临床应用价值和商业前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种人体血糖浓度的检测方法，并涉及一种采用此方法的人体血糖浓度检测系统，属于人体生理参数检测
技术介绍
糖尿病是中老年人的常见和多发病，随着人们生活水平的提高，糖尿病的发病率也日益上升，世界卫生组织将它和肿瘤，心脑血管病一起列为世界范围内的三大难症，据世界卫生组织估计，目前世界上约有糖尿病人1.7亿而中国就大约有糖尿病人3000万。到2025年将增加到3亿人，糖尿病早已被列为亚洲前十位杀手之一，它的流行程度已超过感染性疾病的威胁。积极预防和治疗糖尿病已迫在眉睫。目前的糖尿病检测方法主要依靠的是有创测量，即通常需要从病人的手指处取血，然后依靠化学的方法，测定病人血液中葡萄糖的浓度，有创方法在血糖检测过程中需要消耗品，每次对病人进行血糖检测时都会对病人带来一定程度的伤害，给他们带来痛苦并有感染的危险，且这种方法最大的缺点就是不能实现对于人体血糖浓度的动态检测，无法反映病人体内血糖浓度的实时变化情况，达不到很好的辅助资料的效果，比如定期的取指血试验经常不能探测到所有的低血糖事件和高血糖事件，特别是夜间的低血糖经常是测不到的。根据有创血糖检测的这些问题，我们提出了使用微创检测的方法，对人体的血糖浓度动态实时的进行监测。能动态实时的监测血糖水平将是糖尿病治疗领域的巨大发展。由于组织液中的葡萄糖水平与血糖水平有高相关性，故而测量组织液中的葡萄糖水平这一微创方法近年来倍受关注。现有的商业化连续监测系统——Cygnus Gluco Watch和Mini Med CGMSTM等，不能提供精确的或者每天的血糖监测，并且需要取指血试验以对传感器进行定期的标定。Gluco Watch的使用很方便，但需要依靠反向离子电渗法采样皮肤中的组织液，而皮肤通透性的不稳定性和排汗导致传感器读数的不精确性，而且用酶电极的方法进行检测，使用过程中需要耗材。Mini Med CGMSTM提供了精确的传感器读数，但并非为日常应用而设计的，它需要经过训练的人员将葡萄糖传感器植入皮下，因此无法方便的操作和实现家用。除了以上商业化的产品外，人们还研究了其他大量微创或无创的血糖监测方法。例如微创技术包括用激光在皮肤上打小孔，并通过该孔抽取血液或者组织液；用小刀只割破表皮，然后抽取少量组织液；去除角质层，接着用真空抽取组织液；用微型针阵列刺破角质层，并抽取组织液；利用反向离子电渗原理抽取组织液；利用微透析法抽取组织液等。这些方法由于装置复杂、操作困难、容易感染、受皮肤表面环境状况影响大等缺点一直都未能实现临床应用。无创技术包括近红外光谱法、中红外光谱法、拉曼光谱法和旋光测定法等一系列光学方法。由于无创检测法的检测精度有限和可靠性较低等缺点，也一直未能实现临床应用，尚处于研究阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对人体血糖浓度有创、无创和微创检测现有技术的缺陷和不足，提出一种无痛感、无感染风险和测量精度高的方法，实现人体血糖浓度的微创、动态和连续检测。本专利技术的目的之二是基于该检测方法，提出一种具有临床应用前景的人体血糖浓度的微创、动态、连续检测系统。本专利技术人体血糖浓度微创、动态、连续检测方法的技术方案是(1)利用低频超声对皮肤进行预处理，提高皮肤的通透性；(2)将稳定的真空负压作用在超声处理过的皮肤上，透皮快速抽取人体组织液；(3)利用表面等离子共振折射率直接测量方法或者利用大肠杆菌GBP蛋白质绑定间接测量方法，测量抽取出的人体组织液中的葡萄糖浓度；(4)建立组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度相关性的预测模型。(5)根据步骤(3)测出的人体组织液中的葡萄糖浓度和步骤(4)建立的预测模型，获得人体血糖浓度。本专利技术的人体血糖浓度微创、动态、连续检测方法，在低频超声作用的同时，实时测量皮肤阻抗值，并根据测量结果反馈控制低频超声作用过程。本专利技术通过表面等离子共振折射率直接测量方法或者利用大肠杆菌GBP蛋白质绑定间接测量方法测量组织液中的葡萄糖浓度，其具体步骤为(1)采用多通道微差分测量方法，将其中一个通道通入背景溶液，通过多通道同时测量并差分消除环境因素对测量精度的影响；(2)利用表面等离子共振折射率直接测量方法或大肠杆菌GBP蛋白质绑定测量方法测量已知浓度的葡萄糖溶液，建立相应的折射率数学模型；(3)通过测量通入待测组织液后的折射率变化，并结合相应的折射率数学模型，实现组织液中葡萄糖浓度的测量和分析。本专利技术中在采用表面等离子共振折射率GBP蛋白质绑定方法测量葡萄糖浓度时，所使用的大肠杆菌GBP蛋白，可采用如下的生物技术合成(1)对大肠杆菌GBP蛋白编码基因mglB进行定点突变，突变的位点包括在E149位点单独突变和在E149、A213、L238三个位点同时突变；(2)构建过量表达大肠杆菌野生型GBP蛋白和突变型GBP蛋白的基因工程菌株；(3)在摇瓶上对工程菌株进行发酵，使GBP蛋白能够高水平的稳定表达；(4)对发酵产物进行GBP蛋白的分离纯化，目标蛋白的纯度达到95％以上。本专利技术在建立组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度相关性的预测模型过程中，将皮肤通透性稳定前的测量数据点和稳定后的异常测量数据点去除，并利用真空负压组织液抽取过程实时测得的皮肤阻抗值对单点血糖预测模型进行修正，以进一步提高预测精度。本专利技术在提出的人体血糖浓度微创、动态、连续检测方法的基础上，提出了一种人体血糖浓度的微创、动态、连续检测系统，该系统包括(1)低频超声处理装置，用于生成低频超声和测量皮肤阻抗值； (2)真空负压组织液抽取装置，用于通过稳定的真空负压提取人体组织液；(3)表面等离子共振葡萄糖浓度测量装置，用于利用表面等离子共振折射率直接测量方法或者利用大肠杆菌GBP蛋白质绑定间接测量方法，测量人体组织液的葡萄糖浓度；(4)控制电路，用于控制低频超声处理装置、真空负压组织液抽取装置和表面等离子共振葡萄糖浓度测量装置协调工作，并根据所测得的组织液中的葡萄糖浓度以及组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖糖浓度的相关性模型，预测人体血糖浓度。本专利技术人体血糖浓度的微创、动态、连续检测系统，其中的低频超声处理装置包括超声发生器6、低频超声探头7、超声耦合腔3和皮肤阻抗测量电极8(1)超声发生器6用于产生所需的低频超声驱动信号；(2)低频超声探头7用于在超声发生器6的驱动下产生低频超声波；(3)超声耦合腔3用于容纳超声作用过程中的耦合剂9，在所述超声耦合腔3上还设置有耦合剂9的注入通道4和排出通道5；(4)皮肤阻抗测量电极8用于测量皮肤阻抗值。本专利技术人体血糖浓度的微创、动态、连续检测系统，其中的真空负压组织液抽取装置包括真空泵12、真空腔11、收集器13和微管道14(1)真空泵12用于产生组织液抽取过程中稳定的真空负压；(2)真空腔11用于为真空泵12提供一个密闭的真空负压作用空间；(3)收集器13用于容纳抽取出的人体组织液15；(4)微管道14用于连接真空泵12、真空腔11和收集器13。本专利技术人体血糖浓度的微创、动态、连续检测系统，其中的表面等离子共振葡萄糖浓度测量装置包括注射泵17、进样器16、切换阀18和SPR传感器19(1)注射泵17用于控制微量液体以均匀的流速输入SPR传感器19；(2)进样器16用于容纳并向SPR传感器19输入微量液体；(3)切换阀18本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种人体血糖浓度的微创、动态、连续检测方法，其特征在于包括以下步骤：（１）利用低频超声对皮肤进行预处理，提高皮肤的通透性；（２）将真空负压作用在低频超声预处理过的皮肤上，透皮抽取人体组织液；（３）利用表面等离子共振（ ＳＰＲ）折射率直接测量方法或者利用大肠杆菌ＧＢＰ蛋白质绑定间接测量方法，测量抽取出的人体组织液中的葡萄糖浓度；（４）建立组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度相关性的预测模型；（５）根据步骤（３）测出的人体组织液中的葡萄糖浓度 和步骤（４）建立的预测模型，获得人体血糖浓度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐可欣，栗大超，黄显，于海霞，张增幅，
申请(专利权)人：天津市先石光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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