【技术实现步骤摘要】
本申请属于血糖监测传感器，尤其是涉及一种基于mems中红外技术葡萄糖检测传感器。
技术介绍
1、糖尿病是一种常见的慢性疾病，严重影响人们的健康和生活质量，糖尿病患者需要定期监测血糖水平，以调整饮食、运动和药物治疗；目前，常用的血糖检测方法是通过刺破手指或耳垂等部位，取得少量血液，然后用血糖仪进行分析，这种方法存在以下缺点：刺破皮肤会造成疼痛和感染的风险，影响患者的依从性和舒适度；血糖仪需要定期校准和更换试纸，增加了检测的成本和麻烦；血糖仪的测量结果受到血液样本的质量和数量、环境温度和湿度、操作人员的技术水平等因素的影响，可能存在误差和不稳定性。
2、因此，开发一种无创、无痛、无需消耗品、无需校准、高精度、高稳定性的血糖检测方法，是糖尿病患者和医疗工作者的迫切需求。
3、中红外光谱技术是一种利用物质对中红外光的吸收特性进行分析的技术，具有以下优点：具有高灵敏度和高选择性，可以区分不同的化学键和官能团，从而识别不同的物质；可以直接测量物质的浓度，无需进行复杂的数据处理和校正；可以实现非接触式、无损伤的测量，适用于生物体的检测。
4、葡萄糖是一种重要的生物分子，存在于人体的血液、组织液和细胞内，葡萄糖的分子结构中含有多个羟基(-oh)和醛基(-cho)，这些官能团对中红外光有较强的吸收，形成特征的光谱峰，因此，利用中红外光谱技术，可以实现对葡萄糖的定性和定量分析。
5、mems(micro-electro-mechanical systems)是一种将微电子技术和微机械技术相结合的技术，
6、基于中红外技术和mems技术的葡萄糖检测传感器，可以克服传统血糖检测方法的缺陷，实现非接触式、快速、准确的血糖检测，为糖尿病患者提供便捷和安全的服务。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种小型化、高性能化、低成本化，具备高稳定性、高灵敏度、高分辨率、强抗干扰能力及精确的数据处理能力的一种基于mems中红外技术的葡萄糖检测传感器，以解决传统血糖检测方法需刺破皮肤，使用不方便，检测存在误差，检测效率慢的问题。
2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种葡萄糖检测传感器，包括基底，所述基底上设有壳体，所述基底上设有发射光学模块、接收光学模块、数据处理系统和自校准系统。
3、在其中一实施例中，
4、所述发射光学模块包括设置在所述基底中部的红外黑体光源，所述红外黑体光源上方设有光学聚焦和导向组件。
5、在其中一实施例中，
6、所述红外黑体光源的数量为两个，两个所述红外黑体光源的波长分别为9.65μm和9.25μm；所述光学聚焦和导向组件为透镜或反射镜。
7、在其中一实施例中，
8、所述接收光学模块包括设置在所述基底上的膜片衬底，所述膜片衬底上设有滤光膜片，所述滤光膜片下方设有热电堆光电探测组件；所述热电堆光电探测组件包括热电堆元件，所述热电堆元件的数量为两个，两个所述热电堆元件通过微米横桥连接；所述滤光膜片的材料为蓝宝石、硅或锗中的一种，所述滤光膜片的厚度为12.5-50μm；所述滤光膜片的数量至少为1个；优选的，滤光膜片的材料为蓝宝石，滤光膜片的厚度为25μm，滤光膜片的数量为两个。
9、在其中一实施例中，
10、所述微米横桥包括导电层，所述导电层顶部设有接触孔，所述接触孔上设有金属电极，所述导电层包括第一金属层和第二金属层。
11、在其中一实施例中，
12、所述接触孔材料为掺杂有硼、磷、碳或氟的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅，优选的，接触孔材料为掺杂有碳或和氟的氮化硅；所述第一金属层材料为ti和tin的组合层，所述第二金属层材料为ta和tan的组合层。
13、在其中一实施例中，
14、所述数据处理系统采用拉曼光谱数据分析。
15、在其中一实施例中，
16、所述自校准系统包括设置在所述滤光膜片一侧的温度补偿调理芯片，所述温度补偿调理芯片与所述热电堆元件连接；所述温度补偿调理芯片内置增益放大器、模数转换器、温度传感器和数字信号处理器，所述数字信号处理器上连接有光电二极管。
17、在其中一实施例中，
18、所述基底的材料为无机硅石与热固性环氧聚合物的混合物，所述壳体中部设有通气孔，所述基底两侧设有电极引脚，所述电极引脚的数量至少为1个，优选的，电极引脚的数量为8个。
19、在其中一实施例中，
20、所述发射光学模块和接收光学模块表面贴片式封装于所述基底。
21、本申请提供了一种基于mems中红外技术的葡萄糖检测传感器，发射光学模块使用特定波长(9.65μm和9.25μm)的多波段红外黑体光源来选择性激发葡萄糖分子，并通过光学聚焦和导向组件将光束准确聚焦于皮肤表面；接收光学模块由滤光膜片、热电堆光电探测模块和光电二极管组成，能够将光信号转换为电信号，并通过差分处理来提高信号质量；自校准系统采用集成式温度补偿的fir传感器信号调理芯片与热电堆元件相连，进行信号放大、模数转换，并结合温度传感器数据进行信号调理，光电二极管输出的电信号进一步被处理以确保检测精度；传感器采用表面贴片式技术封装，将芯片直接耦合至基底并通过低熔点材料进行封装；数据处理系统包括对接收的光谱数据进行拉曼光谱分析，利用多元线性回归等算法构建血糖浓度与光谱数据间的数学关联模型，并进行预处理如平滑、归一化和均值中心化，以提高数据质量；检测方法包括将待测样本置于光源和光谱仪之间，接收调制后的光谱信号，并通过差分响应重构原光谱，最终通过数据处理单元计算得出葡萄糖浓度；该传感器设计能够实现非侵入式的葡萄糖浓度检测，适用于血糖监测传感器
【技术保护点】
1.一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，包括基底，所述基底上设有壳体，其特征在于，所述基底上设有发射光学模块、接收光学模块、数据处理系统和自校准系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述发射光学模块包括设置在所述基底中部的红外黑体光源，所述红外黑体光源上方设有光学聚焦和导向组件。
3.根据权利要求2所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述红外黑体光源的数量为两个，两个所述红外黑体光源的波长分别为9.65μm和9.25μm；所述光学聚焦和导向组件为透镜或反射镜。
4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述接收光学模块包括设置在所述基底上的膜片衬底，所述膜片衬底上设有滤光膜片，所述滤光膜片下方设有热电堆光电探测组件；所述热电堆光电探测组件包括热电堆元件，所述热电堆元件的数量为两个，两个所述热电堆元件通过微米横桥连接；所述滤光膜片的材料为蓝宝石、硅或锗中的一种，所述滤光膜片的厚度为12.5-50μm；所述滤光膜片的数量至少为1
5.根据权利要求4所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述微米横桥包括导电层，所述导电层顶部设有接触孔，所述接触孔上设有金属电极，所述导电层包括第一金属层和第二金属层。
6.根据权利要求5所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述接触孔材料为掺杂有硼、磷、碳或氟的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、碳化硅；所述第一金属层材料为Ti和TiN的组合层，所述第二金属层材料为Ta和TaN的组合层。
7.根据权利要求1所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述数据处理系统采用拉曼光谱数据分析。
8.根据权利要求4所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述自校准系统包括设置在所述滤光膜片一侧的温度补偿调理芯片，所述温度补偿调理芯片与所述热电堆元件连接；所述温度补偿调理芯片内置增益放大器、模数转换器、温度传感器和数字信号处理器，所述数字信号处理器上连接有光电二极管。
9.根据权利要求1所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述基底的材料为无机硅石与热固性环氧聚合物的混合物，所述壳体中部设有通气孔，所述基底两侧设有电极引脚，所述电极引脚的数量至少为1个。
10.根据权利要求1所述的一种基于MEMS中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述发射光学模块和接收光学模块表面贴片式封装于所述基底。
...【技术特征摘要】
1.一种基于mems中红外技术葡萄糖检测传感器，包括基底，所述基底上设有壳体，其特征在于，所述基底上设有发射光学模块、接收光学模块、数据处理系统和自校准系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于mems中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述发射光学模块包括设置在所述基底中部的红外黑体光源，所述红外黑体光源上方设有光学聚焦和导向组件。
3.根据权利要求2所述的一种基于mems中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述红外黑体光源的数量为两个，两个所述红外黑体光源的波长分别为9.65μm和9.25μm；所述光学聚焦和导向组件为透镜或反射镜。
4.根据权利要求1所述的一种基于mems中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述接收光学模块包括设置在所述基底上的膜片衬底，所述膜片衬底上设有滤光膜片，所述滤光膜片下方设有热电堆光电探测组件；所述热电堆光电探测组件包括热电堆元件，所述热电堆元件的数量为两个，两个所述热电堆元件通过微米横桥连接；所述滤光膜片的材料为蓝宝石、硅或锗中的一种，所述滤光膜片的厚度为12.5-50μm；所述滤光膜片的数量至少为1个。
5.根据权利要求4所述的一种基于mems中红外技术葡萄糖检测传感器，其特征在于，所述微米横桥包括导电层，所述导电层顶部设有接触孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：王相，王静怡，李大权，张成杰，张宇，
申请(专利权)人：威海精讯畅通电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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