人体无创血糖检测技术

　　1　引　　言

　　糖尿病是由于体内胰岛素缺乏引起的代谢紊乱性疾病或内分泌疾病,病症最初为体内血糖失控,血糖浓度的异常导致体内代谢紊乱,引起糖尿病酮症、心脑血管病变、肾病、眼病等并发症。糖尿病及其并发症已成为严重威胁人类健康的世界性公共卫生问题。

　　目前还没根治糖尿病的有效手段,主要是采取控制血糖浓度以预防或减轻并发症的发生,特别是通过频繁地监测血糖浓度并及时调整口服降糖药物和胰岛素的用量。目前的血糖测量方法主要为生化血糖测量方法、微创血糖检测方法和无创血糖检测方法。生化血糖检测方法和微创血糖检测方法的技术已经比较成熟,也是目前血糖测量的主要方法,但上述两种测量方法都需要取血测量,由于抽血(或手指扎针取血)会造成疼痛,而且有感染的危险,这就限制了测定血糖的频率,使大多数糖尿病患者不能实现所希望的血糖监测。

　　无创伤血糖检测技术的研究就是在这一背景下开展的,近年来,这项技术的研究已成为科技发达国家研究的热点,我国也多次将其列入国家自然科学基金、科技创新基金资助的行列。目前无创伤血糖检测方法主要有微波检测法、旋光法、光声法、喇曼光谱法、光散射系数法、红外光谱法等几种方法。

　　2　无创血糖检测技术

　　2.1　微波检测法

　　微波检测法的基本原理是:当微波通过葡萄糖溶液时,葡萄糖溶液中的离子(尤其是钠离子)会影响微波的预期路径。离子对微波产生一定的阻抗,削弱其振幅并使其发生相移。该阻抗的大小会受到周围葡萄糖分子的影响,且因葡萄糖浓度的不同而不同;此外,在同样的葡萄糖浓度下,该阻抗的大小还因微波频率的不同而变化。因此,选用3或4个适当频率的微波通过人体组织,根据检测到的微波的变化情况,分析可测得血糖浓度。微波检测法还可以无创伤的检测其它分子,如胆固醇、糖基蛋白质等的含量。微波检测法的主要优点是速度快,但微波通过人体组织时,其损耗较大,给微波检测法的应用带来了一定的困难。

　　日本Kokushikan大学的Y.Nikawa,D.Someya等人近年来对微波检测法作了深入的研究[1,2],他们发现对于人体组织,低于10GHz的电磁波其传导损耗较大,而高于30GHz的电磁波其介电损耗为主要因素。

　　2.2　旋光法(Optical Polarimetry)

　　葡萄糖具有稳定的偏光特性,通过测量透射光(或反射光)的偏转角,可以预测人体血糖浓度。其理论依据如(1)式:[α]Tλ,pH为特征偏转角;α是测量的偏转角,C葡萄糖的浓度,L测量光程长。

　　美国Texas A&M大学的Cote Gerard L[3,4]课题组在这种方法上做了大量的工作,他们利用旋光法对眼前房水中葡萄糖浓度进行检测,根据偏振光通过含有右旋葡萄糖的溶液时偏振面会发生与葡萄糖浓度成比例的偏转,通过测量偏转角度而得出葡萄糖的浓度。