- 無創(chuàng)血糖儀內傳感器的的應用
- 來源：賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2014/8/12
U糖高調開會，宣稱自己第一次發(fā)布了無創(chuàng)血糖儀，當然國內外好多公司都曾經在這一領域宣傳過自己是首發(fā)。目前移動醫(yī)療智能硬件盛行，尤其是無創(chuàng)血糖儀，Google也推出了相關的產品。但其實從無創(chuàng)血糖儀的發(fā)展史來看，它只是小兒科。那么下面我們就從這一細分領域開始吧。
無創(chuàng)血糖儀對傳統血糖儀的沖擊
目前中國的血糖儀市場大約為25億-40億元人民幣之間。目前該行業(yè)的盈利模式是：血糖儀幾乎成本定價，以試紙賺錢。
以三諾生物為例，該公司2013年報顯示，報告期內實現主營業(yè)務收入4.48億元，其中血糖測試儀收入為9710.13萬元，血糖檢測試紙收入3.5億元。平均銷售毛利率65%左右，而這主要來源于試紙。
根據以上的血糖儀行業(yè)情報分析，大家發(fā)現了什么問題沒有？對，如果無創(chuàng)血糖儀真的馬上就來臨，那么將摧毀一大塊現有的血糖儀市場，因為他們都是有創(chuàng)檢測，靠的是試紙賺錢，而無創(chuàng)檢查是不需要用試紙的，釜底抽薪式的替代啊！可是為什么這些廠商并沒有如熱鍋上的螞蟻一樣坐立不安，而是幾乎沒有什么反應呢？因為無創(chuàng)測血糖在技術上的確很困難，下面就為大家介紹一下它的發(fā)展歷史。
早在半個世紀前，科學家就開始對這一問題進行了持續(xù)研究，傳統的血糖無損檢測方法。
尋找血液替代物
常見的方法有測血液代替物（唾液、汗、尿液）中的葡萄糖濃度，但有部分研究表明：所測得的葡萄糖濃度與血糖濃度無明顯相關性。而另一種方法是通過皮膚輕度腐蝕，去除表皮障礙，加負壓連續(xù)抽取的方法，測組織間隙液的糖濃度，進而通過算法反向推定血糖濃度。不過這仍是一種輕微有損的檢測方法，利用與體外測量相結合的微滲透技術，所測葡萄糖濃度與血糖濃度相關性確實比較好，但檢測過程中操作技術要求高，測量復雜，不適用于普通臨床使用。
使用生物傳感器
20世紀60年代，酶電極作為電化學傳感器，首次被提出來應用于此，而這是血糖無損檢測的最早報道，后來又出現了光學傳感器，經過幾十年的研究，生物傳感器已成為一個相對成熟和研究比較充分的領域，而且符合臨床的迫切需要。
生物傳感器一般分為電化學傳感器和光學傳感器。電化學傳感器分為兩類：體外傳感器 （皮膚表面的傳感器） 和可植入皮下的傳感器，其工作原理為：測量與被分析物質濃度成比例變化的物理量。不過電化學傳感器只能在有限的范圍內使用，還沒能真正應用于臨床。
至于光學傳感器的工作原理分為光吸收、光反射和光散射3種。但傳感器測量值一般小于靜脈血血糖值，且光源的高能量輻射可能導致分子水平的細胞受損。所以光學傳感器的方法也沒有用于臨床。
利用光譜測量
這是一種公認的進行液體中溶質定量測定的方法。通過口服一定量的13C標記葡萄糖，在外加磁場下測其聲共振或磁共振譜，可給出一些預測。但儀器設備復雜，占用的計算機容量巨大，近年一些研究小組利用Fourier變換Raman光譜進行了血糖無損檢測。
國際上研究最多的是用Fourier變換近紅外光譜的（FT-NIR）療法。德國的Heise 和美國的Arnold等都做了大量工作，進行了深入研究。測量方法分為透射譜和反色譜。德國的Heise等首次用ATR（衰減全反射）技術測量了人體血漿和血液中的葡萄糖、蛋白質、膽固醇、尿素、尿酸和甘油三酯等組分的濃度。
由于近紅外計算容易受到溶液中其他成分變化的影響，Herise經過研究后認為：對血糖檢測選擇性最好的是中紅外光譜。Fourier變換中紅外（FT-IR）光譜）在中紅外區(qū)能夠獲得更好的效果和信息，而且葡萄糖在中紅外區(qū)有特征性吸收峰，可以適用于體外檢測。但該方法由于機器過大，使用成本過高，臨床無法推廣。
能量代謝守恒法
該方法是今天介紹的主角。
根據能量代謝守恒法的有關理論， 應用溫度傳感器、濕度傳感器、輻射傳感器和血氧模塊采集手指表面的生理信號， 可以采用DSP（數字信號處理器）設計并制作便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀。
在接下來的研究中， 首先采用MEMS技術將多種傳感器集成化， 提高傳感器的檢測靈敏度和信噪比； 其次進一步減小檢測電路板的體積和重量， 提高可靠性， 降低功耗。最后繼續(xù)改進無創(chuàng)血糖檢測算法的數學模型， 將更多與血糖濃度有關的變量納入檢測的范圍， 如手指表面粗糙度和角質層厚度等等。
從上述的方法可以看出，Google的隱形眼鏡使用的是尋找血液替代物的方法測量血糖，但事實上這個方法在整個無創(chuàng)血糖發(fā)展史中處于一個很初級的階段。
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