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基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】一種基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置，包括一個(gè)直波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)波導(dǎo)構(gòu)成，所述直波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)之間的環(huán)形狹縫區(qū)域是一條直線與一個(gè)圓弧圍成的區(qū)域，直線與圓弧之間最短距離位于通過(guò)圓弧圓心與直線垂直的直線上，設(shè)定直線與圓弧之間的最短距離為50～80nm，所述環(huán)形狹縫區(qū)域?yàn)楣┐龣z測(cè)血液樣本流過(guò)的檢測(cè)通道，所述直波導(dǎo)材料的折射率比血液樣本的折射率高。本實(shí)用新型提供一種在滿足高檢測(cè)效率和快速響應(yīng)的同時(shí)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減少尺寸、降低成本的基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置。
【專利說(shuō)明】基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及血糖檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種血糖檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的血糖檢測(cè)技術(shù)中，常規(guī)血糖檢測(cè)為有創(chuàng)檢測(cè)，醫(yī)療就診慢，效率低，智能化不聞。
[0003]有人提出利用微波技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)血糖檢測(cè)，例如專利號(hào)為200710200028.X，發(fā)明名稱為:無(wú)創(chuàng)快速血糖檢測(cè)儀的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)。利用微波技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)血糖檢測(cè)，檢測(cè)的快速性較好，存在的技術(shù)缺陷:整個(gè)檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大、響應(yīng)較慢，且成本較高。
[0004]2004年，美國(guó)康奈爾大學(xué)Michal Lipson教授研究組首次提出了狹縫波導(dǎo)的概念(Almeida VR, Xu Q, Barrions CA et al..Guiding and confining light in voidnanostructure[J].0pt.Lett., 2004, 29 (II):1209 ?1211 ;Almeida VR, Xu Q, BarrionsCA,等，納米結(jié)構(gòu)空隙中光的傳導(dǎo)與限制，光學(xué)快報(bào)，2004，29 (11):1209?1211)，并通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了具有高折射率差的納米量級(jí)光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可將光場(chǎng)限制在低折射率的狹縫中傳輸。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括兩側(cè)的高折射率波導(dǎo)芯(典型如Si材料)和中間的低折射率狹縫介質(zhì)區(qū)(比如空氣，流體或Si02等)，狹縫介質(zhì)區(qū)寬度一般小于lOOnm，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)顯示出了與傳統(tǒng)光波導(dǎo)不同的特性，即可將光能流限制在低折射率狹縫中?；诖颂匦钥梢栽O(shè)計(jì)各種應(yīng)用于光通信和光傳感的新型光學(xué)功能性器件，因而受到相關(guān)領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有血糖檢測(cè)技術(shù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大、成本較高的不足，本實(shí)用新型提供一種在滿足高檢測(cè)效率和快速響應(yīng)的同時(shí)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減少尺寸、降低成本的基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置，包括一個(gè)直波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)波導(dǎo)構(gòu)成，所述直波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)之間的環(huán)形狹縫區(qū)域是一條直線與一個(gè)圓弧圍成的區(qū)域，直線與圓弧之間最短距離位于通過(guò)圓弧圓心與直線垂直的直線上，設(shè)定直線與圓弧之間的最短距離為50?80nm，所述環(huán)形狹縫區(qū)域?yàn)楣┐龣z測(cè)血液樣本流過(guò)的檢測(cè)通道，所述直波導(dǎo)材料的折射率比血液樣本的折射率高。
[0008]進(jìn)一步，所述血糖檢測(cè)裝置還包括傳出部分，所述傳出部分包括一根總線波導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換模塊和信息上傳模塊，所述環(huán)形狹縫波導(dǎo)的光場(chǎng)信號(hào)輸出端與所述總線波導(dǎo)連接，所述總線波導(dǎo)與所述光電轉(zhuǎn)換模塊連接，所述光電轉(zhuǎn)換模塊與所述信息上傳模塊連接。
[0009]更進(jìn)一步，所述直波導(dǎo)材料的折射率比所述環(huán)形狹縫波導(dǎo)的折射率高2.0以上，只要所述直波導(dǎo)材料的折射率比所述環(huán)形狹縫波導(dǎo)的折射率高即可，例如高1.0等其他數(shù)值；折射率相差越大，越有利于對(duì)光的約束，因此，波導(dǎo)的尺寸可以制作的很小，集成度更聞。[0010]所述直波導(dǎo)材料為硅材料，該方案只是一個(gè)優(yōu)選的案例，硅的折射率為3.48，供待檢測(cè)血液樣本的折射率為1.46 (也可以為其他折射率)，波導(dǎo)區(qū)和狹縫區(qū)的折射率差為
2.02 ;當(dāng)然，所述直波導(dǎo)材料也可以選用其他材料，例如氮化硅材料、砷化鎵材料等。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為:檢測(cè)對(duì)象為微創(chuàng)獲取的血液樣本,檢測(cè)內(nèi)容為血糖檢測(cè)，血糖檢測(cè)的基本傳感單元為一根直波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)波導(dǎo)所構(gòu)成的狹縫波導(dǎo)，血液樣本的折射率會(huì)隨著血糖濃度的變化而發(fā)生變化，而折射率的變化會(huì)引起光通過(guò)直波導(dǎo)與微環(huán)之間的狹縫波導(dǎo)結(jié)構(gòu)時(shí)的光程變化，并進(jìn)而改變微環(huán)波導(dǎo)的諧振波長(zhǎng)，通過(guò)檢測(cè)諧振波長(zhǎng)的變化可以檢測(cè)血液樣本的血糖濃度值。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:1、狹縫波導(dǎo)中光場(chǎng)變化明顯而且迅速，具有方便，高效的特點(diǎn)；2、本實(shí)用新型為微型芯片結(jié)構(gòu)，具有集成度高、微創(chuàng)、安全的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1-1是基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置示意圖,其中，straight waveguide:直波導(dǎo)，slot:狹縫，micro-ring:微環(huán)，Bus:總線波導(dǎo)。
[0014]圖1-2是檢測(cè)部分結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0016]參照?qǐng)D1，一種基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置，包括一個(gè)直波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)波導(dǎo)構(gòu)成，所述直波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)之間的環(huán)形狹縫區(qū)域是一條直線與一個(gè)圓弧圍成的區(qū)域，直線與圓弧之間最短距離位于通過(guò)圓弧圓心與直線垂直的直線上，設(shè)定直線與圓弧之間的最短距離為50?80nm，所述環(huán)形狹縫區(qū)域?yàn)楣┐龣z測(cè)血液樣本流過(guò)的檢測(cè)通道，所述直波導(dǎo)材料的折射率比血液樣本的折射率高。
[0017]進(jìn)一步，所述血糖檢測(cè)裝置還包括傳出部分，所述傳出部分包括一根總線波導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換模塊和信息上傳模塊，所述環(huán)形狹縫波導(dǎo)的光場(chǎng)信號(hào)輸出端與所述總線波導(dǎo)連接，所述總線波導(dǎo)與所述光電轉(zhuǎn)換模塊連接，所述光電轉(zhuǎn)換模塊與所述信息上傳模塊連接。
[0018]更進(jìn)一步，所述直波導(dǎo)材料的折射率比所述環(huán)形狹縫波導(dǎo)的折射率高2.0以上。只要所述直波導(dǎo)材料的折射率比所述環(huán)形狹縫波導(dǎo)的折射率高即可，例如高1.0等其他數(shù)值；折射率相差越大，越有利于對(duì)光的約束，因此，波導(dǎo)的尺寸可以制作的很小，集成度更聞。
[0019]所述直波導(dǎo)材料為娃材料，該方案只是一個(gè)優(yōu)選的案例，娃的折射率為3.48,供待檢測(cè)血液樣本的折射率為1.46 (也可以為其他折射率)，波導(dǎo)區(qū)和狹縫區(qū)的折射率差為
2.02 ;當(dāng)然，所述直波導(dǎo)材料也可以選用其他材料，例如氮化硅材料、砷化鎵材料等。
[0020]本實(shí)施例的檢測(cè)部分為血糖檢測(cè)組件。血糖檢測(cè)組件由一根直波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)波導(dǎo)構(gòu)成，直波導(dǎo)與微環(huán)之間的狹縫區(qū)域是一條直線與一個(gè)圓弧圍成的區(qū)域，直線與圓弧之間最短距離位于通過(guò)圓弧圓心與直線垂直的直線上，設(shè)定直線與圓弧之間的最短距離為50?80nm。檢測(cè)部分結(jié)構(gòu)如圖1_2所示。檢測(cè)部分傳感的物理量是微環(huán)波導(dǎo)中諧振波長(zhǎng)的變化。
[0021]本實(shí)施例的基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置是環(huán)形狹縫波導(dǎo)以及總線波導(dǎo)組成。舉例說(shuō)明:所有的直波導(dǎo)區(qū)域材料均為硅，供待檢測(cè)血液樣本的折射率為1.46，硅和供待檢測(cè)血液樣本的折射率分別為3.48和1.46，波導(dǎo)區(qū)和狹縫區(qū)折射率差為2.02。由于波導(dǎo)區(qū)和環(huán)形狹縫區(qū)的折射率差很大，有利于對(duì)光的約束，因此波導(dǎo)尺寸可以制作得很小，集成度更高。具體實(shí)施實(shí)例如下:
[0022]首先，需利用血糖正常的血液樣本進(jìn)行標(biāo)定測(cè)試，狹縫區(qū)域最小尺寸為50nm，在狹縫中通過(guò)正常血液，并在高折射率直波導(dǎo)中通光后，測(cè)試微環(huán)的諧振波長(zhǎng)作為標(biāo)定波長(zhǎng)。之后在狹縫中通入待檢血液樣本，并在高折射率直波導(dǎo)中通光后觀察微環(huán)的諧振波長(zhǎng)，如果諧振波長(zhǎng)與標(biāo)定波長(zhǎng)相同，表明待檢血液樣本血糖濃度正常，如果諧振波長(zhǎng)與標(biāo)定波長(zhǎng)不同，表明待檢血液樣本血糖濃度異常，如果諧振波長(zhǎng)減小表明血糖濃度偏高，如果諧振波長(zhǎng)增大表明血糖濃度偏低。
[0023]總線波導(dǎo)輸出的信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過(guò)信息上傳模塊，將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感信息進(jìn)行包封，通過(guò)PC機(jī)上傳至互聯(lián)網(wǎng)，與專用醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行快速信息交互。專用醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間使用光纖實(shí)現(xiàn)大帶寬數(shù)據(jù)通信。
【權(quán)利要求】
1.一種基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置，其特征在于:包括一個(gè)直波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)波導(dǎo)構(gòu)成，所述直波導(dǎo)與微環(huán)波導(dǎo)之間的環(huán)形狹縫區(qū)域是一條直線與一個(gè)圓弧圍成的區(qū)域，直線與圓弧之間最短距離位于通過(guò)圓弧圓心與直線垂直的直線上，設(shè)定直線與圓弧之間的最短距離為50?80nm，所述環(huán)形狹縫區(qū)域?yàn)楣┐龣z測(cè)血液樣本流過(guò)的檢測(cè)通道，直波導(dǎo)材料的折射率比血液樣本的折射率高。
2.如權(quán)利要求1所述的基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置，其特征在于:所述血糖檢測(cè)裝置還包括傳出部分，所述傳出部分包括一根總線波導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換模塊和信息上傳模塊，所述環(huán)形狹縫區(qū)域的光場(chǎng)信號(hào)輸出端與所述總線波導(dǎo)連接，所述總線波導(dǎo)與所述光電轉(zhuǎn)換模塊連接，所述光電轉(zhuǎn)換模塊與所述信息上傳模塊連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置，其特征在于:所述直波導(dǎo)材料的折射率比所述環(huán)形狹縫區(qū)域的折射率高2.0以上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于狹縫波導(dǎo)的血糖檢測(cè)裝置，其特征在于:所述直波導(dǎo)材料為硅材料。
【文檔編號(hào)】G01N21/17GK203479692SQ201320489010
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】李塘, 林宣懷, 樂(lè)孜純 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)