本发明专利技术公开了一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，包括光源、低通滤光片、传感池、传感头、高通滤光片及光电探测器组成，其特征在于所述传感头的头部有剥去护套的Ｕ形光纤，Ｕ形光纤的外壁上涂覆有含有荧光指示剂临菲咯啉钌及葡萄糖氧化酶的溶胶－凝胶，光源发出的光经过低通滤波片耦合进入塑料光纤制成的传感头，传感头上的临菲咯啉钌发出５７４ｎｍ的荧光，其荧光通过高通滤光片后，由光电探测器测量荧光强度即得出血氧浓度，同时得出血糖的浓度，且在血糖和血氧浓度同时测量时，具有灵敏度高、不易受外界环境干扰、结构简单、价格低，血糖的最小测量值达１ｍｇ／Ｌ，血氧的最小测量值达０．１ｍｇ／Ｌ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，属 传感系统领域。
技术介绍
糖尿病是一种常见病，它是现代疾病中的第二杀手，其对人体的危 害仅次于癌症，己成为危及人类生存质量的罪魁祸首，并且随着经济的 发展、体力劳动的减少，现在的糖尿病有扩大化和年轻化的倾向。根据最新的流行病学调查资料，我国糖尿病患病率达3%，患者人数多达4000 万。据世界卫生组织预测，到2025年，全世界的糖尿病患者将达到1. 5 亿。而目前对糖尿病病情进行有效管理的关键是血糖检测，血糖检测分 为各种光学方法和电化学法。 光学方法-(一) 利用葡萄糖的光谱吸收和散射，通过光谱方法进行测量。由于 各种物质有各自特殊的光谱吸收特性，利用血糖的光谱吸收特性，就可 以把它的光谱信号与血液中其它物质信号区别开来，而它的浓度与光的 吸收谱有直接的对应关系，所以只要测得某个光谱频率上的吸收率，就 可以计算出被测血糖的浓度。但是，使用这种方法，就目前的测试设备 而论，信号变化的幅度小，而仪器和生理条件的漂移又很大，在不同的 检测个体中各种干扰信号的来源也不清楚，而且还没有对分布的数据做 统计分析。(二) 利用葡萄糖所产生的特定激光拉曼散射，通过测量拉曼散射光 的强弱来测量血糖浓度。当一束激光照射某种物质时，光子的能量被物行测量的相移检 测方法。因为人类体液的折射率随葡萄糖的浓度而变化，所以测量穿过身体的光束的相位延迟可以测量血糖浓度。Sunshine Medical Instruments公司已经申请了这方面的专利。(四) 利用葡萄糖的旋光特性，通过测量旋光度来测量血糖浓度。这 类仪器的特点是光路简单、操作容易。但是在进行光脉冲调制时要用到 锂钽晶体等元件，受温度影响较大，对环境温度要求较高，给家庭使用带 来不便。目前EOL. Inc公司在这方面开展了大量的研究。电化学法自从1962年世界上第一台由氧电极组成的葡萄糖传感器问世以来， 人们对基于氧电极的电化学葡萄糖传感器进行了广泛的研究。随后的二 十年间，人们对葡萄糖传感器特别是电化学的葡萄糖传感器进行了大量 系统而广泛的研究，涉及到固定化方法、膜的组成、电极的修饰、反应 池的设计等方面。特别是在传感器的传感膜制备和检测方法等方面进行 了改进。然而，电化学葡萄糖传感器仍然存在不少缺陷。这类传感器是 基于电化学原理，传感层必须在液态环境下工作，这就使传感膜很容易 损坏，导致传感器的使用寿命较低。再如，由于传感器的电信号很弱， 并且容易受外部电、磁场影响，使传感器的使用范围受到限制，尤其无 法在恶劣环境中使用。还有，由于这类传感器检测葡萄糖时必须使氧电 极达到电化学平衡，故使其响应速度较慢。电化学葡萄糖传感器的这些 缺陷，制约了它们在实际中的应用。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有血糖检测仪的诸多缺点，提出一种可用于血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统。 本专利技术的技术原理基于荧光猝灭原理，由于血氧对一些荧光物质具有猝灭作用，从而 使其光强度减弱和荧光寿命降低。荧光强度和荧光寿命与血氧浓度之间 满足线性关系，通过检测荧光强度或者荧光寿命就可以检测血氧的浓度。 另外葡萄糖与氧气之间发生酶促反应，通过动态检测血氧含量的减少即 可得出血糖含量。由于荧光寿命是荧光物质的一个本征参量，所以采用探测荧光寿命 的方法进行血糖、血氧检测，不受外界扰动的影响，对荧光寿命的测定 可提高检测准确度和增强抗干扰能力。荧光猝灭血糖、血氧传感装置采用光纤传感系统，光纤传感器是以 光波为载体、光纤为媒质、感知和传输外部信号的器件，其具有很多优点，如抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全；灵敏度高，可实现高 精度测量；体积小、重量轻、可挠曲、外形可变；实时性好；综合性价 比高，成本相对较低等。 本专利技术的技术方案一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统 一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，包括光源1， 510nm低通滤光片2，传感池3，传感头4， 510nm高通滤光片5，光电 探测器6组成，其特征在于所述传感头4的头部有剥去护套的U形塑 料光纤，U形光纤的外壁上通过提拉法涂覆有含有临菲咯啉钌和葡萄糖 氧化酶的溶胶-凝胶，光源1发出的光经过低通滤波片2耦合进入置于传 感池3中的传感头4，传感头4上的临菲咯啉钌发出574nm的荧光，其 荧光经高通滤光片5后，由光电探测器6测量出荧光强度；其中含有临菲咯啉钌和葡萄糖氧化酶的溶胶-凝胶材料的制备，即将纯度为95%的酒精、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯及浓度为 0.04mol/L的盐酸水溶液按体积比为20%: 50%: 15%: 15%依次倒入烧 瓶中，然后将荧光指示剂及葡萄糖氧化酶加入到上述混合溶液中，在50°C 水浴条件下搅拌6h即得到透明的含有荧光指示剂及葡萄糖氧化酶的溶 胶-凝胶溶液；葡萄糖氧化酶的加入量按葡萄糖氧化酶与溶胶-凝胶的质 量体积比为2mg/L;所述的荧光指示剂为临菲咯啉钌，其加入量按邻菲咯啉钌与溶胶-凝胶的质量体积比为2mg/L。所述光源l为发光二极管，其中心波长为470nm。所述塑料光纤为聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纤。本专利技术的有益效果一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，具有高灵敏 度、不易受外界环境干扰、结构简单、价格低，血糖和血氧浓度同时测 量时，血糖的最小测量值达lmg/L，血氧的最小测量值达O. lmg/L。附图说明图1， 一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统结构示意图具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。实施例l如附图1所示，本专利技术的一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传 感系统，包括中心波长为470nm的发光二极管为光源l， 510nm低通滤光 片2，传感池3，传感头4， 510nm高通滤光片5，光电探测器6，传感 头4的头部有剥去护套的U形光纤；U形光纤的外壁上通过提拉法涂覆 有含有临菲咯啉钌和葡萄糖氧化酶的溶胶-凝胶，光源1发出的光经过低通滤波片2耦合进入置于传感池3中的传感头4，传感头4上的临菲咯 啉钌发出574mn的荧光，其荧光强度会随血氧浓度的增加而减小，其荧 光经高通滤光片5后，由光电探测器6测量荧光强度得出血氧浓度，同 时在葡萄糖氧化酶的作用下，血糖发生氧化，这个过程是耗氧的，通过 探测血氧的减少可知血糖的浓度。其中含有临菲咯啉钌和葡萄糖氧化酶的溶胶-凝胶材料的制备，即将 纯度为95%的酒精、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯及浓度为 0.04mol/L的盐酸水溶液按体积比为20%: 50%: 15%: 15%依次倒入烧 瓶中，然后将荧光指示剂及葡萄糖氧化酶加入到上述混合溶液中，在50°C 水浴条件下搅拌6h即得到透明的含有荧光指示剂及葡萄糖氧化酶的溶 胶-凝胶溶液；葡萄糖氧化酶的加入量按葡萄糖氧化酶与溶胶-凝胶的质 量体积比为2mg/L;所述的荧光指示剂为临菲咯啉钌，其加入量按邻菲咯啉钌与溶胶-凝胶的质量体积比为2mg/L。权利要求1、一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，包括光源(1)，510nm低通滤光片(2)，传感池(3)，传感头(4)，510nm高通滤光片(5)，光电探测器(6)组成，其特征在于所述传感头(4)的头部有剥去护套的U形塑料光纤，U形光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种血糖和血氧浓度同时测量的塑料光纤传感系统，包括光源（１），５１０ｎｍ低通滤光片（２），传感池（３），传感头（４），５１０ｎｍ高通滤光片（５），光电探测器（６）组成，其特征在于：所述传感头（４）的头部有剥去护套的Ｕ形塑料光纤，Ｕ形光纤的外壁上通过提拉法涂覆有含有临菲咯啉钌和葡萄糖氧化酶的溶胶－凝胶，光源（１）发出的光经过低通滤波片（２）耦合进入置于传感池（３）中的传感头（４），传感头（４）上的临菲咯啉钌发出５７４ｎｍ的荧光，其荧光经高通滤光片（５）后，由光电探测器（６）测量出荧光强度； 其中含有临菲咯啉钌和葡萄糖氧化酶的溶胶－凝胶材料的制备，即将纯度为９５％的酒精、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯及浓度为０．０４ｍｏｌ／Ｌ的盐酸水溶液按体积比为２０％∶５０％∶１５％∶１５％依次倒入烧瓶中，然后将荧光指示剂 及葡萄糖氧化酶加入到上述混合溶液中，在５０℃水浴条件下搅拌６ｈ即得到透明的含有荧光指示剂及葡萄糖氧化酶的溶胶－凝胶溶液；葡萄糖氧化酶的加入量按葡萄糖氧化酶与溶胶－凝胶的质量体积比为２ｍｇ／Ｌ； 所述的荧光指示剂为临菲咯啉钌，其加入量按 邻菲咯啉钌与溶胶－凝胶的质量体积比为２ｍｇ／Ｌ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：初凤红，杨俊杰，王计元，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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