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基于液芯MTC的低浓度血液葡萄糖光学传感器研究

2021-06-24范洪强万洪丹

激光技术 2021年4期

范洪强,张 帅,万洪丹*

(1.南京森林警察学院 特警学院, 南京 210023; 2.南京邮电大学 电子与光学工程学院,南京 210023)

引 言

血糖是人体运动供能的主要来源,血糖值代表着血液中的葡萄糖浓度。人体经过长时间的剧烈运动会出现在运动中或运动后的低血糖现象,血糖降低会导致头晕、恶心、呕吐等不适,严重者可能出现休克或者死亡[1-3]。这种现象常见于羽毛球运动、马拉松运动、自行车运动等项目中[4-6]。

近年来,在体育竞赛和运动训练中发生了多起运动员因血糖过低导致猝死事件,如2019年,龙口马拉松赛两名参赛选手因机体血糖严重匮乏而死亡[1];2019年,黑龙江佳木斯马拉松赛,一名49岁男子在参赛过程中因运动性低血糖突然猝倒[6]。由此可见,竞赛和运动训练中实时、准确、高效地检测运动员血糖水平显得尤为重要。目前,监测运动员血糖值的重要方法仍是指尖采血[7-8]。然而,指尖采血方法流程相对复杂,基于酶催化法来检测血糖测试结果反馈时间长,且样本采集量通常为毫升量级。据研究,光谱信号检测方法具有实时、快速的特点[9],是血糖检测最有前景的方法[10]。红外光谱方法采用红外光穿透人体皮肤实现人体血糖的无损检测,然而实际人体血液环境带来的背景噪声较大,使得实际测试结果的灵敏度和准确性受到影响[11]。因此,目前已有的葡萄糖浓度检测方法仍然存在用时长、灵敏度相对较低、测试速度以及样本采集量高等缺陷。光学微腔作为一种特殊的光学器件,一方面,具有窄带光谱特性,可以用来实现激光器的选模功能[12];……

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