光學法
葡萄糖在中紅外波段具有1152,1108,1 080,1 035,992 cm- 1 等5 個葡萄糖基頻特征吸收峰,因此,中紅外衰減全反射(ATR) 光譜方法能夠測量濃度。采用中紅外ATR 光譜法,分別采集自然狀態和滲透狀態時皮下組織中的葡萄糖的光譜數據,應用二維關光譜技術分析了兩種狀態下組織液中的葡萄糖濃度。結果表明:利用低頻超聲和真空負壓等物理或化學輔助方法將組織液滲透到皮膚表層,可以實現中紅外ATR光譜法檢測皮下組織液中葡萄糖。
根據光波波長和作用機理不同,光學類檢測法又可分為多種。比如和血氧檢測相似的近/中紅外光譜法,這項技術雖然成熟,但人體內的水、蛋白質、脂肪等成分與葡萄糖的吸收峰存在重疊。此外,測量部位的溫度、濕度、光的入射面積、角度等測量條件的變化都會直接影響測試結果。還有人體內的水、蛋白質、脂肪等成分與葡萄糖的吸收峰存在重疊。每個波段對于相關有很多很多成分夾雜,增加了判斷很大的難度。不像有創試紙的化學監測相對比較單一!
據悉,為實現無創連續血糖監測,蘋果開發了一種基于硅光子的光譜儀芯片——收集光線照射到皮膚后反射的光學吸收光譜,并與特征光譜進行比對,來確定人體內的葡萄糖濃度。
Rockley Photonics平臺利用硅光子技術實現了基于拉曼光譜的“片上光譜儀”,旨在通過對多模式生物標志物(例如葡萄糖、乳酸、水合作用、血壓和核心體溫)進行連續、非侵入式監測,從而徹底改變消費者的健康狀況。
上圖展示的Rockley Photonics硅光子生物傳感模塊中的第一部分為近紅外硅光子芯片,尺寸為8mm x 3mm,第二部分為可見光硅光子芯片,第三部分電學接口,第四部分為ASIC和驅動芯片。其中,近紅外硅光子芯片不僅能通過微環產生頻率梳光源,還能在硅光子芯片上實現片上光譜儀,用于分析經過皮膚反射的拉曼光譜信息,從而獲得人體內血糖的濃度。