基于组织液透皮抽取的血糖连续检测芯片系统

作     者：姬永婕 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：栗大超

授予年度：2012年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 10[医学] 

主      题：组织液透皮抽取 浓度检测 组织液体积定量 微葡萄糖传感器 集成芯片系统 

摘      要：为了实现微量组织液的透皮抽取、收集、定量和检测，需要解决两大难题：对透皮抽取出的微量组织液进行无损收集;对样品溶液进行浓度检测。本论文在课题组原来工作的基础上研究了一种基于组织液透皮抽取的血糖连续检测系统，系统包括组织液透皮抽取芯片和微葡萄糖传感器两部分，欲解决组织液透皮抽取、无损收集、体积定量和浓度检测过程中的关键技术问题。 本文主要完成了以下的工作： （1）结构上对组织液透皮抽取芯片中微真空发生器的参数进行优化，实现了在较低输入正压下获得更低负压输出的目标;对抽取腔的位置进行了调整，提高了芯片与皮肤之间的密封性;在原有4对微电极的基础上增加2对微电极，实现样品溶液在收集过程中的自动控制。 （2）研究了基于偶氮双异丁腈（Azobisisobutyronitrile，AIBN）热分解产生气体的微型正压源，用于替代外围大型正压源的问题。初步的实验结果表明，通过调整AIBN材料质量和加热电流，可以产生组织液透皮抽取芯片系统所需的正压。 （3）采用一种简单的加工工艺完成了用聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）加工的组织液透皮抽取血糖连续检测芯片五层结构（微真空发生器层、微阀层、微管路层、微电极层和微腔体层）及五层结构的集成。 （4）分析微机械葡萄糖传感器和微光纤SPR传感器的工作原理、结构构成和加工工艺，并完成组织液透皮抽取芯片与这两种微葡萄糖传感器的集成设计。 （5）搭建组织液透皮抽取式血糖连续检测芯片系统的实验系统。完成预注入实验、生理盐水定量注入实验、模拟组织液透皮抽取实验，结果表明：四电极对型微体积传感器能够稳定（CV=0.005，n=20）的控制9.50μL生理盐水实现定量注入;能够对0-2μL生理盐水实现高精度的体积测量，绝对测量误差小于0.05μL。