一种利用磁声谐振连续监测血糖变化的方法【专利说明】-种利用磁声谐振连续监测血糖变化的方法[0001]本申请是中国发明专利申请（发明名称：磁声谐振传感器；【申请号】201180026587.8;申请日：2011年12月9日）的分案申请。
技术领域：
[0002]本发明设及传感装置，优选的是采用水凝胶的化学激活型机电传感装置。【
背景技术：
】[0003]接触不同的化学环境时能够改变形状或体积的水凝胶已用作抑传感器、离子传感器、化学传感器、气体传感器和溫度传感器，并用作机械驱动元件。例如参见：Bashir,R.等，MicromechanicalcantileverasanultrasensitivepHmicrosensor，AppliedPhysicsLetters,2002,81(16):3091页~3093页；Zhang,L和W.R.Seitz,ApHsensorbasedonforcegeneratedbypH-dependentpolymerswelling.Analyticaland8;!_〇过11过17古;!_〇过1化611113吐7,2002,373巧）：555页~559页；￥过11(161'1;!_11(1611，比等，Developmentofstimulus-sensitivehydrogelssuitableforactuatorsandsensorsinmicroanalyticaldevices.SensorsandMaterials,2002,14(3):129页~139页；Mayes,A.G.等，Metalion-sensitiveholographicsensors.AnalyticalChemistry，2002,74(15):3649页~3657页；Mayes,A.G.等，Aholographicalcoholsensor·Anal^icalQiemistry，1999,71(16):3390页~3396页；Mayes,A.G.等，Aholographicsensorbasedonarationallydesignedsyntheticpolymer.JournalofMolecular民ecognition,1998,11(1-6):168页~174页；Millington,民.B.等，Ahologrambiosensorforproteases.SensorsandActuatorsB-Chemical，1996,33(1-3):55页~59页；Blyth,J.等，Holographicsensorforwaterinsolvents.AnalyticalChemistry，1996,68(7):1089页~1094页；Herber，S.，W.Olthuis和P.Bergveld，Aswellinghydrogel-basedP-C02sensor.SensorsandAc化atorsB-Qiemical，2003,91(1-3):378页~382页；Ruckling，D.等，Photocross-linkablepoly(N-isopropylacrylamide)copolymers111:micro-fabricatedtemperatureresponsivehydrogels.Polymer，2003,44(16):4455页~4462页；Hilt,J.Z.等，Ultrasensitivebiomemssensorsbasedonmicrocantileverspatternedwithenvironmentallyresponsivehydrogels.BiomedicalMicrodevices,2003,5(3):177页~184页D[0004]基于改性水凝胶的色变，对水凝胶晶体的尺寸变化或衍射光栅的光学检测已经提供了方便的感测计量（sensorimetric)信号，后者提供了更通用的检测平台。例如参见：Asher,S.A.等Photoniccrystalcarbohydratesensors:Lowionicstrengthsugarsensing.Journalof化eAmericanQiemicalSociety,2003,125(11):3322页~3329页和Marshall,A.J.等PH-sensitiveholographicsensors.AnalyticalChemistry，2003,75(17):4423页~4431页。[000引然而，据认为水凝胶有几个方面有具体应用。例如参见化ffman，A.S.,Hydrogelsforbiomedicalapplications.AdvancedDrugDeliveryReviews,2002,43:1页~12页。对于光学水凝胶系统的一个重要考量是维持限定随后色变的颗粒的位置。运需要水凝胶必须保持足够的稳定性刚度，但同时提供低内聚力，使得能够出现可测的体积变化。水凝胶的运些机械方面已经通过将聚-HEMA(甲基丙締酸径乙基醋）的矩形单元的大小拉伸数厘米而进行了研究，W测量其在不同抑值的弹性。例如参见Johnson,B.等，MechanicalpropertiesofapHsensitivehydrogel，2002年SEM年会论文，MiIwaukee,WI。[0006]另一种传感方法使用响应于粘弹性溶液的声波传感器。声波传感器包括在粘弹性溶液中受激振动的谐振器。溶液粘度变化（例如，由于化学反应）导致可检测的谐振器的振动频率/振幅变化。[0007]前述传感器的适配包括在谐振器上提供单分子膜，所述单分子膜用作周围化学/物理环境的探针。单分子膜可W与周围溶液中的分子反应，例如导致谐振器的质量/体积发生变化，从而改变谐振器振动的频率/振幅。运样的设置已经能够使用单层水凝胶检测核巧酸。例如参见Kanekiyo,Y.等，Novelnucleotide-responsivehydrogelsdesignedfromcopolymersofboronicacidandcationicunitsandtheirapplicationsasaQCMresonatorsystemtonucleotidesensing.JournalofPolymerScienceParta-F*olymer化emistiT，2000,38巧）：1302页~1310页；Tang,A.X.J.等，Immunosensorforokadaicacidusingquartzcrystalmicrobalance,Analytica化imicaActa,2002.471(1):33页~40页；化kano,Y.,Y.Seida和Κ.Kawabe,Detectionofmultiplephasesinecosensitivepolymerhy化ogel,KobunshiRonbunshu,1998.55(12):791页~795页；W及Se;rizawa,T.等，Thermoresponsiveultrathinhydrogelspreparedbysequentialchemicalreactions.Macromolecules,2002.35(6):2184页~2189页。[0008]声学传感器因此可用作周围环境的探针而无需组合衍射光栅。然而，在上述设置中，为了检测变化，需要对声频中出现的通常<0.01%的扰动进行仔细跟踪。也就是，现有的声波传感器具有下述问题：因物理/化学环境变化而在传感器中产生的效应较小，为了获得关于变化的有用信息，需要进行灵敏度非常高的测量。【
发明内容】[0009]本发明试图利用受驱传感器的物理和/或化学性质的变化来监测周围环境的变化。特别是，本发明试图解决上述的现有声波传感器的低灵敏度问题。[0010]根据本发明的第一方面，提供一种传感装置，所述传感装置包括谐振器、传感器和检测器，所述传感器与所述谐振器机械连接，所述传感器包含在接触周围环境变化时在第一状态和第二状态之间变化的传感器材料，其中所述传感器由所述谐振器驱动，并且所述检测器响应于所述传感器材料的状态变化，其中所述传感器材料是声学厚层的形式。[0011]本声学法的主要优势在于能够传回由交联和共聚所致的内部化学力的信息，运些信息对于水凝胶弹性而言是明显的，但对于光学收集的任何尺寸变化都是不明显的。本发明的实施方式的优势在于跨水凝胶膜（声学厚膜）厚度的声相变化较大并且接近Pi/2,从而基本上将谐振改变至消除点（pointofextinction),并因而提供了振动与未振动状态之间的有用的机械开关作用。[0012]因此，本发明的实施方式相对于现有技术的有利技术效果是，在化学/物理环境发生变化时，谐振器的声信号的振幅移动较大，因而与其中声频仅有小幅移动的现有技术设置相比，更容易进行检测。传感器层（可W是生物识别层）自身变为储能或耗能的谐振结构。传感器响应因而受控于传感器层或上部层的化学组成。水凝胶膜是运类上部层的一种成功实例。[0013]该有利技术效果通过提供声学厚层形式的传感器材料而实现，其不同于现有技术所公开的薄层。也就是，提供声学厚膜直接导致声信号极大偏移。[0014]对于粘弹性材料而言，声学薄层性能与声学厚层性能之间的转换最方便地由相因数限定。因此，声学厚膜的厚度大致满足下述等式：[0015][0016]其中，ω是角频率，P是密度，G是剪切模量，t是膜厚度。[0017]声学厚层是当声波垂直于该层传播时能够支持声波显著相移的层。该限定不包括现有技术的设置中所公开的单层。此类单层不能支持垂直于所述层的声相移。并且，此类单层如果不根据上述等式使用高频，也不能支持平行于所述层的声相移。[0018]在本申请的上下文中，"声振动"是指在传感器的上下边界之间反射的驻声波。[0019]优选的是，检测器包括能够设置用于将电磁场导向传感器的电磁场发生器。运是有利的，因为传感器可无需连接线而远程使用。优选的是，电磁场发生器和检测器包括用于产生电磁场和用于检测电磁场的常规结构元件。运提供了紧凑的设置。有利的是，电磁场发生器是可调的。运使得装置在使用时具有更大的变化性和灵敏性。电磁场发生器可W是螺旋线圈，传感装置可包括与电磁场发生器和检测器连接的信号发生器和锁相放大器W提供更大的灵敏性。检测器可包括用于从信号发生器产生的信号中减去检测到的信号的差分二极管检波电路。在一种设置中，谐振器包括可设置用于将磁场导向传感器的磁体。此设置提供了磁声谐振传感器。谐振器可包括与传感器机械连接的激发器，其可W是如石英层等压电材料。压电层的厚度优选为50μηι~1000μηι。[0020]其他传感装置可用于测量检测器的电阻抗，从而测量声响应。例如，可加入市售的阻抗分析仪或其他定制的阻抗测量电路。[0021]激发器可来源于磁致伸缩材料，其中谐振器电磁场的磁分量用于激发声波。激发器可包含金属材料。其可W是厚度优选为50μηι~1000μηι的层形式。W22]包含声学厚层传感器材料的传感器层优选为0.Ιμπι~1mm厚，更优选为0.1μm~100μm厚，进而更优选为0当前第1页1 2 3 4 5