CN108634964A - 一种基于光谱的无创血糖仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外光谱测量与体温测量结合的无创血糖测量仪，包括固定装置、红外光源发射器、体温传感器、光谱接受装置、放大滤波电路和Λ/D转换电路、光电转换电路、微处理器及显示单元等。所述固定装置被配置为所述血糖仪集成装置；所述红外光源发射器被配置为发出红外光线；所述体温传感器被配置为进行体温测量；所述光谱接受装置被配置为接收红外光照射过真皮组织的光谱；所述放大滤波电路和Λ/D转换电路用来对热敏电阻信号进行收集处理并输入到所述微处理器；所述光电转换电路被配置为对所述体温传感器和所述光谱接收装置采集到的信号电路转换；所述微处理器被配置为进行算法计算处理；所述显示单元被配置为显示血糖浓度值。

Description

一种基于光谱的无创血糖仪

技术领域

本发明涉及血糖检测领域，涉及一种无创血糖检测仪

背景技术

糖尿病是一种常见的非传染性却严重危害人类健康的慢性疾病，延缓糖尿病及其并发症的重要手段是对患者的血糖浓度进行频繁的测量，以此结果进行确定胰岛素的注射量，帮助患者降低血糖浓度。传统的血糖检测方法有一个突出的特点，必须得到患者血液，然而对于糖尿病患者来说，其针刺的伤口比非糖尿病人群的伤口难愈合，极易引发细菌感染，引起并发症。本发明依托比尔定律以近红外的漫反射原理为基础，加上体温指数的影响作用，建立血糖检测模型。通过测得的光谱数据和体温数据进行血糖浓度的拟合预测，实现学患者无创进行血糖浓度的测定，减少了传统方法频繁进行微创采集血液的测定方法，减轻患者的疼痛。

发明内容

1.有鉴于现有传统技术的缺陷，本发明索要解决的技术问题是如何通过无创的方式准确地获取患者的血糖值。

2.为实现上述目的，本发明提供了一种基于光谱测量的无创血糖仪，如图1所示。包括固定装置、红外光源发射器、体温传感器、光谱接收装置、放大滤波电路和 A/D转换电路、光电转换电路、微处理器及显示单元。所述固定装置被配置为所述血糖仪集成装置，对各部分测量仪器和接受处理仪器的集成；所述红外光源发射器被配置为发出红外光线；所述温度传感器被配置为进行体温的测量；所述光谱接受装置被配置为接收经过红外光照射过真皮组织后的漫反射光谱；所述放大滤波电路和Λ/D转换电路用来对温度传感器的热敏电阻信号进行收集处理后，输入到所述的微处理器中，所述光电转换电路被配置为对所述温度传感器和所述光谱接收装置采集到的信号进行电路转换；所述微处理器被配置为接收所述转换电路的温度和光谱信号进行算法计算处理；所述显示单元被配置为显示经过血糖计算算法得到的血糖浓度值。

3.进一步地，所述人体部位为耳垂。

4.进一步地，所述发光源发出的光波波长为1300nm和1550nm，通过验证1300nm 和1550nm两个波长透射光强与空白组的统计差异性，证实比尔-朗伯定律下耳垂组织对不同近红外光的吸收情况，同时说明1300nm和1550nm两个波长的透射光携带了各自相应的血糖信息。通过处理分析这些光强信号，利用其中的有效血糖信息，使得近红外的无创血糖检测成为可能。

5.进一步地，所述传感器包括光电转换器和测量光探头，所述测量光探头的中心光纤束被用作发射入射光，与所述中心光纤束成同轴圆环状的另一路光纤束被用作接收光纤，把所述测量光传送到所述光电转换器。

6.进一步地，所述温度传感器装置为热敏电阻，利用Monte Carlo模拟方法初步计算了血糖浓度和人体温度变化导致的没反射光强，并通过葡萄糖水溶液实验对模拟计算的有效性进行了验证，最后根据糖尿病患者的口服葡萄糖耐量实验，估计了活体实验中的温度变化对血糖浓度模型误差的影响。表明37℃附近，体温降低 0.1℃，引起的漫反射光强与血糖浓度升高2.7mmol/L相当，而对于基于近红外光谱的无创血糖预测，体温是一个非常重要的误差源，所以对体温的测定以及体温对血糖浓度预测的调节是减少误差源的重要步骤。

7.进一步地，所述光电转换器为带半导体制冷器的InGaAs检测器。

8.进一步地，所述中心光纤束外径为0.5mm～2mm，其中每根细光纤的直径为 5μm～20μm。

9.进一步地，所述检测电路包括信号调理电路、模拟滤波电路、信号放大电路和串口电路。

10.进一步地，所述的温度传感器为热敏电阻，近端热敏电阻和远端热敏电阻所测得的电阻信号经温度检测电路、放大滤波电路和Λ/D转换电路后输入到微处理器中。

11.进一步地，本发明所述的无创血糖仪采用的近红外光谱法进行葡萄糖浓度测试的理论依据是郎伯-比耳定律：

式中：Λ(δ)为被测样品对特定波长光的吸光度，Ι0与Ι分别为入射光强度和透射光强度，εi(δ)为第i种吸收物在相应波长光的吸光系数，l i为光在相应吸收物中的光程长，Ci为相应吸收物浓度。由定律可知，样品的吸光度与待测成分浓度之间具有很多的相关性，样品成分的浓度变化会引起光谱特征吸收的变化。首先通过对光谱数据Λ和样品的浓度C建立校正数学模型，具体可以分为定标和预测两个过程。定标过程是利用一定数量已知成分含量的样品组应用回归线方法求出光谱参数与样品成分浓度之间的关系，预测过程就是将未知样品成分浓度的光谱参数代入定标过程求得的公式，得出未知样品的成分含量。

12.进一步地，本发明的所述的温度传感器，为一种电子式温度传感器，这种温度传感器可以根据预测算法根据体温上升的趋势来预测目前的体温，最快能在4s时间内独处人体体温。

13.进一步地，所述微处理器可以收集到温度传感器和耳垂组织的反射光谱，经过拟合算法预测出当前被测者的血糖浓度。

14.进一步地，所述显示单元接收到来自微处理器计算出来的预测血糖浓度，进行显示。

15.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员

16.依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

附图说明

图1是无创血糖仪组织结构示意图；

图2是无创血糖监测仪简略图。

Claims (11)

1.一种基于光谱的无创血糖仪，包括固定装置、红外光源发射器、体温传感器、光谱接收装置、放大滤波电路和A/D转换电路、光电转换电路、微处理器及显示单元。所述固定装置被配置为所述血糖仪集成装置，对各部分测量仪器和接受处理仪器的集成；所述红外光源发射器被配置为发出红外光线；所述温度传感器被配置为进行体温的测量；所述光谱接受装置被配置为接收经过红外光照射过真皮组织后的漫反射光谱；所述放大滤波电路和A/D转换电路用来对温度传感器的热敏电阻信号进行收集处理后，输入到所述的微处理器中，所述光电转换电路被配置为对所述温度传感器和所述光谱接收装置采集到的信号进行电路转换；所述微处理器被配置为接收所述转换电路的温度和光谱信号进行算法计算处理；所述显示单元被配置为显示经过血糖计算算法得到的血糖浓度值。

2.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述人体部位为耳垂。

3.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述红外光源发出的光波波长为1300nm和1550nm。

4.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述传感器包括AOTF分光原件。

5.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述的传感器采用双光路进行光谱测量，其中一路为1300nm，另一条为1550nm。均接收来自所述人体部位扩散散射回来的测量光。

6.如权利要求5所述的无创血糖仪，其特征在于，所述传感器包括光电转换器和测量光探头，所述测量光探头的中心光纤束被用作发射入射光，与所述中心光纤束成同轴圆环状的另一路光纤束被用作接收光纤，把所述测量光传送到所述光电转换器。

7.如权利要求6所述的无创血糖仪，其特征在于，所述光电转换器为带半导体制冷器的InGaAs检测器。

8.如权利要求6所述的无创血糖仪，其特征在于，所述中心光纤束外径为0.5mm～2mm，其中每根细光纤的直径为5μm～20μm。

9.如权利要求6所述的无创血糖仪，其特征在于，所述检测电路包括信号调理电路、模拟滤波电路、信号放大电路和串口电路。

10.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述电源来自智能手机的耳机插孔。

11.如权利要求1所述的温度传感器为热敏电阻，近端热敏电阻和远端热敏电阻所测得的电阻信号经温度检测电路、放大滤波电路和A/D转换电路后输入到微处理器中。