[發明專利]一種基于近紅外光譜的人體內酒精含量檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201110418683.9
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102525481A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李增勇;張明;李建勇;陳國強;羅斯特
• 申請（專利權）人: 山東大學;張明
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術領域

本發明涉及一種基于近紅外光譜的人體內酒精含量檢測方法及系統。

背景技術

隨著交通行業技術的發展，人民生活水平的提高，酒后駕車導致的交通事故發生率急劇增加。因此，從主動安全角度出發，及時檢測駕駛員體內酒精含量，禁止飲酒后駕駛人員啟動汽車，成為減少和預防酒后駕車的有效手段。目前，檢測人體內酒精含量較常用的手段為抽血檢驗法和呼氣檢驗法。

抽血檢驗法由于直接檢測抽取的靜脈或者毛細血管血液樣本，檢測結果無其他因素影響，最為直接、準確。但是抽血檢測醉酒駕駛過程中，抽取血液樣本，送至醫院或專業檢驗部門，到檢測出結果，中間經歷的時間較長，在此期間，酒精含量會變低，原本可能是“醉酒駕駛”的駕駛員可能變成“酒后駕駛”甚至是“無酒駕駛”。特別是當涉嫌醉酒的駕駛員血液酒精含量處于臨界值左右的時候，結果很可能會出現偏差。雖然抽血檢驗本身是精確的，但檢測結果不能實時的反映駕駛員體內酒精含量，這是抽血檢驗法的一個弊端。另外，抽血檢驗法需要抽取血液樣本，屬于有創檢測，如果處理不當，有傷口感染的風險，被檢測人有抵觸情緒，操作不方便，檢測周期長，無法在現場定量確定駕駛員是否酒后違章駕駛。

呼氣檢驗法，檢測的是口鼻中呼出氣體中酒精的含量，空氣中酒精含量與血液中酒精含量有一個對應的比例系數。如專利號CN102004122A提出一種酒精檢測報警裝置，用于檢測空氣中或者酒后駕駛人員呼吸中酒精含量并產生報警，報警頻率隨著被測酒精濃度的變化而變化；專利號CN101162232提出一種手持微型酒精檢測器，電路由酒敏傳感器、高速開關集成電路、語言報警集成電路、電阻、電容、發光二極管、三極管、穩壓二極管組成；專利號CN1811371提出一種由呼吸氣體中酒精含量檢測器的氣體進樣方法；專利號CN102117538A提出一種車載酒精檢測警示儀與遙控監測裝置，是將酒精測試信息直接存儲在相應的微電腦芯片上；專利號CN101125530提出一種車輛酒精檢測的方法和系統，酒精檢測儀和反應時間檢測儀分別與車載電子控制單元連接，酒精檢測儀檢測車輛內空氣中的酒精濃度，并把檢測結果發送給車載電子控制單元。呼氣法檢測儀中采用了單一的比例系數，而這個比例系數受個體生理結構、種族及環境的影響，變化很大，因此，針對個體時，誤差較大，精確度差，檢測數據只能作為參考，不能作為司法依據，如當事人對呼氣檢測結果有異議，需要進行抽血檢驗，而該檢測需要抽血，容易引起當事人心理上的對抗，耗時相對較長。當被檢測對象口中含有酒精殘留時，會使得測量結果偏高，當被檢測對象打嗝或者嘔吐時，影響更加明顯，更有甚者，被查到的司機為逃避醉酒駕駛的懲罰，在停車檢測前會飲酒干擾檢測，這將使得檢測結果嚴重失真，造成錯誤判斷。呼氣檢測時要求被檢測對象在一定時間段內持續向檢測儀呼氣，無法連續測量。本發明與以上公開號發明的區別在于：本發明檢測的是皮膚血液酒精近紅外光譜信息，可提供一種人體內血液酒精的無損實時檢測方法。公開論文“白酒酒精度近紅外光譜快速檢測法”(檢測技術，2006.12)，提出采用近紅外光譜技術結合偏最小二乘法(NITS-PLS)建立乙醇含量的定量數學模型，開發白酒酒精度的快速檢測法”。

發明內容

本發明的目的：針對現有酒精檢測法局限性，本申請提供了一種基于近紅外光譜的人體內酒精檢測方法及系統，該方法不僅可以快速、實時、無創的檢測出人體內酒精含量，而且能接近抽血檢驗法的精度。

為達上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于近紅外光譜的人體內酒精檢測方法，包括以下步驟：

步驟A：采用透反射方式采集不同濃度酒精溶液的近紅外光譜信息，建立體外校正樣本集；

步驟B：采用反射方式采集人體皮膚內酒精近紅外光譜信息，建立體內校正樣本集；

步驟C：通過小波分析法對獲得的人體內酒精反射光譜進行去噪聲處理；

步驟D：基于體內體外酒精近紅外光譜信息，建立偏最小二乘法(PLS)校正模型；

步驟E：基于所述校正模型，預測人體內酒精含量。

采用透反射方式采集不同濃度酒精溶液的近紅外光譜信息，測量校正樣本集中的樣本在1000-2500nm近紅外范圍的連續光譜，分析酒精在近紅外光譜區的吸收特征，確定酒精在近紅外光譜區的最佳吸收譜區。

采用反射法采集人體酒精近紅外反射光譜信息，近紅外特征波長范圍在2200nm到2400nm之間。

采用小波分析法去除樣本集內噪聲及其它成分包括水、葡萄糖、血紅蛋白等；

通過小波分析法對獲得的人體內酒精反射光譜進行去噪聲處理，步驟包括：