[發明專利]一種基于毫米波的非入侵式血糖濃度測量裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201710059386.7
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106859661A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張鈞;高莊;徐步青
• 申請（專利權）人: 武漢市瑞達源科技有限公司
• 主分類號: A61B5/145
• 分類號: A61B5/145;A61B5/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種血糖濃度測量裝置，尤其涉及一種基于毫米波的非入侵式血糖濃度測量裝置及其測量方法。

背景技術

因為缺乏體育鍛煉和飲食習慣發生了變化，所以糖尿病人的數量出現了急劇增加。在2001年，韓國因糖尿病死亡的人員數量為十萬分之二十三點八，且糖尿病目前在韓國是第四大死亡原因。這一數字自1990年以來增長了一倍多。因為病人數量的增加，個體糖尿病患者必須親自測量血糖，也就是需要進行自身血糖監督。自身血糖監督是現代糖尿病療法的一個重要組成部分，能夠在多個時間點提供關于血糖水平的詳細信息，從而在日常生活中保持一致的血糖水平。一般情況下，建議1個糖尿病患者每天測量三到四次血糖。但是，根據報告，只有18％的糖尿病患者能夠定期測量血糖，即便是在美國這樣具有良好醫療福利的國家也是這樣。這種對自我監督血糖的忽視主要是因為目前使用的主要是入侵式血糖測量儀，這種裝置需要直接從病人身上提取血樣。用入侵式方法進行測試不僅會在采集血樣的時候給病人帶來痛苦和不適，而且還會給病人造成精神和經濟上的負擔。

非入侵式血糖測量裝置已經開發出來，用來解決采集血樣時產生的痛苦和不適，并順利地進行血糖的自我監督。作為血糖的非入侵式測量方法，已經研究了在紅外區中使用對吸收光譜進行分析的方法以及在幾十到數百MHz的頻帶中使用全電阻光譜的方法。已經根據上述方法研究開發了一些原型和產品。為了保證在毫米波段對血糖的非入侵性測量的有效性，使用開放式同軸線方法和傳送系數測量方法研究了血糖為0.9％的NaCl溶液的介電特性，依據的是在30GHz到40GHz的頻帶的血糖濃度。

為了使用非入侵式方法在毫米波段中具有高介電損耗的介電材料的介電常數和介電損耗，通常會使用矢量網絡分析儀根據開放式同軸線方法來測量介電質反射電磁波的反射系數的模數和相。但是，據我們所知，使用矢量網絡分析儀測量的介電常數的準確性為±5％。固體的主要問題是同軸探針和被測試的材料會一直接觸，這會造成測量不準確和低可再現性。根據在30GHz和40GHz頻段中進行的實驗的結果，介電常數為20到30的血糖鹽溶液的介電常數的變化為0.3到0.6。但是，鑒于矢量網絡分析儀的測量準確性，這樣準確的測量是不可能實現的。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于毫米波的非入侵式血糖濃度測量裝置及其測量方法，該測量裝置和方法可使用毫米波對血糖濃度進行高頻率的自我定期測量。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種基于毫米波的非入侵式血糖濃度測量裝置，

包括毫米波發生器，用于在規定的頻段內生成電磁波；

矩形波導，用于傳送毫米波發生器生成的毫米波；

平面平行板，其安裝在矩形波導的一端，從而定位到接受測試的介電質的前端；

功率探測器，功率探測器用于探測毫米波發生器生成的入射波的功率和介電質通過平面平行板產生的反射波；

溫度傳感器，用來測量介電質的溫度；

一個讀取裝置，用來讀取功率探測器探測的入射波和反射波的功率的最低功率反射系數和反射波的相應功率。

作為優選，還包括測量電介質，用于接收來自毫米波發生器發生的毫米波；還包括顯示器和計算機或者控制裝置。

作為優選，所述平面平行板的折射率厚度是為了能夠獲得規定頻段中電磁波的最低功率反射系數。

作為優選，所述平面平行板的折射率是通過以下計算公式確定的：

其中：n₂是平面平行板的折射率、n₃是介電質的折射率且k₃是介電質的吸收率。

作為優選，所述平面平行板的厚度是通過以下計算公式確定的：

其中：h₂是平面平行板的厚度、s是任意整數、c是自由空間中的光速、n₂是平面平行板的折射率、f_m是最低反射條件產生的頻率且k₃是介電質的吸收率。

同時，本發明還公開了一種基于毫米波的非入侵式血糖濃度測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

(1)將用于傳送位于接受測試的介電質前端的毫米波的矩形波導一端安裝一個平面平行板，該平行板的折射率和厚度能夠獲得在規定頻段中獲得電磁波的最低功率反射系數；

(2)功率探測器用于測量通過矩形波導和平面平行板入射和反射的毫米波的最低功率反射系數和相應頻率；