[發明專利]一種多技術融合的無創血糖檢測裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202010324644.1
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111513728B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 何志平;李津寧;趙海艇;楊秋杰;李飛飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;G06K9/62;G06N20/20;G06N5/00
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種多技術融合的無創血糖檢測裝置及測量方法，該裝置將近紅外光譜無創血糖檢測技術與旋光無創血糖檢測技術相結合，提高檢測靈敏度與精度的同時，抑制了人體背景以及個體差異性的影響，利用AOTF可是實現可調諧分光并且出射光為兩束正交線偏光的特性，將兩種方法在硬件上進行結合，具有結構簡單、抗干擾能力強以及成本低等優點，同時采用了隨機森林算法以及數據融合算法在軟件上將兩種方法進行結合，有效的提高了無創血糖濃度的預測精度，可以實現高精度非入侵血糖濃度檢測的目的，適用于血糖檢測領域。

技術領域

本發明涉及人體血糖檢測領域，具體涉及一種高精度非入侵式血糖檢測裝置及測量方法。

背景技術

定期且連續的血糖檢測，對了解糖尿病患者的血糖變化，幫助醫生確定最佳的治療方案，精準的使用藥物，延緩病情的發展具有重要的價值。血糖的常規檢測方法主要是通過醫院抽取血液樣本進行分析或利用針刺手指的方式，通過試紙進行檢測。這些方法都需要刺穿皮膚，并且頻繁的采集血液不僅令患者產生心理恐懼，還易造成感染，同時檢測成本較高，無法實現連續的血糖監控。

目前無創血糖檢測技術主要有光學方法、能量代謝守恒法、人體體液法等。在眾多的研究方法中，光學方法具有快速、無創傷、信息多維化等特點，是目前無創傷血糖檢測的主要研究領域。常見的光學檢測方法有拉曼光譜法、光聲光譜法、熒光法、光學相干成像法、旋光法、近紅外光譜法，其中近紅外光譜法與旋光法研究備受研究人員關注。近紅外光譜法利用近紅外吸收與人體血糖濃度有很好的線性相關性的特點，同時還具有穿透性較強，信號靈敏度高等一系列優點，已有眾多公開文獻對其進行報道，如專利CN 103349553B公開了一種雙波長差分近紅外無創傷血糖儀，結合了近紅外光的幅度和相位特征，利用吸收光譜的波峰和波谷變化差，實現高精度高無創血糖檢測；專利CN108593593A公開了一種采用串行雙紅外光譜檢測與分析的無創血糖測量裝置，采用了單一光源和單一傳感器避免了光源或傳感器差異帶來的誤差影響；專利CN 110575181A公開了一種近紅外光譜無創血糖檢測網絡模型訓練方法，通過神經網絡算法優化近紅外檢測精度，然而，目前的近紅外光譜無創血糖測量技術仍面臨著人體個體差異較大、人體組織干擾信號難以扣除等問題，影響了該方法的準確性與穩定性。

旋光無創血糖檢測技術是一種利用光學偏振光旋光原理檢測血糖的方法，其利用了葡萄糖特有的旋光特性即當一束線偏振光通過葡萄糖溶液時，其透射光也是線偏振光，而且偏振方向與原入射光的偏振方向有一個夾角，該夾角與葡萄糖的濃度有關，由于人體組織其他成分沒有旋光特性，因此該方法不存在人體背景干擾影響，目前旋光無創血糖檢測技術多采用正交雙偏振光檢測技術實現血糖濃度檢測，如專利CN 100482162C所述，通過正交雙偏振光將所測量的血糖信號轉化為兩個偏振方向的信號強度差，通過信號強度差判斷血糖濃度。但是，方法采用電光晶體調制產生正交雙偏振光，由于需要正負180V的調制電壓，電壓的微小變化都將嚴重干擾微弱的血糖信號，抗干擾能力較差，并且裝置結構復雜，實現高精度的無創血糖檢測較為困難。

由此可以看出，近紅外光譜無創血糖檢測技術雖然具有吸收強度與血糖濃度線性度高、探測信號靈敏度強、裝置結構簡單等優點，但是人體背景噪聲干擾對檢測結果影響較大，而旋光無創血糖檢測法不存在人體背景噪聲的影響，但是存在檢測裝置復雜、抗干擾能力差等缺點。如能通過有效的手段將兩種技術手段有機結合，則可以實現即有近紅外光譜技術其光譜吸收與血糖濃度有較好線性度以及較高的信號靈敏度等優點，同時還能夠抑制人體背景噪聲，提高血糖檢測精度。

發明內容

針對現有單一技術難以實現高精度無創血糖檢測的難題，本發明提供了一種多技術融合的無創血糖檢測裝置及測量方法，基于近紅外光譜無創血糖檢測技術與旋光無創血糖檢測技術的互補特性，利用了聲光可調諧濾波器(AOTF)既可以實現可調諧分光，同時出射的正負一級兩束單色光為正交的線偏振光的特點，可以實現將兩種方法結合，實現提高血糖檢測精度的目的。

本發明的技術方案如下：