[發(fā)明專利]一種基于光譜傳感器的無創(chuàng)血糖檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010956081.8
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112022167A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉煒
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫軻虎醫(yī)療科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發(fā)明涉及一種無創(chuàng)血糖檢測方法，具體為一種基于光譜傳感器無創(chuàng)檢測血糖方法；突破性的利用光譜傳感器無創(chuàng)檢測血糖技術(shù)，采用改進后的近紅外光譜透射測量法技術(shù)，獨創(chuàng)的校準(zhǔn)機制，無耗材，臨床驗證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，受人體個人狀態(tài)及環(huán)境變化影響很小，誤差小于±15％，可與有創(chuàng)傷的檢測設(shè)備媲美；包括如下步驟：步驟一：在指尖位置設(shè)計有光譜傳感器，相對于指尖位置的另一側(cè)設(shè)計有LED；步驟二：在光譜傳感器內(nèi)適配法布里?珀羅干涉儀可調(diào)諧濾波器，并且調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器的光學(xué)接收范圍達到nm級別；步驟三：采用1650nm LED發(fā)出的光線穿過人體組織后由1350nm?1650nm的光譜傳感器進行采集；步驟四：采用1720nm LED發(fā)出的光線穿過人體組織后由1550nm?1850nm的光譜傳感器進行采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無創(chuàng)血糖檢測方法，具體為一種基于光譜傳感器的無創(chuàng)血糖檢測方法。

背景技術(shù)

國際糖尿病聯(lián)盟發(fā)布的《全球糖尿病概覽》，截止到2019年，全球在20歲到79歲的人群中，共有約4.63億糖尿病患者，其中中國糖尿病患者數(shù)排名第一，總?cè)藬?shù)約為1.164億人，第二為印度，約有7700萬糖尿病患者，第三為美國，有3100萬糖尿病患者。

血糖檢測是糖尿病治療中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)檢測需要取血(靜脈血或指尖血)，取血的創(chuàng)傷導(dǎo)致患者難以堅持日常監(jiān)測血糖。這也是多年來困擾醫(yī)學(xué)界的難題(至少有74％的患者不遵守醫(yī)囑檢測血糖)。以下是現(xiàn)階段血糖檢測的常規(guī)方式：

靜脈血檢測：傳統(tǒng)的檢測方法，受試者需要在醫(yī)療機構(gòu)抽取靜脈血，等待2-3小時出結(jié)果。

指尖血檢測：占據(jù)市場主導(dǎo)地位的便攜式設(shè)備，創(chuàng)傷性采取少量指尖血，使用不受環(huán)境限制，十秒左右出結(jié)果，耗材是試紙條，綜合成本每次5-10元；誤差范圍±15-20％。

微創(chuàng)傷檢測和連續(xù)監(jiān)測：2016年以后陸續(xù)上市了幾種微創(chuàng)檢測設(shè)備，將傳感器固定于上臂或腹部，將約5mm長的探頭刺入皮膚，檢測皮膚組織液并推算血糖，可以實現(xiàn)數(shù)天的連續(xù)監(jiān)測(每15分鐘記錄一次)，由專用配套儀器讀取數(shù)值。耗材是傳感器，每天使用成本30-40元；誤差范圍±20％。

近紅外光譜檢測血糖技術(shù)一直有望于實現(xiàn)無創(chuàng)檢測，但阻礙利用近紅外光譜檢測血糖技術(shù)實現(xiàn)無創(chuàng)檢測的原因主要有以下幾項：

(1)信號微弱

人體血液中，90％以上的成分是水，血液所占比例僅為7～8％，血液中血糖的含量很低；而且，水對近紅外光的吸收較為嚴重，會對無創(chuàng)檢測造成嚴重干擾；此外，近紅外光譜帶核心為分子的倍頻和組合頻吸收，吸收峰較寬，互相重疊嚴重，吸光度量級相比中紅外的基頻有數(shù)量級差異。綜上因素，若要精確檢測含量微弱的血糖成分變化信息，將對光譜采集系統(tǒng)性能提出較高要求。

(2)背景干擾

人體組織如皮膚、肌肉、骨骼等都屬于較強的近紅外吸收體，人體光譜將攜帶大量與組織相關(guān)的干擾信息，而可以用于分析的有效信息極易被淹沒在強背景中。因此，組織背景干擾問題是影響無創(chuàng)血糖檢測精度的重要原因之一。

如何從強背景光譜中提取有效信息，是近紅外光譜無創(chuàng)檢測血糖需要解決的關(guān)鍵問題。

(3)個體差異

不同個體之間血液、皮膚與肌肉等組織特征存在較大差異，甚至同一個體不同部位的組織背景成分不同，這將導(dǎo)致所采集的光譜背景噪聲復(fù)雜化，進一步增加從人體光譜中提取血液成分信息的難度。

(4)血流容積變化

人體屬于復(fù)雜的生命體，心臟搏動、血液循環(huán)等生理現(xiàn)象將會引起血流容積的周期性波動，血流容積這種時變性特征將引發(fā)人體近紅外光譜中吸光度的改變，并對測量結(jié)果產(chǎn)生明顯影響，主要表現(xiàn)為光譜時域的不穩(wěn)定。

(5)光電傳感器波長范圍過寬