一種太赫茲血糖測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種血糖測(cè)量系統(tǒng)，尤其涉及一種無創(chuàng)的太赫茲血糖測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的檢測(cè)血糖的方法是從體內(nèi)穿刺抽取血液通過生化分析進(jìn)行，這種有創(chuàng)的血 糖檢測(cè)技術(shù)可用于醫(yī)院臨床診斷和家庭健康保健，但由于需要抽血，該技術(shù)存在測(cè)量頻率 受限、容易造成不適、甚至感染的風(fēng)險(xiǎn)，給糖尿病患者帶來不便，因此，開展新型的無創(chuàng)血糖 檢測(cè)技術(shù)的研究很具有十分重要的意義。目前無創(chuàng)血糖檢測(cè)方法主要有旋光法、光聲法、拉 曼光譜法、光散射系數(shù)法、紅外光譜法等。
[0003] 旋光法利用葡萄糖具有穩(wěn)定的偏光特性，通過測(cè)量透射光（或反射光）的偏轉(zhuǎn)角 來預(yù)測(cè)人體血糖濃度，該方法的缺點(diǎn)是偏轉(zhuǎn)角較小，測(cè)量難度大，同時(shí)因?yàn)槭菍?duì)人眼測(cè)量， 患者不易接收。光聲光譜測(cè)量方法利用近紅外激光脈沖與組織相互作用產(chǎn)生的光聲信號(hào)， 通過光聲信號(hào)的幅度與吸收系數(shù)之間的關(guān)系來檢測(cè)組織內(nèi)部某種成分的含量，該方法對(duì)組 織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化較為敏感，因而對(duì)檢測(cè)器的要求較高。激光拉曼光譜法是根據(jù)當(dāng)激光作 用于葡萄糖時(shí)會(huì)發(fā)生拉曼散射的原理，利用拉曼光譜分析來得到葡萄糖的濃度，由于生物 組織的吸收和散射效應(yīng)，這種信號(hào)檢測(cè)受其他生物大分子干擾嚴(yán)重，對(duì)體內(nèi)研究尚處于起 步階段。光散射系數(shù)法是一種新型的光學(xué)無創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)，其是檢測(cè)空間分辨的擴(kuò)散反射光， 并計(jì)算人體組織簡(jiǎn)化散射系數(shù)，通過追蹤簡(jiǎn)化散射系數(shù)的變化來得到體內(nèi)成分含量的變化 情況。紅外光譜法也是通過紅外光譜分析技術(shù)處理后計(jì)算待測(cè)成分的濃度的原理，目前尚 存在測(cè)量條件選取、測(cè)量部位選擇、重疊光譜中提取微弱化學(xué)信息的方法等關(guān)鍵性問題需 要解決?，F(xiàn)有技術(shù)無創(chuàng)血糖測(cè)量方法因其它因素導(dǎo)致對(duì)于測(cè)量影響極大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：構(gòu)建一種太赫茲血糖測(cè)量系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)外部因 素對(duì)測(cè)量影響的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：構(gòu)建一種太赫茲血糖測(cè)量系統(tǒng)，包括太赫茲波發(fā)生單元、太 赫茲波探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、輸出單元，所述太赫茲波發(fā)生單元對(duì)待測(cè)區(qū)域發(fā)生太赫 茲波信號(hào)，所述太赫茲波探測(cè)單元探測(cè)經(jīng)待測(cè)區(qū)域血液的太赫茲波信號(hào)，所述太赫茲波發(fā) 生單元發(fā)生頻率為IGHz至100GHz，所述信號(hào)處理單元接收所述太赫茲波探測(cè)單元探測(cè)的 太赫茲波信號(hào)，所述信號(hào)處理單元對(duì)接收的太赫茲波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換處理，所述輸出單 元根據(jù)所述信號(hào)處理單元的處理輸出血糖測(cè)量值。
[0006] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述太赫茲波發(fā)生單元包括脈沖激光發(fā)生模塊、光 電導(dǎo)器件、太赫茲波發(fā)射器。
[0007] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述太赫茲波探測(cè)單元透鏡、探測(cè)模塊。
[0008] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述信號(hào)處理單元根據(jù)所述太赫茲波探測(cè)單元接收 的太赫茲波回波信號(hào)獲取太赫茲波信號(hào)的振幅和相位偏移。
[0009] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述信號(hào)處理單元根據(jù)獲取的太赫茲波信號(hào)振幅和 相位偏移與血糖的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定待測(cè)區(qū)域的血糖值。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述信號(hào)處理單元根據(jù)預(yù)設(shè)的太赫茲波信號(hào)與血糖 對(duì)應(yīng)關(guān)系確定待測(cè)區(qū)域的血糖值。
[0011] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述太赫茲波發(fā)射器及所述太赫茲波探測(cè)單元均為 多個(gè)，所述太赫茲波發(fā)射器及所述太赫茲波探測(cè)單元依次間隔設(shè)置。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述太赫茲波發(fā)射器相互發(fā)生不同頻率的太赫茲波 信號(hào)，所述太赫茲波探測(cè)單元間隔采集待測(cè)區(qū)域不同頻率的太赫茲波回波信號(hào)。
[0013] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述信號(hào)處理單元采用混合專家算法和Madaline 線性神經(jīng)網(wǎng)整合的方法來處理太赫茲波回波信號(hào)。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：構(gòu)建一種太赫茲血糖測(cè)量系統(tǒng)，包括太赫茲波發(fā)生單元、太 赫茲波探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、輸出單元，所述太赫茲波發(fā)生單元對(duì)待測(cè)區(qū)域發(fā)生太赫茲 波信號(hào)，所述太赫茲波探測(cè)單元探測(cè)經(jīng)待測(cè)區(qū)域血液的太赫茲波信號(hào)，所述太赫茲波發(fā)生 單元發(fā)生頻率為IGHz至100GHz，所述信號(hào)處理單元接收所述太赫茲波探測(cè)單元探測(cè)的太 赫茲波信號(hào)，所述信號(hào)處理單元對(duì)接收的太赫茲波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換處理，所述輸出單元 根據(jù)所述信號(hào)處理單元的處理輸出血糖測(cè)量值。本發(fā)明的基于太赫茲波的血糖測(cè)量系統(tǒng)， 收集太赫茲波波譜信息，根據(jù)波譜數(shù)據(jù)得到相應(yīng)的血糖值。能更回精確地得到血糖測(cè)量值， 設(shè)備測(cè)量的精度和穩(wěn)定性得到了改善。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明的同軸探頭電路圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明MOE和MADALINE整合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】是：構(gòu)建一種太赫茲血糖測(cè)量系統(tǒng)，包括太赫 茲波發(fā)生單元1、太赫茲波探測(cè)單元2、信號(hào)處理單元3、輸出單元4,所述太赫茲波發(fā)生單元 1對(duì)待測(cè)區(qū)域發(fā)生太赫茲波信號(hào)，所述太赫茲波探測(cè)單元2探測(cè)經(jīng)待測(cè)區(qū)域血液的太赫茲 波信號(hào)，所述太赫茲波發(fā)生單元1發(fā)生頻率為IGHz至100GHz，所述信號(hào)處理單元3接收所 述太赫茲波探測(cè)單元2探測(cè)的太赫茲波信號(hào)，所述信號(hào)處理單元3對(duì)接收的太赫茲波信號(hào) 進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換處理，所述輸出單元4根據(jù)所述信號(hào)處理單元的處理輸出血糖測(cè)量值。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明的具體實(shí)施過程是：所述太赫茲波發(fā)生單元1發(fā)生頻率為 IGHz至100GHz，所述太赫茲波發(fā)生單元1發(fā)生的太赫茲波傳過人體部分血管區(qū)域。所述太 赫茲波探測(cè)單元2采集人體組織的血糖吸收信息，產(chǎn)生電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，完成所述太 赫茲波的采樣。各通道光電傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)送到所述信號(hào)處理單元3,在所述信號(hào)處理 單元3中，送往多通道前置放大器進(jìn)行放大、濾波、積分處理，使信號(hào)達(dá)到檢測(cè)識(shí)別的幅度 和信噪比，再由A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送到微處 理器進(jìn)行陣列信號(hào)的處理，最后輸出血糖值。基于各種物質(zhì)有各自特殊的波譜吸收/反射 特性，利用血糖的波譜吸收/反射特性，就可以把它的波譜信息與血液中其他物質(zhì)信息區(qū) 分開來，同時(shí)，血糖溶液在太赫茲波的特定頻段，具有一定的吸收窗口和反射窗口，表明在 這些波段范圍內(nèi)，通過對(duì)太赫茲波經(jīng)過血糖后的反射波譜/吸收波譜的測(cè)量，可以通過統(tǒng) 計(jì)方法獲取一定頻率下，其回波信號(hào)與血糖的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過對(duì)應(yīng)關(guān)系獲取血糖值。也可以 根據(jù)其吸收系數(shù)/反射系數(shù)對(duì)介電特性比較敏感，因此，最終可經(jīng)過算法執(zhí)行得出其對(duì)應(yīng) 的血糖濃度值。本專利技術(shù)方案為了克服太赫茲波無創(chuàng)血糖檢測(cè)中存在的難題，使微弱的 波譜信號(hào)變化能正確的體現(xiàn)人體血糖濃度，設(shè)計(jì)了多頻率太赫茲波血糖檢測(cè)傳感器陣列， 測(cè)量的頻率區(qū)間定為lGHz-lOOGHz，給傳感器陣列中的每個(gè)傳感器細(xì)分特定的頻率，再經(jīng) 過檢測(cè)模型算法融合各傳感器的信息，這樣使太赫茲波無創(chuàng)血糖檢測(cè)的精度和穩(wěn)定性得到 了改善。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式是：所述太赫茲波發(fā)生單元包括脈沖激光發(fā) 生模塊、光電導(dǎo)器件、太赫茲波發(fā)射器。脈沖激光發(fā)生模塊為光纖激光裝置，包括產(chǎn)生激光 束的脈沖的激光器、光纖放大器和脈沖壓縮器。激光器產(chǎn)生脈沖光，經(jīng)過光纖放大器將原光 進(jìn)行放大，補(bǔ)償損失，再經(jīng)由脈沖壓縮器進(jìn)行脈沖壓縮，然后發(fā)射激光束。進(jìn)而，脈沖激光裝 置產(chǎn)生的激光束照射到光電導(dǎo)器件中，產(chǎn)生太赫茲脈沖，該太赫茲脈沖通過太赫茲發(fā)射器， 發(fā)射出來，照射至待測(cè)區(qū)域。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式是：所述太赫茲波探測(cè)單元包括透鏡、探測(cè)模 塊。所述透鏡即為離軸非球面鏡。其中探測(cè)模塊以具有較高二維電子濃度的高電子迀移率 場(chǎng)效應(yīng)晶體管為基本結(jié)構(gòu)單元，且場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有三個(gè)電極，分別為源電極、柵電極和漏 電極。所述太赫茲波探測(cè)器的探測(cè)元件結(jié)構(gòu)包括三個(gè)引線電極、三個(gè)低通濾波器以及一組 太赫茲波耦合天線，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的三個(gè)電極與太赫茲波耦合天線相連，共同作為天 線；并且所述三個(gè)電極分別通過低通濾波器與對(duì)應(yīng)的引線電極相連。所述高電子迀移率場(chǎng) 效應(yīng)晶體管為具有較高二維電子氣濃度的晶體管，至少包括鋁鎵氮/鎵氮晶體管和鋁鎵砷 /鎵砷晶體管中的一種。探測(cè)模塊還包括信號(hào)放大器，對(duì)接收的太赫茲回波信號(hào)進(jìn)行放大。
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式是：所述信號(hào)處理單元3根據(jù)所述太赫茲波探 測(cè)單元探測(cè)的太赫茲回波信號(hào)獲取太赫茲波信號(hào)的振幅和相位偏移。所述信號(hào)處理單元3 根據(jù)獲取的太赫茲波信號(hào)振幅和相位