一種基于光聲譜特征的可佩帶式無創(chuàng)傷動態(tài)血糖監(jiān)測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及血糖水平檢測領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于光聲譜特征的可佩帶式無創(chuàng)傷 動態(tài)血糖監(jiān)測儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 糖尿病或糖尿病是一個長期的代謝病理狀態(tài)，其中血糖水平波動超出正常范圍 (90-120毫克/分升）。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)合會發(fā)布的《糖尿病地圖》顯示，估計全國成年人將 近1.14億患有糖尿病，占全國總?cè)丝冢?13.82億）的8.3 %，到2030年運表明將有1.78億人口 患糖尿病。在2013年預(yù)計糖尿病保健支出占全球衛(wèi)生總費用的10.8 % (548億美元），而到 2035年支出的糖尿病患者將非常具有6270億美元。
[0003] 糖尿病患者宜每天檢查他們的血糖水平，W避免高血糖/低血糖事件。頻繁的血糖 監(jiān)測起到改善生活質(zhì)量，W及糖尿病人的壽命至關(guān)重要的作用。但是最廣泛使用的血糖設(shè) 備是侵入它們是痛苦的病人，進(jìn)行感染的風(fēng)險，也擾亂糖尿病患者的日常生活。
[0004] 基于W上原因，尋求一種無創(chuàng)傷，連續(xù)可測，便攜式的動態(tài)血糖檢測儀已經(jīng)成為當(dāng) 前血糖儀發(fā)展趨勢。而目前臨床上常用的血糖測試儀均為創(chuàng)傷性的，給患者帶來一定的痛 苦。同時，我們注意到眾多企業(yè)正在研制無創(chuàng)傷性血糖測定方法和檢測儀器，其中不乏國際 巨頭大企業(yè)，例如Microsoft ,Google ,Samsung在最近幾年提出和開展無創(chuàng)傷血糖儀的研 發(fā)，無創(chuàng)傷血糖儀一旦研發(fā)成功，對于現(xiàn)行"血糖儀免費、靠試紙賺錢"的模式將是革命性的 進(jìn)步。
[0005] 另一方面，我們注意到目前已經(jīng)公開了多項關(guān)于無創(chuàng)血糖儀的發(fā)明專利，如《基于 代謝熱-光學(xué)方法的無創(chuàng)血糖檢測儀KCN102293654A)利用紅光和紅外LD光源（660~ 940nm)透射手指，根據(jù)血糖的吸收光譜，并采用紅外福射傳感器、熱敏電阻W及濕度傳感器 進(jìn)行檢測，由于采用多個傳感器存在相互信號串?dāng)_等問題；《無創(chuàng)傷自測血糖儀》 (CN1271562A)是利用紅外光發(fā)射管作為紅外光源(波長：1000~2900nm)，采用透射式測量 血糖值;《無創(chuàng)式近紅外電子血糖儀KCN102198004A)利用近紅外光譜技術(shù)和DSP技術(shù)為背 景技術(shù)，通過收集來自于指尖的紅外光對人體血糖值進(jìn)行檢測，血糖值與人體溫度之間存 在較大的相互影響，必然會導(dǎo)致紅外光測量方式出現(xiàn)較大誤差。
[0006] W上方法采用的紅外光譜法，受干擾嚴(yán)重，受到環(huán)境溫度的影響大。無創(chuàng)血糖儀為 何沒遲遲不能研發(fā)成功，究其原因是兩個方面：（1)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性是目前無創(chuàng)傷血糖儀的 瓶頸(2)無創(chuàng)傷動態(tài)血糖檢測儀檢測受環(huán)境尤其是人體個體差異影響大。在醫(yī)療領(lǐng)域，提高 檢測設(shè)備的精度即是對被測者健康和生命的尊重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明目的是提供一種用于醫(yī)學(xué)檢測糖尿病患者血糖水平的 無創(chuàng)傷測量儀，其旨在解決現(xiàn)有無創(chuàng)傷血糖儀檢測結(jié)構(gòu)單一，缺乏必要測量補(bǔ)償與校正，W 及當(dāng)個體發(fā)生差異時，其工作精度受環(huán)境影響大，血糖真實值與測量值偏離大的技術(shù)問題； 此外，現(xiàn)有血糖儀還存在不便攜，穩(wěn)定性低且通用性差等技術(shù)問題。在如此緊張的醫(yī)患關(guān)系 社會背景下，供應(yīng)檢測精度極高的醫(yī)療設(shè)備W獲得準(zhǔn)確的癥狀，并進(jìn)而為判斷出被測者是 否存在某種疾病提供可靠的鑒定依據(jù)是非常必要的和迫切的。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0009] -種基于光聲譜特征的可佩帶式無創(chuàng)傷動態(tài)血糖監(jiān)測儀，其特征在于：它包括依 序連接的微處理器、激光調(diào)制器、激光器、激光準(zhǔn)直單元、光學(xué)基底和透明膠體，構(gòu)成激發(fā)光 聲效應(yīng)回路與結(jié)構(gòu);進(jìn)一步包括第一光聲腔，輸出對應(yīng)其光聲腔體聚焦點上光聲信號所轉(zhuǎn) 換的電信號，W獲得被測體無放大的、寬頻譜的光聲效應(yīng)特征;第二光聲腔，輸出對應(yīng)其光 聲腔體諧振放大光聲信號所轉(zhuǎn)換的電信號，W獲得被測體放大的、窄頻譜的光聲效應(yīng)特征； 所述的微處理器，接收所述第一光聲腔輸出的電信號和所述第二光聲腔輸出的電信號，并 對其進(jìn)行延時禪合處理，W獲得血糖測量前值；電阻抗測試單元:獲取被測體的皮膚組織表 面的電阻抗特性，輸出特征電信號至所述的微處理器;溫度傳感器:獲取被測體皮膚組織表 面的溫度信息，輸出特征電信號至所述的微處理器;所述的微處理器，根據(jù)所述特征電信號 對所述血糖測量前值進(jìn)行補(bǔ)償處理，獲得血糖測量值;所述的透明膠體粘貼在人體皮膚上。
[0010] 所述的多波長調(diào)諧激光器與激光調(diào)制器相連接，激光器受到激光調(diào)制器的控制， 能夠輸出不同的波長和脈寬信號，能夠在不同波長和脈寬下工作，激光能量被人體皮膚下 血液組織吸收后，由于光聲效應(yīng)形成表現(xiàn)血糖特征的超聲波，光聲腔中的聚焦壓電聲換能 器探測到超聲波并將超聲信號轉(zhuǎn)化成電信號，傳輸給微處理器;微處理器接收到光聲腔的 電信號進(jìn)行處理；
[0011] 所述的電阻抗測試單元能夠測量皮膚組織表面的電阻抗特性并將阻抗特性發(fā)送 給微處理器;所述的溫度傳感器能夠測量皮膚組織表面的溫度信息并將表示溫度信號發(fā)送 給微處理器;所述的微處理器根據(jù)獲得的聲信號、電阻抗特性信號W及溫度信號，進(jìn)行處理 得到對應(yīng)的血糖值并發(fā)送給顯示模塊進(jìn)行顯示。
[0012] 上述方案中，所述的血糖測量前值，為所述微處理器對所述第一光聲腔輸出的電 信號和所述第二光聲腔輸出的電信號初步處理后得到的初始血糖測量值;其相對于最終輸 出的血糖測量值為前一個數(shù)據(jù)值。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的激光器是多波長調(diào)諧激光器，該激光器作為光源，能夠發(fā)出功率 恒定的激光，并且波長范圍覆蓋830納米至2300納米，尤其是至少包括905納米、1064納米W 及1550納米=個波段。
[0014] 進(jìn)一步地，所述的激光器受到激光調(diào)制器的控制，能夠輸出不同的波長和脈寬信 號，能夠在不同波長和脈寬下穩(wěn)定工作，即光源峰值功率范圍為50瓦特至300瓦特，并且脈 寬能夠10納秒至200納秒之間可調(diào)。
[0015] 進(jìn)一步地，所述的第一光聲腔，包括聚焦壓電聲換能器;所述的聚焦壓電聲換能器 具有寬頻帶響應(yīng)特性，工作中屯、頻帶為76兆赫茲，范圍為40兆赫茲至11巧b赫茲。
[0016] 進(jìn)一步地，所述的光學(xué)基底，包括多頻段擬合光波導(dǎo)，采用透明玻璃或透明有機(jī) 板，其對紅外激光的透過率很高，特別地是830納米至2300納米范圍的紅外激光透過率大于 85%;所述的光學(xué)基底具有基于多頻段擬合血糖指紋特征，能夠獲得血糖指紋頻譜圖譜特 性。
[0017] 進(jìn)一步地，所述的透明膠體是指透明乳膠，其對紅外激光的透過率很高，特別地是 830納米至2300納米范圍的紅外激光透過率大于85%。
[0018] 進(jìn)一步地，所述的第一光聲腔，包括吸聲層;進(jìn)一步包括一側(cè)面與吸聲層貼合的聚 焦聲換能器，其另一側(cè)面為同一聚焦點的曲面，并且該曲面結(jié)合光聲腔體和禪合層構(gòu)成閉 合介質(zhì)內(nèi)腔，介質(zhì)為液體。
[0019] 進(jìn)一步地，所述的第二光聲腔，包括圓柱狀閉合聲學(xué)腔外殼，柱體側(cè)面安裝有拾音 器，聲學(xué)腔外殼內(nèi)充有空氣。
[0020] W現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0021] (1)突出地并顯著地，提出了一種使用吸收頻譜互補(bǔ)的雙光聲腔信號采集結(jié)構(gòu)，再 通過處理端對該結(jié)構(gòu)輸出信號進(jìn)行了延時擬合，進(jìn)而獲得了僅僅通過簡單疊加地同吸收頻 譜雙光聲腔或異吸收頻譜非互補(bǔ)式雙光聲腔所不能夠?qū)崿F(xiàn)的超額血糖檢測精度。
[0022] (2)進(jìn)步地并實質(zhì)地，使用了多個激光波長進(jìn)行測量，有效避免了人體個體差異對 血糖真實值檢測的影響，使得測量精度達(dá)到93.2% W上；
[0023] (3)基于采用聲學(xué)腔用于檢測光聲信號，使得檢測信號增強(qiáng)達(dá)到=個數(shù)量級，提高 檢測能力；
[0024] (4)檢測電阻抗，溫度等信號，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了校正，從而避免周圍環(huán)境的影響。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[00%]圖2為第一光聲腔結(jié)構(gòu)示意圖；
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