一种基于光学和压力传感检测技术的血糖仪及检测方法与流程

本发明涉及血糖检测设备，具体涉及一种基于光学和压力传感检测技术的血糖仪及检测方法。

背景技术：

1、糖尿病是一种常见的非传染性却严重危害人类健康的慢性疾病，近年来随着居民生活水平的提高及人口老龄化的加剧，糖尿病的发病率迅速上升。目前糖尿病尚无有效根治的办法，控制血糖是唯一的治疗方案。及时进行血糖检测，对于控制糖尿病、防止并发症的发生具有十分重要的意义。

2、相关技术中，最直接、准确的血糖值检测方法是采集静脉血检测法，即对静脉血液样本使用生化分析仪进行分析，这是目前公认的衡量血糖浓度的“金标准”，但它不仅操作专业性强、费用昂贵，还给患者带来痛苦和不便。血糖浓度还可以通过血糖仪检测，但目前市场上的血糖仪大多为有创的，需要扎针取样，不仅给患者带来很大不便，使患者遭受痛苦，而且还有可能引起伤口感染，不利于血糖的频繁检测。

3、为了克服有创血糖检测存在的不足，血糖无创检测已成为国内外血糖检测研究的突破点。无创血糖检测主要采用对人体无创的方法，实现对人体的血糖进行无创伤测量，解决采用有创电化学法进行血糖测量时要进行有创采血，导致对人体产生的伤害和感染的机会的问题。典型的无创血糖检测方法包括近红外光谱、中远红外光谱、拉曼光谱、光声光谱、光散射、偏振光等光学检测方法；无创血糖检测方法还包括射频阴抗法、代谢热组合法和皮下间质液等非直接方法，以及直接检测唾液、泪液或尿液等非血液体液的方法。上述这些无创血糖检测方法存在检测灵敏度低、测量部位设置的准确性要求高、设备或方法过于复杂、各类人群个体差异大等造成血糖检测数值误差很大、以及血糖仪本身的便携程度和使用的方便程度等问题，都限制着其真正广泛投入运用。

4、公开号为cn101188968b的中国发明专利公开了一种微量热学测定组织局部代谢率、细胞间质水含量、血液生化成分的浓度和心血管系统张力的方法和装置，其通过外界的信号输入可以发现皮下组织中的化学成分和皮肤表面之间的特征参数(比如压强)成正比的关系。这样的正比关系为检测血糖提供了理论依据。根据物理原理，如果直接利用皮肤表面压力传感器几乎不能测得皮肤表面特征值和皮下组织液中化学物质的相关性。不能成功检测的原因如下：首先，皮肤表面的生理条件非常复杂，容易受到体表温度和体液成分，例如表皮汗液的影响，同时皮肤表皮下的化学物质状态复杂；其次，穿戴式设备容易受到外界因素的干扰，比如受环境因素影响及受人和检测界面之间的状况不稳定的影响；最后，检测设备存在检测误差和漂移，测量条件选取、测量部位选择影响。以上原因使得单独采用皮肤表面特征来直接换算血糖(或其他细胞液中生理参数)变得异常困难，皮肤表面特征值(例如压强)和皮下组织液中化学物质(葡萄糖)的相关性较弱，而且很难保证测量的稳定性。需要大量的标定操作，增加了测量的复杂度；除了需要更多的输入信息来降低总体信息的熵值以外，同时也需要冗余信息来抵抗设备自身误差和人机操作误差。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、本发明提供了一种基于光学和压力传感检测技术的血糖仪及检测方法，至少解决的技术问题是：如何无创检测血糖浓度，并提高检测的准确性和稳定性。

3、(二)技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、一种基于光学和压力传感检测技术的血糖仪，用于检测皮肤皮下细胞外液中与糖尿病相关的待测物质，包括：

6、光谱发射装置，该光谱发射装置用于向皮肤发射吸收光谱，所述吸收光谱能够被待测物质吸收，并被皮肤皮下细胞外液反射；

7、光谱接收装置，该光谱接收装置用于接收所述吸收光谱从皮肤皮下细胞外液反射回来的反射光谱；

8、压力传感装置，该压力传感装置根据所述反射光谱形成相应的压力数值；

9、温度传感器，该温度传感器用于感应人体体温，并形成体温数值；

10、信号处理装置，用于接收所述压力数值和体温数值，并将所述压力数值和体温数值与血糖浓度对应，所述信号处理装置还用于绘制血糖浓度变化曲线。

11、在一些实施方案中，所述光谱接收装置包括光纤传感器，所述光纤传感器将反射光谱转化为电信号，并将所述电信号输出为电压信号；所述压力传感器被配置为接收所述电压信号，并将该电压信号转化为所述压力数值。

12、在一些实施方案中，所述吸收光谱被配置为可以穿过所述皮肤皮下细胞外液，并被皮下细胞外液反射形成频率可以变化的所述反射光谱。

13、在一些实施方案中，所述光谱发射装置和光谱接收装置包括光学传感器。

14、在一些实施方案中，所述反射光谱处于持续变化状态，以使光谱信号和压力数值持续变化，所述信号处理装置还用于将持续变化的压力数值和体温数值建立血糖检测模型。

15、在一些实施方案中，所述压力传感装置包括薄膜压力传感器，所述压力传感装置形成所述光谱信号相应的压力数值的方式为根据光谱信号对薄膜压力传感器施加压力；

16、或所述压力传感装置包括电阻压力传感器，所述压力传感装置形成所述光谱信号相应的压力数值的方式为根据光谱信号改变电阻压力传感器的电阻；

17、或所述压力传感装置包括电容压力传感器，所述压力传感装置形成所述光谱信号相应的压力数值的方式为根据光谱信号改变电容压力传感器的电容；

18、或所述压力传感装置包括弹簧压力传感器，所述压力传感装置形成所述光谱信号相应的压力数值的方式为根据光谱信号对弹簧压力传感器施加压力。

19、在一些实施方案中，所述光谱发射装置、光谱接收装置、压力传感装置、温度传感器及信号处理装置形成检测单元，所述基于光学和压力传感检测技术的血糖仪包括若干个检测单元。

20、在一些实施方案中，所述待测物质包括血糖、尿酸、乳糖、酮、水分中的至少一种。

21、本发明还提供了一种血糖浓度检测方法，包括以下步骤：

22、光谱发射装置用于向皮肤发射特异性吸收光谱，所述吸收光谱能够被待测物质吸收；

23、光谱接收装置接收所述吸收光谱从皮肤皮下细胞外液反射回来的反射光谱，并形成光谱信号；

24、压力传感装置接收所述光谱信号，并形成所述光谱信号相应的压力数值；

25、温度传感器感应人体体温，并形成体温数值；

26、信号处理装置接收所述压力数值和体温数值，并将所述压力数值和体温数值与血糖浓度对应。

27、在一些实施方案中，所述信号处理装置还用于绘制血糖浓度变化曲线。

28、(三)有益效果

29、与现有技术相比，本发明提供的基于光学和压力传感检测技术的血糖仪，具备以下有益效果：

30、该基于光学和压力传感检测技术的血糖仪工作时，光谱发射装置用于向皮肤发射特异性吸收光谱，吸收光谱能够被待测物质吸收；光谱接收装置接收吸收光谱从皮肤皮下细胞外液反射回来的反射光谱，并形成光谱信号；压力传感装置接收光谱信号，并形成光谱信号相应的压力数值；温度传感器感应人体体温，并形成体温数值；信号处理装置接收压力数值和体温数值，并将压力数值和体温数值与血糖浓度对应。可以看出，该血糖仪不直接测量皮肤表面组织压力，而是利用皮肤组织反射回来的反射光谱持续刺激压力传感装置，使压力传感装置形成连续变化压力数值，压力数值结合体温数值建立血糖浓度变化曲线模型，并拟合预测血糖浓度，实现血糖浓度的无创检测；其中，预测结果不会受皮肤表面复杂的生理条件及化学物质状态的影响，且无需严格的穿戴要求，不容易受到外界因素的干扰，同时，检测设备存在的检测误差和漂移小，测量条件和测量部位的选取对检测结果影响小。可以看出，本发明的基于光学和压力传感检测技术的血糖仪和检测方法能够降低皮肤、设备和环境因素对检测结果的影响，提升检测结果的准确性和稳定性。