一种适用于血糖监测的光学装置和血糖测量方法

本发明涉及血糖监测，尤其涉及一种适用于血糖监测的光学装置和血糖测量方法。

背景技术：

1、糖尿病是一种慢性疾病，其特点是血糖控制不良，而血糖监测是糖尿病管理的关键。根据国际糖尿病联合会的估计，截至2021年，全球现存糖尿病患者人数约为4.65亿，占全球成人人口的9.3％。其中，中国和印度是全球糖尿病患者数量最多的国家，分别有1.16亿和8千5百万的糖尿病患者。据预测，未来糖尿病患者数量仍将继续增加，这与全球人口老龄化、不健康的生活方式以及肥胖等因素有关。因此，预防和控制糖尿病对于全球公共卫生至关重要。

2、传统的血糖检测方法主要是静脉血糖监测和指尖血糖监测。然而，尽管传统的血糖检测方法可以实现即时血糖检测，但无法实现连续监测，需要频繁取血，这会给病人带来痛苦和感染的风险。此外，血糖试纸的价格较高，不同厂家和型号的血糖仪和试纸无法通用，长期大量使用会给患者带来较大的经济负担。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供一种适用于血糖监测的光学装置和血糖测量方法，解决了现有的有创测量血糖的方式所带来的不宜多次频繁测量等问题。

2、为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种适用于血糖监测的光学装置，包括基底以及探测器，基底上设有第一光学通路、第二光学通路以及第三光学通路，第一光学通路与第二光学通路同侧设置，且与第三光学通路相对设置，第一光学通路以及第二光学通路的交汇处设有滤光片，第三光学通路的输出端与探测器相对设置；

3、第一光学通路用于产生激光，激光经由滤光片得到第一反射光信号；第二光学通路用于接收第一反射光信号，并将第一反射光信号射入人体表皮组织液中，并接收人体表皮组织液所反射的第二反射光信号；滤光片还用于将第二光学通路接收的第二反射光信号透射至第三光学通路；第三光学通路用于对第二反射光信号进行分光，得到光谱信息，并将光谱信息投射在探测器上。

4、在一些实施例中，第一光学通路沿光路传播方向依次设有激光光源以及第一光波导；激光光源用于产生激光；第一光波导用于将激光光源产生的激光传输至滤光片。

5、在一些实施例中，第一光学通路还包括第一球透镜，第一球透镜设置在第一光波导的输出端，第一球透镜用于减少第一光波导的耦合损耗。

6、在一些实施例中，第二光学通路沿光路传播方向依次设有第二光波导以及第二球透镜；第二光波导用于将第一反射光信号传输至第二球透镜；第二球透镜用于将接收的第一反射光信号折转至人体表皮组织液，以及接收经由人体表皮组织液反射后的第二反射光信号；第二光波导还用于将第二反射光信号传输至滤光片。

7、在一些实施例中，第三光学通路沿光路传播方向依次设有第四球透镜、第三光波导以及分光元件；第二反射光信号通过第四球透镜进入第三光波导；第三光波导用于将进入第四球透镜的第二反射光信号传输至分光元件；分光元件对接收的来自第三光波导的光信号进行分光，输出光谱信息。

8、在一些实施例中，第一光波导和第三光波导为单向传输波导，第二光波导为双向传输波导。

9、在一些实施例中，第四球透镜为准直自聚焦透镜，用于对第二反射光信号进行准直。

10、在第二方面，本发明还提供一种血糖测量方法，适用于第一方面所述的光学装置，方法包括：

11、发射激光至人体表皮组织液；

12、获取人体表皮组织液所反射的拉曼光信号；

13、对拉曼光信号进行分析，获得拉曼光谱信息；

14、根据拉曼光谱信息得到血糖测量值。

15、在一些实施例中，获取人体表皮组织液所反射的拉曼光信号包括：

16、对人体表皮组织液所反射的拉曼光信号进行准直；

17、将准直后的拉曼光信号进行分光。

18、在一些实施例中，对拉曼光信号进行分析，获得拉曼光谱信息包括：

19、获取拉曼光信号所对应的波长强度数据；

20、获取参考波长强度数据，计算波长强度数据与参考波长强度数据的差值；

21、将波长强度数据与参考波长强度数据的差值转换为血糖浓度值。

22、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

23、将光谱分析应用在血糖监测中，利用血糖对不同波段的光的吸收程度不同，结合基底以及探测器，使用第一光学通路产生血糖测试用的激光，第二光学通路传输血糖测试用的激光至人体表皮以及返回人体表皮组织液所反射的第二反射光信号，在通过第三光学通路对第二反射光信号进行分光，获得光谱信息，从光谱信息中获取血糖值，实现血糖的测量。整个技术方案不会对人体产生创口，降低了人体血液感染的风险，并且，由于所采集的是人体表皮处组织液的光反射信号，可以实现多次频繁的测量，从而实现血糖测量值的持续跟踪，便于实时观测血糖变化。特别在糖尿病人的血糖测量应用领域，本技术方案能够起到更好的血糖观测效果。

技术特征：

1.一种适用于血糖监测的光学装置，其特征在于，包括基底以及探测器，所述基底上设有第一光学通路、第二光学通路以及第三光学通路，所述第一光学通路与所述第二光学通路同侧设置，且与所述第三光学通路相对设置，所述第一光学通路以及所述第二光学通路的交汇处设有滤光片，所述第三光学通路的输出端与所述探测器相对设置；

2.根据权利要求1所述的适用于血糖监测的光学装置，其特征在于，所述第一光学通路沿光路传播方向依次设有激光光源以及第一光波导；

3.根据权利要求2所述的适用于血糖监测的光学装置，其特征在于，所述第一光学通路还包括第一球透镜，所述第一球透镜设置在所述第一光波导的输出端，所述第一球透镜用于减少所述第一光波导的耦合损耗。

4.根据权利要求3所述的适用于血糖监测的光学装置，其特征在于，所述第二光学通路沿光路传播方向依次设有第二光波导以及第二球透镜；

5.根据权利要求4所述的适用于血糖监测的光学装置，其特征在于，所述第三光学通路沿光路传播方向依次设有第四球透镜、第三光波导以及分光元件；

6.根据权利要求5所述的适用于血糖监测的光学装置，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的适用于血糖监测的光学装置，其特征在于，所述第四球透镜为准直自聚焦透镜，用于对所述第二反射光信号进行准直。

8.一种血糖测量方法，其特征在于，适用于权利要求1-7任一项所述的光学装置，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的血糖测量方法，其特征在于，获取人体表皮组织液所反射的拉曼光信号包括：

10.根据权利要求8或9所述的血糖测量方法，其特征在于，对所述拉曼光信号进行分析，获得拉曼光谱信息包括：

技术总结
本发明涉及血糖监测技术领域，尤其涉及一种适用于血糖监测的光学装置和血糖测量方法，将光谱分析应用在血糖监测中，利用血糖对不同波段的光的吸收程度不同，结合基底以及探测器，使用第一光学通路产生血糖测试用的激光，第二光学通路传输血糖测试用的激光至人体表皮以及返回人体表皮组织液所反射的第二反射光信号，在通过第三光学通路对第二反射光信号进行分光，获得光谱信息，从光谱信息中获取血糖值，实现血糖的测量。整个技术方案不会对人体产生创口，降低了人体血液感染的风险，并且，由于所采集的是人体表皮处组织液的光反射信号，可以实现多次频繁的测量，从而实现血糖测量值的持续跟踪，便于实时观测血糖变化。

技术研发人员：孟浩然,郎昌鹏,盛维伦
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16