一种微波无创血糖测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种血糖测量系统，尤其涉及一种基于微波的无创血糖测量系统。
【背景技术】
[0002] 传统的检测血糖的方法是从体内穿刺抽取血液通过生化分析进行，这种有创的血 糖检测技术可用于医院临床诊断和家庭健康保健，但由于需要抽血，该技术存在测量频率 受限、容易造成不适、甚至感染的风险，给糖尿病患者带来不便，因此，开展新型的无创血糖 检测技术的研宄很具有十分重要的意义。目前无创血糖检测方法主要有旋光法、光声法、拉 曼光谱法、光散射系数法、红外光谱法等。
[0003] 旋光法利用葡萄糖具有稳定的偏光特性，通过测量透射光(或反射光）的偏转角来 预测人体血糖浓度，该方法的缺点是偏转角较小，测量难度大，同时因为是对人眼测量，患 者不易接收。光声光谱测量方法利用近红外激光脉冲与组织相互作用产生的光声信号，通 过光声信号的幅度与吸收系数之间的关系来检测组织内部某种成分的含量，该方法对组织 内部结构的变化较为敏感，因而对检测器的要求较高。激光拉曼光谱法是根据当激光作用 于葡萄糖时会发生拉曼散射的原理，利用拉曼光谱分析来得到葡萄糖的浓度，由于生物组 织的吸收和散射效应，这种信号检测受其他生物大分子干扰严重，对体内研宄尚处于起步 阶段。光散射系数法是一种新型的光学无创检测技术，其是检测空间分辨的扩散反射光，并 计算人体组织简化散射系数，通过追踪简化散射系数的变化来得到体内成分含量的变化情 况。红外光谱法也是通过红外光谱分析技术处理后计算待测成分的浓度的原理，目前尚存 在测量条件选取、测量部位选择、重叠光谱中提取微弱化学信息的方法等关键性问题需要 解决。现有技术也有采用微波的无创血糖仪的研宄，但由于微波测量过程中，其它因素对于 测量影响极大。
【发明内容】
[0004] 本发明解决的技术问题是：构建一种微波无创血糖测量系统，克服现有技术外 部因素对测量影响的技术问题。
[0005] 本发明的技术方案是：提供一种微波无创血糖测量系统，包括微波收发单元、微波 探测单元、信号处理单元、输出单元，所述微波收发单元包括微波发生模块、微波接收模块， 所述微波探测单元连接所述微波发生模块和所述微波接收模块，所述微波发生模块经所述 微波探测单元对待测血液发生微波信号，所述微波探测单元接收微波信号后传送到所述微 波接收模块接收，所述微波发生模块发生频率为IGHz至100GHz，所述信号处理单元根据所 述微波接收模块接收的微波信号获取介电特性值，所述信号处理单元将介电特性值转换为 血糖测量值，所述输出单元输出血糖测量值。
[0006] 本发明的进一步技术方案是：所述微波探测单元为微波收发天线、同轴电缆、波导 传输线中任意一种。
[0007] 本发明的进一步技术方案是：所述介电特性值为：
，其中：呎表示 介电特性值，ω是角频率，
表示反射系数，《Φ表示反射弧度，Ci/为开 端处同轴线内消逝模电储能，Q为同轴电路初始储能，Zq表示与电路有关的输出率。
[0008] 本发明的进一步技术方案是：所述微波收发天线包括微波发生天线，所述微波发 生天线为多频率微波天线阵列，所述多频率微波天线阵列发生不同频率的微波。
[0009] 本发明的进一步技术方案是：所述多频率微波天线阵列中的每个天线发生不同频 率的微波。
[0010] 本发明的进一步技术方案是：还包括设置在所述微波探测单元上的工作状态检测 传感器。
[0011] 本发明的进一步技术方案是：还包括校正模块，所述校正模块根据所述工作状态 检测传感器传感的信息进行校正。
[0012] 本发明的进一步技术方案是：所述微波探测单元间隔多次采集待测血液不同频率 的血糖吸收信息。
[0013] 本发明的进一步技术方案是：所述微波收发天线包括微波发生天线和微波接收天 线，所述微波发生天线为微波发射天线阵列，所述微波接收天线为微波接收天线阵列，所述 微波发生天线阵列中的单个微波发射天线和所述微波接收天线阵列中的单个微波接收天 线依次间隔设置。
[0014] 本发明的进一步技术方案是：所述信号处理单元采用混合专家算法和Madaline 线性神经网整合的方法来处理微波接收天线的信号。
[0015] 本发明的技术效果是：构建一种微波无创血糖测量系统，包括微波收发单元、微波 探测单元、信号处理单元、输出单元，所述微波收发单元包括微波发生模块、微波接收模块， 所述微波探测单元连接所述微波发生模块和所述微波接收模块，所述微波发生模块经所述 微波探测单元对待测血液发生微波信号，所述微波探测单元接收微波信号后传送到所述微 波接收模块接收，所述微波发生模块发生频率为IGHz至100GHz，所述信号处理单元根据所 述微波接收模块接收的微波信号获取介电特性值，所述信号处理单元将介电特性值转换为 血糖测量值，所述输出单元输出血糖测量值。本发明的微波无创血糖测量系统，收集微波回 波信息，根据回波信息获取待测血液的介电特性值，然后通过待测血液的介电特性值得到 相应的血糖值。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的结构示意图。
[0017] 图2为本发明的同轴探头电路图。
[0018] 图3为本发明MOE和MADALINE整合神经网络方法示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
[0020] 如图1所示，本发明的【具体实施方式】是：构建一种微波无创血糖测量系统，包括微 波收发单元1、微波探测单元2、信号处理单元3、输出单元4,所述微波收发单元1包括微波 发生模块11、微波接收模块12,所述微波探测单元包括2微波发射天线21、微波接收天线 22,所述微波发射天线21连接所述微波发生模块11，所述微波探测单元2连接所述微波接 收模块12,所述微波发生模块11经所述微波探测单元2对待测区域发生微波信号，所述微 波探测单元2接收微波信号后传送到所述微波接收模块12,所述微波发生模块11发生频率 为IGHz至100GHz，所述信号处理单元3根据所述微波接收模块12接收的微波信号获取介 电特性值，所述信号处理单元3将介电特性值转换为血糖测量值，所述输出单元4输出血糖 测量值。所述微波探测单元2为微波收发天线、同轴电缆、波导传输线中任意一种。
[0021] 如图1所示，本发明的具体实施过程是：所述微波发生模块11发生频率为IGHz 至IOOGHz，所述微波探测单元包括2微波发射天线21、微波接收天线22,所述微波发生天 线21为微波天线阵列，所述微波天线阵列发生微波，利用一束一定频率的微波传过人体部 分血管区域。所述微波接收天线22间隔几次采集人体组织不同频率的血糖吸收信息到各 自的通道，产生电信号，实现光电转换，完成所述微波接收天线的采样。各通道光电传感器 阵列产生的电信号送到所述信号处理单元3,在所述信号处理单元3中，送往多通道前置放 大器进行放大、滤波、积分处理，使信号达到检测识别的幅度和信噪比，再由A/D转换器实 现模拟信号到数字信号的转变，转换后的数字信号送到微处理器进行阵列信号的处理，获 取介电特性值，最后输出血糖值。基于各种物质有各自特殊的波谱吸收/反射特性，利用血 糖的波谱吸收/反射特性，就可以把它的波谱信息与血液中其他物质信息区分开来，同时， 血糖溶液在微波的特定频段，具有一定的吸收窗口和反射窗口，表明在这些波段范围内，通 过对微波经过血糖后的反射波谱/吸收波谱的测量，可以根据其吸收系数/反射系数对介 电特性比较敏感，因此，最终可经过算法执行得出其对应的血糖浓度值。本专利技术方案为 了克服微波无创血糖检测中存在的难题，使微弱的波谱信号变化能正确的体现人体血糖浓 度，设计了多频率微波血糖检测传感器阵列，测量的频率区间定为lGHz-lOOGHz，给传感器 阵列中的每个传感器细分特定的频率，再经过检测模型算法融合各传感器的信息，这样使 微波无创血糖检测的精度和稳定性得到了改善。
[0022] 具体实施过程如下： 本发明的优选实施方式是：所述信号处理单元根据所述微波接收模块接收的微波信 号获取待测血液的介电特性值，然后根据待测血液的介电特性值得到待测血液的血糖测量 值。无创血糖仪的测量过程中采用的是同轴探头测量，其介电常数测量原理的等效电路如 图2所示。
[0023] 如图2所示，&为开端处同轴线内消逝模电储能，C0为同轴电路初始储能， 〇>#)是开端处扩散在外部被测介质中的杂散电容，Zq表示与电路有关的输出率，则上 图的线性双电容模型可表示为：
通过变形：
其中：％表示介电特性值，W是角频率，|r|expC/<l>>表示反射系数，<1>表示 反射弧度。
[0024] 所述信号处理单元3采用混合专家算法和Madaline线性神经网整合的方法来处 理微波接收天线的信号。
[0025] Madaline线性网络接收MOE传递的人体正常范围之间的数据信息和GG，根据血糖 检测模型、检测精度，按介电特性值W进行线性逼