本發(fā)明涉及一種血糖監(jiān)測儀，具體地，涉及一種可抵抗環(huán)境干擾和振動的差動式無創(chuàng)血糖監(jiān)測儀及方法。

背景技術(shù)：

對于絕大多數(shù)的糖尿病患者，在家庭條件下自主進行血糖的連續(xù)監(jiān)測，是糖尿病患者的常規(guī)操作過程?，F(xiàn)有的各種血糖儀通過針刺采指血，利用試紙和測量儀讀取血糖值。這些血糖儀均為微創(chuàng)式測量儀器，患者需要承受一定的痛苦、耗材費用高、具有一定的感染危險幾率，而且這些血糖儀不能實現(xiàn)血糖值的連續(xù)監(jiān)測。

無創(chuàng)血糖檢測方法由于具有病人痛苦少、感染幾率低、可以連續(xù)監(jiān)測血糖變化、無耗材費用支出等一系列突出的優(yōu)勢，成為血糖檢測領(lǐng)域發(fā)展的主流趨勢。

目前主要的血糖無創(chuàng)檢測方法主要有近紅外光譜法、熒光光譜法、光聲光譜法、代謝法等。其中光聲光譜法由于具有靈敏度高、特異性好，而成為最有希望成功用于臨床診療的方法之一。

目前已有部分研究人員提出基于光聲光譜法的無創(chuàng)血糖檢測儀(例如，2007100865891一種基于光聲技術(shù)的新型便攜式無創(chuàng)連續(xù)實時血糖監(jiān)測儀、2016110762015一種用于血糖監(jiān)測的光聲探測頭、2008101069742手表式無創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測儀、2008101069757基于多環(huán)陣列光聲傳感的便攜式血糖檢測儀及檢測方法、2016100967254一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、2015101245496一種復(fù)合型光聲無損動態(tài)血糖檢測儀等)。

但是，目前已有的這些無創(chuàng)血糖測量儀內(nèi)部均為一個探頭獲取光聲信號，這種測量方式極易受到環(huán)境電磁干擾、噪聲以及患者肢體振動等諸多因素的影響，測量結(jié)果變化大、不穩(wěn)定，與實際血糖值差異大、可靠性低，很難達到實用的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可抵抗環(huán)境干擾和振動的差動式無創(chuàng)血糖監(jiān)測儀及方法，可以顯著降低各種環(huán)境干擾和振動的影響。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種可抵抗環(huán)境干擾和振動的差動式無創(chuàng)血糖監(jiān)測儀，包括：

測量環(huán)，置于患者的被測部位，

測量主機，置于患者附近，與所述測量環(huán)通過纜線相連；

所述測量環(huán)，其內(nèi)置兩個結(jié)構(gòu)相同的探頭，兩個所述探頭分別對應(yīng)患者被測肢體相對的兩個對稱位置，兩個所述探頭用于向患者的被測部位投射激勵激光束，同時捕獲患者的被測部位產(chǎn)生的光聲信號，并將捕獲的光聲信號轉(zhuǎn)成電信號輸出到所述測量主機；

所述測量主機，用于控制測量環(huán)的兩個所述探頭交替進行激光激勵并捕獲光聲信號，通過差動處理兩個探頭輸出的電信號來獲得患者的血糖值，同時顯著降低各種環(huán)境干擾與患者肢體振動因素帶來的影響。

優(yōu)選地，所述測量環(huán)進一步包括：環(huán)帶、前置放大器，所述環(huán)帶、探頭、前置放大器組成一體化結(jié)構(gòu)，其中：

所述環(huán)帶為兩段式，以便于患者佩戴；

兩個所述探頭分別固定于環(huán)帶的兩段上并呈對稱布置，從而形成差動結(jié)構(gòu)；

兩個所述探頭分別通過光纜與所述測量主機相連，用于接收來自所述測量主機的激勵激光束，以對被測部位進行照射、實現(xiàn)激光激勵；同時，兩個所述探頭分別通過電纜與前置放大器相連，所述前置放大器對兩個所述探頭輸出的電信號進行前置放大，并將放大后的電信號送入所述測量主機。

優(yōu)選地，所述測量環(huán)還包括護套，所述護套與所述一體化結(jié)構(gòu)連接，用于對所述光纜和電纜進行保護。

更優(yōu)選地，所述探頭由外殼和設(shè)置于外殼內(nèi)的激光頭、光聲傳感器組成，其中：

所述外殼用于固定所述激光頭與所述光聲傳感器，同時隔絕外部電磁干擾和噪聲；所述激光頭在所述外殼中居中設(shè)置，所述光聲傳感器為環(huán)形并置于所述激光頭的外圈；

所述激光頭通過光纜接受來自所述測量主機的激光束，以實現(xiàn)對被測部位的激光激勵；

所述光聲傳感器用于獲取激光激勵后患者的被測部位產(chǎn)生的光聲信號，并通過電纜輸出到所述前置放大器。

優(yōu)選地，所述的前置放大器為電荷放大器，以減少光聲傳感器輸出電纜的寄生電容的影響，提高對干擾的抑制能力，克服環(huán)境干擾的影響。

優(yōu)選地，所述測量主機包括：

激勵單元，用于為測量環(huán)的兩個探頭分別提供多種波長的激勵激光束；

處理單元，用于對激勵單元進行控制，對來自所述測量環(huán)的兩個探頭輸出的電信號進行處理，并將血糖測量結(jié)果顯示于顯示器上。

更優(yōu)選地，所述激勵單元由多個激光器、控制驅(qū)動電路和合束器組成，多個激光器通過控制驅(qū)動電路與所述測量主機連接，在所述測量主機的控制下，多個所述激光器通過所述合束器產(chǎn)生一種波長的激光束，作為激勵激光束；

更優(yōu)選地，所述處理單元由采集器、處理器、存儲器和顯示器組成，所述采集器的輸出端連接所述處理器，所述處理器的輸出端分別連接所述存儲器、所述顯示器、所述控制驅(qū)動電路、所述合束器；所述采集器同時采集兩個所述探頭的兩路電信號并得到兩個采樣值，送入處理器進行處理；所述處理器將上述兩路電信號的采樣值相減，得到消除環(huán)境干擾和振動影響的差動采樣值。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種適用于上述監(jiān)測儀的采樣控制與數(shù)據(jù)處理方法，所述方法包括如下步驟：

(1)在測量主機的處理器控制下，激勵單元產(chǎn)生一種波長的激光束，作為激勵激光束；

(2)在處理器控制下，激勵單元通過光纜將激勵激光束傳送到測量環(huán)的一個探頭，對一側(cè)的被測部位進行激勵；

(3)測量環(huán)的兩個探頭輸出的電信號經(jīng)前置放大器放大后，輸送到測量主機處理單元的采集器，采集器同時采集兩個探頭的兩路電信號并得到兩個采樣值，送入處理單元的處理器進行處理；

(4)處理器將(3)的兩路電信號的采樣值相減，得到消除環(huán)境干擾和振動因素影響的差動采樣值；

(5)連續(xù)進行上述(3)～(4)兩個過程，得到一條完整的差動采樣值的波形曲線，從而獲取該電信號波形的特征值；

(6)在處理器的控制下，激勵單元通過光纜將激勵激光束傳送到測量環(huán)的另一個探頭，重復(fù)上述(3)～(5)過程，再次得到一個電信號波形的特征值；

(7)處理器將上述兩次的光聲信號波形的特征值取平均值，以此作為測量結(jié)果，以進一步提高測量的精度和準確性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明采用兩個對稱探頭形成差動結(jié)構(gòu)，通過交替進行激勵和雙路同步采樣光聲信號，可以顯著消除換進干擾和振動等因素的影響，提高測量精度和可靠性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一實施例的監(jiān)測儀組成示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的測量環(huán)組成示意圖；

圖3a、3b為本發(fā)明一實施例的探頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的激光頭的組成示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例的測量主機的組成示意圖；

圖6為本發(fā)明一實施例的差動采樣值波形及其特征值的示意圖；

圖中：1為測量環(huán)，2為測量主機，3為被測肢體，4為環(huán)帶，5為探頭，6為電纜，7為光纜，8為前置放大器，9為護套，10為激光頭，11為光聲傳感器，12為外殼，13為光纖管，14為聚焦鏡，15為激勵單元，16為處理單元；

5-1、5-2為探頭，6-1、6-2為電纜，7-1、7-2為光纜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1-圖5所示，為本發(fā)明一種可抵抗環(huán)境干擾和振動的差動式無創(chuàng)血糖監(jiān)測儀實施例示意圖。

如圖1所示，由測量環(huán)1和測量主機2兩個分置的獨立部件組成，其中：

所述測量環(huán)1置于患者的某個被測肢體3(例如手腕、上臂、手指、軀干、大腿、腳踝等)；所述測量主機2置于患者附近的某個固定位置，所述測量主機2與所述測量環(huán)1之間通過一根纜線相連。

所述的測量環(huán)1內(nèi)置了兩個完全相同的探頭5，分別為探頭5-1和探頭5-2，探頭5-1、5-2分別對應(yīng)患者肢體被測肢體3相對的兩個對稱位置，既可以向被測肢體3投射激勵激光束，又可以捕獲激光激勵后患者的被測部位產(chǎn)生的光聲信號；測量主機2控制探頭5-1、5-2交替進行激光激勵，并同時捕獲光聲信號，通過差動處理探頭輸出的電信號可以獲得患者的血糖值，而且可以顯著降低各種環(huán)境干擾與患者肢體振動等因素帶來的影響。

如圖2所示，在本發(fā)明部分優(yōu)選實施例中，所述的測量環(huán)1由環(huán)帶4、探頭5、電纜6、光纜7、前置放大器8、護套9組成一體化結(jié)構(gòu)，其中：探頭5包括探頭5-1和探頭5-2，電纜6包括電纜6-1和電纜6-2，光纜7包括光纜7-1和光纜7-2；

所述環(huán)帶4為兩段式，便于患者佩戴；所述探頭5-1、探頭5-2分別固定于所述環(huán)帶4的兩段之上呈對稱布置，以形成差動結(jié)構(gòu)；所述探頭5-1通過光纜7-1、探頭5-2通過光纜7-2與測量主機2相連，用于接收來自測量主機2的激勵激光束，對被測肢體3進行照射、實現(xiàn)激光激勵；同時，所述探頭5-1通過電纜6-1、探頭5-2通過電纜6-2與前置放大器8相連，用于分別對各自獲得的電信號進行前置放大，并將電信號送入到測量主機2進行后續(xù)處理；所述護套9與所述測量環(huán)1一體化連接，并對光纜7和電纜6進行保護。

如圖3a、3b所示，在本發(fā)明部分優(yōu)選實施例里，所述的探頭5-1、探頭5-2的結(jié)構(gòu)完全相同，均由激光頭10、光聲傳感器11、外殼12組成，其中：

所述激光頭10居中設(shè)置，通過一根光纜7接受來自測量主機2的激光束，實現(xiàn)對被測肢體3的激光激勵；

所述光聲傳感器11為環(huán)形并置于所述激光頭10的外圈，用于獲取激光頭10發(fā)射激光后患者的被測部位產(chǎn)生的光聲信號，并通過一根電纜6輸出到前置放大器8；

所述外殼12用于固定所述激光頭10與所述光聲傳感器11，同時隔絕外部電磁干擾和噪聲。

進一步的，如圖4所示，在部分實施例中，所述的激光頭10由光纖管13和聚焦鏡14組成，為了減小整個測量環(huán)1的體積，所述光纖管13優(yōu)先考慮采用直角型光纖管；為了保證激光束的直徑足夠小，同時盡可能減小測量環(huán)1的體積，所述聚焦鏡14優(yōu)先考慮采用盡可能短焦距的光纖聚焦鏡。

進一步的，在部分優(yōu)選實施例中，所述的光聲傳感器11采用中空的環(huán)形結(jié)構(gòu)型式，以符合一體化測量環(huán)1的要求，所述光聲傳感器11的內(nèi)孔直徑大于所述激光頭10的外徑。

進一步的，在部分優(yōu)選實施例中，所述的光聲傳感器11優(yōu)先采用高靈敏度的壓電陶瓷pzt-5，其具有高靈敏度、較好的時間穩(wěn)定性的特點，且適合接收信號，符合光聲檢測系統(tǒng)的設(shè)計要求。由于壓電陶瓷正面用于檢測光聲信號，因此輸出電極應(yīng)從側(cè)面引出，從而便于安裝和保障效能。

進一步的，在部分優(yōu)選實施例中，所述的前置放大器8為電荷放大器，以減少光聲傳感器11輸出電纜的寄生電容的影響，提高對干擾的抑制能力，克服環(huán)境干擾的影響。

如圖5所示，在本發(fā)明部分優(yōu)選實施例中，所述的測量主機2由激勵單元15和處理單元16組成，其中：

所述激勵單元15由多個激光器(激光器1、激光器2、激光器3)、控制驅(qū)動電路和合束器組成，用于分別為所述測量環(huán)1的探頭5-1、探頭5-2提供多種波長的激勵激光；其中：多個激光器通過控制驅(qū)動電路與所述測量主機連接，在所述測量主機的控制下，多個所述激光器通過所述合束器產(chǎn)生一種波長的激光束，作為激勵激光束；

所述處理單元16由采集器、處理器、存儲器和顯示器組成，其中所述采集器的輸出端連接所述處理器，所述處理器的輸出端分別連接所述存儲器、所述顯示器；所述采集器同時采集兩個所述探頭的兩路電信號并得到兩個采樣值，送入處理器進行處理；所述處理器將上述兩路電信號的采樣值相減，得到消除環(huán)境干擾和振動影響的差動采樣值?？梢姡鎏幚韱卧?6一方面對所述激勵單元15進行控制，另一方面對來自所述測量環(huán)1的探頭5-1、探頭5-2輸出的電信號進行處理，并將血糖測量結(jié)果顯示于顯示器上。

上述實施例中各個優(yōu)選的技術(shù)特征可以擇一使用，也可以任何組合使用。

在另一實施例中，對應(yīng)于上述的監(jiān)測儀，本發(fā)明進一步提供一種適于上述監(jiān)測儀的采樣與數(shù)據(jù)處理方法：

(1)在測量主機2的處理器控制下，測量主機2的激勵單元15產(chǎn)生一種波長的激光束，作為激勵激光束；

(2)在測量主機2的處理器控制下，通過光纜7-1將激勵激光束傳送到測量環(huán)1的探頭5-1，對這一側(cè)的被測肢體進行激勵；

(3)探頭5-1、探頭5-2輸出的電信號經(jīng)過前置放大器8放大之后輸送到測量主機2的采集器，采集器同時采集探頭5-1、探頭5-2的兩路電信號并得到采樣值v1和v2，送入處理器；

(4)處理器將上述(3)的兩路電信號的采樣值相減，得到消除環(huán)境干擾和振動因素影響的差動采樣值v，而且有v＝v1-v2；

(5)連續(xù)進行上述(3)～(4)兩個過程，得到一個差動采樣值的波形曲線(如圖6所示)，從而獲取該電信號波形的特征值，例如圖6中的峰值vp-p；

(6)在測量主機2的處理器控制下，通過光纜7-2將激勵激光束傳送到測量環(huán)1的探頭5-2，重復(fù)上述(3)～(5)過程，再次得到一個電信號波形的特征值v′p-p；

(7)處理器將上述兩次的差動測量值取平均值，以此作為測量結(jié)果，從而進一步提高測量的精度和準確性，即vres＝(vp-p+v′p-p)/2。

本發(fā)明采用兩個對稱探頭形成差動結(jié)構(gòu)，通過交替進行激勵和雙路同步采樣光聲信號，可以顯著消除換進干擾和振動等因素的影響，提高測量精度和可靠性。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。