一種微波無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種血糖測(cè)量系統(tǒng)，尤其涉及一種基于微波的無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的檢測(cè)血糖的方法是從體內(nèi)穿刺抽取血液通過(guò)生化分析進(jìn)行，這種有創(chuàng)的血 糖檢測(cè)技術(shù)可用于醫(yī)院臨床診斷和家庭健康保健，但由于需要抽血，該技術(shù)存在測(cè)量頻率 受限、容易造成不適、甚至感染的風(fēng)險(xiǎn)，給糖尿病患者帶來(lái)不便，因此，開展新型的無(wú)創(chuàng)血糖 檢測(cè)技術(shù)的研宄很具有十分重要的意義。目前無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)方法主要有旋光法、光聲法、拉 曼光譜法、光散射系數(shù)法、紅外光譜法等。
[0003] 旋光法利用葡萄糖具有穩(wěn)定的偏光特性，通過(guò)測(cè)量透射光(或反射光）的偏轉(zhuǎn)角來(lái) 預(yù)測(cè)人體血糖濃度，該方法的缺點(diǎn)是偏轉(zhuǎn)角較小，測(cè)量難度大，同時(shí)因?yàn)槭菍?duì)人眼測(cè)量，患 者不易接收。光聲光譜測(cè)量方法利用近紅外激光脈沖與組織相互作用產(chǎn)生的光聲信號(hào)，通 過(guò)光聲信號(hào)的幅度與吸收系數(shù)之間的關(guān)系來(lái)檢測(cè)組織內(nèi)部某種成分的含量，該方法對(duì)組織 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化較為敏感，因而對(duì)檢測(cè)器的要求較高。激光拉曼光譜法是根據(jù)當(dāng)激光作用 于葡萄糖時(shí)會(huì)發(fā)生拉曼散射的原理，利用拉曼光譜分析來(lái)得到葡萄糖的濃度，由于生物組 織的吸收和散射效應(yīng)，這種信號(hào)檢測(cè)受其他生物大分子干擾嚴(yán)重，對(duì)體內(nèi)研宄尚處于起步 階段。光散射系數(shù)法是一種新型的光學(xué)無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)，其是檢測(cè)空間分辨的擴(kuò)散反射光，并 計(jì)算人體組織簡(jiǎn)化散射系數(shù)，通過(guò)追蹤簡(jiǎn)化散射系數(shù)的變化來(lái)得到體內(nèi)成分含量的變化情 況。紅外光譜法也是通過(guò)紅外光譜分析技術(shù)處理后計(jì)算待測(cè)成分的濃度的原理，目前尚存 在測(cè)量條件選取、測(cè)量部位選擇、重疊光譜中提取微弱化學(xué)信息的方法等關(guān)鍵性問(wèn)題需要 解決?，F(xiàn)有技術(shù)也有采用微波的無(wú)創(chuàng)血糖儀的研宄，但由于微波測(cè)量過(guò)程中，其它因素對(duì)于 測(cè)量影響極大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：構(gòu)建一種微波無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)外 部因素對(duì)測(cè)量影響的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種微波無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)，包括微波收發(fā)單元、微波 探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、輸出單元，所述微波收發(fā)單元包括微波發(fā)生模塊、微波接收模塊， 所述微波探測(cè)單元連接所述微波發(fā)生模塊和所述微波接收模塊，所述微波發(fā)生模塊經(jīng)所述 微波探測(cè)單元對(duì)待測(cè)血液發(fā)生微波信號(hào)，所述微波探測(cè)單元接收微波信號(hào)后傳送到所述微 波接收模塊接收，所述微波發(fā)生模塊發(fā)生頻率為IGHz至100GHz，所述信號(hào)處理單元根據(jù)所 述微波接收模塊接收的微波信號(hào)獲取介電特性值，所述信號(hào)處理單元將介電特性值轉(zhuǎn)換為 血糖測(cè)量值，所述輸出單元輸出血糖測(cè)量值。
[0006] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述微波探測(cè)單元為微波收發(fā)天線、同軸電纜、波導(dǎo) 傳輸線中任意一種。
[0007] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述介電特性值為：
，其中：呎表示 介電特性值，ω是角頻率，
表示反射系數(shù)，《Φ表示反射弧度，Ci/為開 端處同軸線內(nèi)消逝模電儲(chǔ)能，Q為同軸電路初始儲(chǔ)能，Zq表示與電路有關(guān)的輸出率。
[0008] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述微波收發(fā)天線包括微波發(fā)生天線，所述微波發(fā) 生天線為多頻率微波天線陣列，所述多頻率微波天線陣列發(fā)生不同頻率的微波。
[0009] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述多頻率微波天線陣列中的每個(gè)天線發(fā)生不同頻 率的微波。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：還包括設(shè)置在所述微波探測(cè)單元上的工作狀態(tài)檢測(cè) 傳感器。
[0011] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：還包括校正模塊，所述校正模塊根據(jù)所述工作狀態(tài) 檢測(cè)傳感器傳感的信息進(jìn)行校正。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述微波探測(cè)單元間隔多次采集待測(cè)血液不同頻率 的血糖吸收信息。
[0013] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述微波收發(fā)天線包括微波發(fā)生天線和微波接收天 線，所述微波發(fā)生天線為微波發(fā)射天線陣列，所述微波接收天線為微波接收天線陣列，所述 微波發(fā)生天線陣列中的單個(gè)微波發(fā)射天線和所述微波接收天線陣列中的單個(gè)微波接收天 線依次間隔設(shè)置。
[0014] 本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述信號(hào)處理單元采用混合專家算法和Madaline 線性神經(jīng)網(wǎng)整合的方法來(lái)處理微波接收天線的信號(hào)。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：構(gòu)建一種微波無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)，包括微波收發(fā)單元、微波 探測(cè)單元、信號(hào)處理單元、輸出單元，所述微波收發(fā)單元包括微波發(fā)生模塊、微波接收模塊， 所述微波探測(cè)單元連接所述微波發(fā)生模塊和所述微波接收模塊，所述微波發(fā)生模塊經(jīng)所述 微波探測(cè)單元對(duì)待測(cè)血液發(fā)生微波信號(hào)，所述微波探測(cè)單元接收微波信號(hào)后傳送到所述微 波接收模塊接收，所述微波發(fā)生模塊發(fā)生頻率為IGHz至100GHz，所述信號(hào)處理單元根據(jù)所 述微波接收模塊接收的微波信號(hào)獲取介電特性值，所述信號(hào)處理單元將介電特性值轉(zhuǎn)換為 血糖測(cè)量值，所述輸出單元輸出血糖測(cè)量值。本發(fā)明的微波無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)，收集微波回 波信息，根據(jù)回波信息獲取待測(cè)血液的介電特性值，然后通過(guò)待測(cè)血液的介電特性值得到 相應(yīng)的血糖值。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明的同軸探頭電路圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明MOE和MADALINE整合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】是：構(gòu)建一種微波無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)，包括微 波收發(fā)單元1、微波探測(cè)單元2、信號(hào)處理單元3、輸出單元4,所述微波收發(fā)單元1包括微波 發(fā)生模塊11、微波接收模塊12,所述微波探測(cè)單元包括2微波發(fā)射天線21、微波接收天線 22,所述微波發(fā)射天線21連接所述微波發(fā)生模塊11，所述微波探測(cè)單元2連接所述微波接 收模塊12,所述微波發(fā)生模塊11經(jīng)所述微波探測(cè)單元2對(duì)待測(cè)區(qū)域發(fā)生微波信號(hào)，所述微 波探測(cè)單元2接收微波信號(hào)后傳送到所述微波接收模塊12,所述微波發(fā)生模塊11發(fā)生頻率 為IGHz至100GHz，所述信號(hào)處理單元3根據(jù)所述微波接收模塊12接收的微波信號(hào)獲取介 電特性值，所述信號(hào)處理單元3將介電特性值轉(zhuǎn)換為血糖測(cè)量值，所述輸出單元4輸出血糖 測(cè)量值。所述微波探測(cè)單元2為微波收發(fā)天線、同軸電纜、波導(dǎo)傳輸線中任意一種。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程是：所述微波發(fā)生模塊11發(fā)生頻率為IGHz 至IOOGHz，所述微波探測(cè)單元包括2微波發(fā)射天線21、微波接收天線22,所述微波發(fā)生天 線21為微波天線陣列，所述微波天線陣列發(fā)生微波，利用一束一定頻率的微波傳過(guò)人體部 分血管區(qū)域。所述微波接收天線22間隔幾次采集人體組織不同頻率的血糖吸收信息到各 自的通道，產(chǎn)生電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，完成所述微波接收天線的采樣。各通道光電傳感器 陣列產(chǎn)生的電信號(hào)送到所述信號(hào)處理單元3,在所述信號(hào)處理單元3中，送往多通道前置放 大器進(jìn)行放大、濾波、積分處理，使信號(hào)達(dá)到檢測(cè)識(shí)別的幅度和信噪比，再由A/D轉(zhuǎn)換器實(shí) 現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送到微處理器進(jìn)行陣列信號(hào)的處理，獲 取介電特性值，最后輸出血糖值?；诟鞣N物質(zhì)有各自特殊的波譜吸收/反射特性，利用血 糖的波譜吸收/反射特性，就可以把它的波譜信息與血液中其他物質(zhì)信息區(qū)分開來(lái)，同時(shí)， 血糖溶液在微波的特定頻段，具有一定的吸收窗口和反射窗口，表明在這些波段范圍內(nèi)，通 過(guò)對(duì)微波經(jīng)過(guò)血糖后的反射波譜/吸收波譜的測(cè)量，可以根據(jù)其吸收系數(shù)/反射系數(shù)對(duì)介 電特性比較敏感，因此，最終可經(jīng)過(guò)算法執(zhí)行得出其對(duì)應(yīng)的血糖濃度值。本專利技術(shù)方案為 了克服微波無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)中存在的難題，使微弱的波譜信號(hào)變化能正確的體現(xiàn)人體血糖濃 度，設(shè)計(jì)了多頻率微波血糖檢測(cè)傳感器陣列，測(cè)量的頻率區(qū)間定為lGHz-lOOGHz，給傳感器 陣列中的每個(gè)傳感器細(xì)分特定的頻率，再經(jīng)過(guò)檢測(cè)模型算法融合各傳感器的信息，這樣使 微波無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的精度和穩(wěn)定性得到了改善。
[0022] 具體實(shí)施過(guò)程如下： 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式是：所述信號(hào)處理單元根據(jù)所述微波接收模塊接收的微波信 號(hào)獲取待測(cè)血液的介電特性值，然后根據(jù)待測(cè)血液的介電特性值得到待測(cè)血液的血糖測(cè)量 值。無(wú)創(chuàng)血糖儀的測(cè)量過(guò)程中采用的是同軸探頭測(cè)量，其介電常數(shù)測(cè)量原理的等效電路如 圖2所示。
[0023] 如圖2所示，&為開端處同軸線內(nèi)消逝模電儲(chǔ)能，C0為同軸電路初始儲(chǔ)能， 〇>#)是開端處擴(kuò)散在外部被測(cè)介質(zhì)中的雜散電容，Zq表示與電路有關(guān)的輸出率，則上 圖的線性雙電容模型可表示為：
通過(guò)變形：
其中：％表示介電特性值，W是角頻率，|r|expC/<l>>表示反射系數(shù)，<1>表示 反射弧度。
[0024] 所述信號(hào)處理單元3采用混合專家算法和Madaline線性神經(jīng)網(wǎng)整合的方法來(lái)處 理微波接收天線的信號(hào)。
[0025] Madaline線性網(wǎng)絡(luò)接收MOE傳遞的人體正常范圍之間的數(shù)據(jù)信息和GG，根據(jù)血糖 檢測(cè)模型、檢測(cè)精度，按介電特性值W進(jìn)行線性逼