[发明专利]多波段反射光谱无创血液成分测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种血液成分测量装置。特别是涉及一种能提高血液成分含量的分析精度的多波段反射光谱无创血液成分测量装置及方法。

背景技术

血液成分(如红细胞、血红蛋白、血细胞压积等)的无创检测，对于疾病的诊断和治疗，其重要性和巨大价值是毫无疑问。不仅于此，实现血液成分的无创检测，在信号传感、检测与处理也有极大的学术意义和价值。然而现有的检测方法需要抽取血样，应用生化分析的方法进行检测，不但操作繁琐，会给患者带来疼痛，而且还有感染其它疾病的危险，限制了血液成分检测的频率和使用范围。多波段反射光谱血液成分无创检测技术不仅能够对血液成分进行实时、连续、安全、无痛的定量监测，而且不需要消耗品，可降低测试费用，因此这种技术会给疾病的预防和治疗带来革命性的进步。

目前正在研究的无创检测主流方法为光学检测方法，包括光谱法、光散射测量技术、荧光检测技术等。其中光谱法由于其快速、高精度、低成本等特点，已经成为生物医学工程领域的研究热点之一。利用光谱法测定血液中的血氧、血糖、脂肪、蛋白及其他成分已经取得了一定的研究成果。

美国科学家Jobsis在science上首次报道了利用近红外光谱技术进行成年猫脑内氧合血红蛋白、还原血红蛋白和细胞色素c的含量变换的实验，实验结果表明近红外光在生物组织内较低的衰减率和用近红外光谱法无创监测组织血氧浓度的可行性。随后有许多学者进行了相关研究。1985年Donahoe等发表了关于无创后向散射血氧机的文章，文章中运用2个或稍多些的光谱波段对组织进行透射，通过采集透射光从而实现对血氧的检测；1989年Ferrari利用近红外光谱进行狗体内血红蛋白无创检测；1989年美国专利(专利号4867557)研制了无创反射型血氧计，本专利中6个光谱波段作用于人体组织，当6个波长的光分别进入人体组织，利用单一检测器采集吸收光谱并按照预定的功能进行血红蛋白浓度和血氧饱和度检测；1994年美国专利(专利号5277181)运用2个波段对血红蛋白和血细胞压积进行无创检测。1992年MR Robinson等运用600-1300nm范围光谱通过手指透射光谱进行血糖浓度的测定，平均预测误差在1.1到1.2mmol/L范围；1994年Heise和他的合作者以及1993年Marbach等采集1111-1835nm人体内唇漫反射光谱通过口腔粘膜进行血糖无创检测，预测标准误差最小到2.4mmol/L；1995年Jagemann和他的合作者，1997年Fischbacher、Muller以及1998年Danzer等通过采集800-1350nm右手中指漫反射光谱进行血液和组织血糖浓度测定，预测均方根误差为2.0mmol/L；1998年Burmeister等采集舌体1429-2000nm波段透射光谱进行血糖检测，平均预测误差大于3.0mmol/L；1999年Malin等运用1050-2450nm波段前臂漫反射光谱进行血糖无创检测，平均预测误差1.5mmol/L。1991年中国专利(专利号90108775.0)提出了一种无创测量血糖浓度的方法和装置，采集波长在1.3-1.9微米的半导体二极管激光器作用于人体而发出的漫反射光谱，再将此光谱与计算机中的已经存储的一条标定曲线进行对比从而计算出血糖浓度；1995年中国专利(专利号96100807.5)提出了一种中红外光纤测定人体血糖的方法，是一种利用红外光谱仪和中红外光导纤维和ATR探头或漫反射装置，无损伤性地测定人体血糖的方法。

虽然这些都得到了比较好的结果，但是目前除血氧外，其他血液成分的无创检测还没有进入实际应用的报道。

由上可见，对于血液成分无创检测这种复杂的测量情况，现在还面临着多方面的技术难题，其中主要有两个原因：

第一，差异和测量环境的影响；

第二，应用光谱方法对血液成分进行无创检测时，波段选取非常重要。前述研究中选取波段数较少，不能涵盖全部情况，丢失了大量有用信息，这也是导致预测误差偏大的最主要原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种不但能较少受外界环境的干扰，而且能得到更多的光谱信息，以及被测部位的图像信息，增加了信息量，能提高血液成分含量的分析精度的多波段反射光谱无创血液成分测量装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种多波段反射光谱无创血液成分测量装置及方法，测量装置包括有光源、利用光源对舌体进行扫描装置，以及接收扫描装置的扫描信号的光谱接收装置。

所述的光源为超连续谱光源或者波段，包括紫外光、可见光、红外光中一种或者几种波段组合的宽带光源。