[发明专利]一种微波谐振器血液酒精浓度测量方法

说明书

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种血液酒精浓度测量方法。

背景技术

酒驾事故是目前高发的交通事故，严重威胁着人们的健康和财产安全。酒精会影响人们的中枢神经，降低人们对突发事情的反应速度，进而产生交通事故。酒驾事故更是一般交通事故的16倍之多。根据国家质量监督检验检疫局颁发的《车辆驾驶人血液、呼气酒精含量阈值与检验》规定：人的血液酒精含量(BAC)小于20mg/dl为未酒驾行驶，大于20mg/dl且小于80mg/dl为酒后行驶，大于80mg/dl为醉酒驾车。

事故现场利用呼出气体酒精浓度(BrAC)来间接测量，此方法受到外界的因素(温度、人种、大气气体等)影响较大。对驾驶人员死亡，拒绝和否认呼气式检测的情况，抽取静脉血液测量BAC。目前常见的测试方法是顶空气相色谱仪测量BAC，但交通事故与医院的位置不确定，且检测时间长不具备时效性，仪器价钱昂贵，体积大。

发明专利申请201710741964.5，给出了一种微波谐振腔溶液测量系统，采用圆形微波谐振腔，本发明基于此专利申请给出的测量系统，提供一种血液酒精浓度测量方法。

引用文献：

[1]Xiao X,Li Q.“A Noninvasive Measurement of Blood Glucose Concentration by UWB Microwave Spectrum,”IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,no.16:pp.1040-1043,Oct 2017.

[2]S.Kim,H.Melikyan,J.Kim,A.Babajanyan,J.H.Lee,L.Enkhtur,B.Friedman and K.Lee,“Noninvasive in virto measurement of pig-blood D-glucose by using a microwave cavity sensor,”Diabetes Res.Clinical Pract.,pp.379-384,Jan.2012.

[3]R.Dobson,R.Wu and P.Callaghan,“Blood glucose monitoring using microwave cavity perturbation,”Electronics Letters.,vol.48,no.15,pp.1-2,May 2012.

发明内容

本发明提供一种微波谐振器血液酒精浓度测量方法。血液酒精浓度的变化由谐振频率的偏移量直接得出，建立浓度与频率偏移的关系，通过频率信息就可直接获得血液酒精浓度的大小。技术方案如下

一种微波谐振器血液酒精浓度测量方法,包括下列步骤：

(1)配制不同浓度的酒精测试溶液，构建谐振器测量系统；

(2)连接测量系统与网络分析仪，并作单端口校准；

(3)测量空腔时谐振频率，根据此频率调整网络分析仪扫频范围，根据扫频范围设置采样点数；

(4)对不同浓度的溶液检测，得到对应的频域波形；

(5)对频域波形进行分析，获取谐振频率；

(6)对不同的已知酒精浓度溶液重复(4)(5)步骤，找到谐振频率与酒精浓度对应的线性关系；

(7)对待测血糖浓度样品重复(4)(5)步骤，获取谐振频率；

(8)获取的谐振频率根据步骤(6)的线性关系，检测出血液酒精浓度。

此种方法精度很高，可以达到mg/dl，血液酒精微小的变化，也可以直观的呈现出来。

附图说明

图1谐振波形图

图2仿真数据及拟合图

具体实施方式

配制0～100mg/dl间隔20mg/dl的酒精样品进行实验测量。测量空腔谐振频率用以设置网络分析仪的扫频范围，并设置采样点数。分别在谐振腔溶液管内放置0、20、40、60、80、100mg/dl的样品，使用网络分析仪获取不同浓度样品的谐振频率。多次重复上述的实验测量，对浓度和谐振频率进行数据拟合得到线性相关函数。根据多次实验获得的函数，可以预测和指导血液酒精检测，为其提供理论和实验依据。

使用电磁仿真软件HFSS对微波谐振器进行仿真，设置对应的一组参数来模拟0、20、40、60、80、100mg/dl的酒精样品，图1为谐振波形图。如图1所示，当酒精浓度从0mg/dl增加到100mg/dl时，谐振器的谐振频率往右移，即增加。

利用MATLAB分析数据得到不同浓度时的谐振频率，图2为谐振频率以及数据拟合的曲线。如图2所示，当浓度线性增加，谐振频率从7.6429增加到7.6441GHz。数据拟合结果显示，浓度大小与谐振频率频移呈现线性关系。多次进行测量和拟合便可得到可靠的线性关系，待测样品便可用此计算和预测。