[发明专利]基于指关节多光谱影像的无创血糖检测装置及其检测方法

说明书

本发明公开了一种基于指关节多光谱影像的无创血糖检测装置及其检测方法。本发明采用将手指伸入测量腔体，近红外宽光源发出宽带的入射光，从手指穿出由微型多光谱摄像头接收，各点光强转化为影像经微控制器传输至计算机，根据皮肤背景和毛细血管处不同波长的透射光强解算出对应的血糖浓度；本发明能够适应不同粗细的手指，方便测量，提高无创血糖仪使用的便捷性和通用性；能够克服不同人群组织层厚度、肤色不同的个体差异，具有更高的准确性和鲁棒性，适用不同人群；由计算机计算，对设备装置的性能和功耗要求较低，节省了成本，便于家庭使用；血糖解算工作交由计算机软件完成，因此能够不断更新，使用者不需要重复购买设备，只需更新软件即可。

技术领域

本发明涉及医疗检测领域，具体涉及一种基于指关节多光谱影像的无创血糖检测装置及其检测方法。

背景技术

血糖检测是糖尿病患者进行自我血糖管理的必备工具。目前，市面上可购买到的血糖仪主要是有创或微创的血糖仪。无论是有创还是微创血糖仪，都属于侵入式血糖仪，需要采集患者的血液作为测量样本，因此需要刺破患者手指或小臂采集血液样本。这种血糖检测方法不仅会给患者带来疼痛，还容易导致伤口感染，给患者带来二次伤害。不仅如此，侵入式血糖仪中使用的血液采集工具(针管和试纸)属于一次性耗材，使得每次测量的成本消耗量大，给糖尿病患者带来一定的经济压力。基于以上考虑，一种不需要以血液作为测量样本的血糖检测设备成为广大糖尿病患者和医生的迫切需求。

2014年，美国雅培糖尿病护理公司推出了用于动态实时监测血糖的仪器——瞬感动态血糖仪获得了欧洲的CE认证，并于2016年获得了美国的FDA认证和中国国家食品药品监督管理局批准(注册证号：国械注进20163212472)。瞬感动态血糖仪的测量方式是将一个圆形小传感器安装在患者上臂上，用胶布固定，传感器通过一个长5毫米、宽0.4毫米的小毛细管测量上臂皮肤皮下组织液中的葡萄糖水平。瞬感动态血糖仪的缺点主要有三个，第一个缺点是同样需要搓破皮肤采集体液样本，给患者带来伤害。第二个缺点是传感器一次最长只能佩戴14天，14天后需要重新佩戴。第三个缺点在于瞬感动态血糖仪测量的是皮下组织液葡萄糖浓度，并不是血液葡萄糖浓度，两者之间存在时间上的滞后，无法准确获得当前时刻的血糖浓度。

2017年，天津大学的张瑞峰和舒子芸提交了一种基于微波的无创血糖检测装置(专利申请号：201711137560.1)，使用微波腔测量患者测试部位的谐振频率和谐振振幅来推算血糖浓度。这种检测方法的缺点在于不同的患者、不同测试部位组织厚度不同，此发明需要改变微波的频率以应对不同的使用场景，这其中引入了大量的测量噪声，使得测量精度过低，无法满足血糖自我监测的需求。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于指关节多光谱影像的无创血糖检测装置及其检测方法。

本发明的一个目的在于提出一种基于指关节多光谱影像的无创血糖检测装置。

本发明的基于指关节多光谱影像的无创血糖检测装置包括：测量腔体、近红外宽光源、微型多光谱摄像头、微控制器、计算机和显示器；其中，测量腔体为内部中空的壳体；在测量腔体的一对相对的侧壁上，分别设置有相对的通孔；在测量腔体内的顶壁设置有近红外宽光源；在测量腔体内的底壁与近红外宽光源相对，设置有微型多光谱摄像头；近红外宽光源连接至微控制器，微型多光谱摄像头经数据线连接至微控制器；微控制器经数据线连接至计算机；显示器连接至计算机；被测人员的手指通过一个侧壁上的通孔进入测量腔体，指尖从另一侧壁上的通孔伸出，从而手指位于测量腔体内的近红外宽光源与微型多光谱摄像头之间；近红外宽光源发出宽带的入射光，照射至手指，透射光从手指穿出，由微型多光谱摄像头接收；微型多光谱摄像头将各点光强转化为影像并传输至微控制器；微控制器将影像传输至计算机，计算机通过图像分割技术，对影像中的皮肤背景和静脉毛细血管分割进行提取，根据皮肤背景和毛细血管处不同波长的透射光强解算出对应的血糖浓度。