[发明专利]一种多技术融合的无创血糖检测装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种多技术融合的无创血糖检测装置及测量方法，该装置将近红外光谱无创血糖检测技术与旋光无创血糖检测技术相结合，提高检测灵敏度与精度的同时，抑制了人体背景以及个体差异性的影响，利用AOTF可是实现可调谐分光并且出射光为两束正交线偏光的特性，将两种方法在硬件上进行结合，具有结构简单、抗干扰能力强以及成本低等优点，同时采用了随机森林算法以及数据融合算法在软件上将两种方法进行结合，有效的提高了无创血糖浓度的预测精度，可以实现高精度非入侵血糖浓度检测的目的，适用于血糖检测领域。

技术领域

本发明涉及人体血糖检测领域，具体涉及一种高精度非入侵式血糖检测装置及测量方法。

背景技术

定期且连续的血糖检测，对了解糖尿病患者的血糖变化，帮助医生确定最佳的治疗方案，精准的使用药物，延缓病情的发展具有重要的价值。血糖的常规检测方法主要是通过医院抽取血液样本进行分析或利用针刺手指的方式，通过试纸进行检测。这些方法都需要刺穿皮肤，并且频繁的采集血液不仅令患者产生心理恐惧，还易造成感染，同时检测成本较高，无法实现连续的血糖监控。

目前无创血糖检测技术主要有光学方法、能量代谢守恒法、人体体液法等。在众多的研究方法中，光学方法具有快速、无创伤、信息多维化等特点，是目前无创伤血糖检测的主要研究领域。常见的光学检测方法有拉曼光谱法、光声光谱法、荧光法、光学相干成像法、旋光法、近红外光谱法，其中近红外光谱法与旋光法研究备受研究人员关注。近红外光谱法利用近红外吸收与人体血糖浓度有很好的线性相关性的特点，同时还具有穿透性较强，信号灵敏度高等一系列优点，已有众多公开文献对其进行报道，如专利CN 103349553B公开了一种双波长差分近红外无创伤血糖仪，结合了近红外光的幅度和相位特征，利用吸收光谱的波峰和波谷变化差，实现高精度高无创血糖检测；专利CN108593593A公开了一种采用串行双红外光谱检测与分析的无创血糖测量装置，采用了单一光源和单一传感器避免了光源或传感器差异带来的误差影响；专利CN 110575181A公开了一种近红外光谱无创血糖检测网络模型训练方法，通过神经网络算法优化近红外检测精度，然而，目前的近红外光谱无创血糖测量技术仍面临着人体个体差异较大、人体组织干扰信号难以扣除等问题，影响了该方法的准确性与稳定性。

旋光无创血糖检测技术是一种利用光学偏振光旋光原理检测血糖的方法，其利用了葡萄糖特有的旋光特性即当一束线偏振光通过葡萄糖溶液时，其透射光也是线偏振光，而且偏振方向与原入射光的偏振方向有一个夹角，该夹角与葡萄糖的浓度有关，由于人体组织其他成分没有旋光特性，因此该方法不存在人体背景干扰影响，目前旋光无创血糖检测技术多采用正交双偏振光检测技术实现血糖浓度检测，如专利CN 100482162C所述，通过正交双偏振光将所测量的血糖信号转化为两个偏振方向的信号强度差，通过信号强度差判断血糖浓度。但是，方法采用电光晶体调制产生正交双偏振光，由于需要正负180V的调制电压，电压的微小变化都将严重干扰微弱的血糖信号，抗干扰能力较差，并且装置结构复杂，实现高精度的无创血糖检测较为困难。

由此可以看出，近红外光谱无创血糖检测技术虽然具有吸收强度与血糖浓度线性度高、探测信号灵敏度强、装置结构简单等优点，但是人体背景噪声干扰对检测结果影响较大，而旋光无创血糖检测法不存在人体背景噪声的影响，但是存在检测装置复杂、抗干扰能力差等缺点。如能通过有效的手段将两种技术手段有机结合，则可以实现即有近红外光谱技术其光谱吸收与血糖浓度有较好线性度以及较高的信号灵敏度等优点，同时还能够抑制人体背景噪声，提高血糖检测精度。

发明内容

针对现有单一技术难以实现高精度无创血糖检测的难题，本发明提供了一种多技术融合的无创血糖检测装置及测量方法，基于近红外光谱无创血糖检测技术与旋光无创血糖检测技术的互补特性，利用了声光可调谐滤波器(AOTF)既可以实现可调谐分光，同时出射的正负一级两束单色光为正交的线偏振光的特点，可以实现将两种方法结合，实现提高血糖检测精度的目的。

本发明的技术方案如下：