移动无创血糖检测系统.pdf

一种移动无创血糖检测系统，检测系统由激光调制、旋光补偿、光学敏感、信号处理以及无线传输模块组成。光电探测器106检测到的信号进入由信号检测部分201、调制/解调部分202和无线可编程系统芯片203组成的信号处理系统，系统芯片203通过对信号有无的判断，控制法拉第线圈功率驱动部分204对激光旋光进行补偿；通过施加在法拉第线圈上的电压来表征血糖浓度，并设定阈值来克服漏电流的干扰，避免了传统的测量光强度微弱变化的技术瓶颈。本发明所涉及的移动无创血糖检测系统集成度高、体积小，且具有无创伤、检测快速及无

1.  一种移动无创血糖检测系统，其特征在于：该血糖检测系统由激光调制与旋光补偿、光学敏感、信号处理以及无线传输四个模块构成，无需采取血样，无创测量血糖浓度，并无线传输测量结果。采用半导体激光管101作为光源，激光通过调制，经由起偏器102、待测手指103、经法拉第线圈104和偏振光检测器105，最后由光电探测器106进行检测；光电探测器所检测到的信号进入由信号检测部分201、信号调理部分202和无线可编程芯片系统(PRoC)203组成的信号处理系统；PRoC根据所设定的阈值对采集的信号进行判定，通过施加电压控制法拉第旋光器204实现对产生旋光角偏转的激光的补偿；通过建立施加的控制法拉第线圈的电压与血糖浓度的关系来表征血糖浓度。由信号处理系统完成检测数据的处理，检测结果由LCD显示屏205显示，并可通过无线方式传输到医疗终端设备。

2.  根据权利要求1所述的移动无创血糖检测系统，其特征在于：利用物质的旋光特性和线偏振光的磁光效应，在光路中通过法拉第线圈对激光进行调制与补偿，由施加在法拉第线圈上的电压即可表征血糖浓度，降低了测试仪的复杂性，同时提高了测试精度。

3.  根据权利要求1所述的移动无创血糖检测系统，其特征在于：采用集成了放大、滤波、A/D转换、微处理器、温度检测和无线模块等功能的PRoC系统芯片，可实时进行检测系统的温度补偿和校正。

4.  根据权利要求1所述的移动无创血糖检测系统，其特征在于：受试者只需将检测系统套于指尖，在其正常生活状态下进行血糖浓度的实时、在体连续检测，并将检测结果通过无线方式实时传输到医疗终端，检测结果真实反应了患者在日常活动状况下的血糖参数，医生则能更为及时了解受试者的实时血糖状况。

5.  根据权利要求2所述的血糖检测方法，其特征在于：设计了法拉第旋光器204，其与法拉第线圈104、光电探测器106、信号检测部分201、信号调理部分202以及PRoC系统控制芯片203构成信号采集与控制闭环，通过判断光的有无的方式，无需定量测试光强的微量变化值。

6.  根据权利要求4所述的检测结果的无线传输方法，其特征在于：系统通过工作在2.4GHz工业、科学和医用(ISM)频段的无线模块传输数据，实现人体血糖的移动检测。

移动无创血糖检测系统
技术领域
本发明涉及一种基于无线局域网络技术的人体血糖含量小型无创测量系统，它不需采取血样，只需将测试系统套在人的手指上，即可进行血糖含量连续无创测量，并将结果实时无线发送至管理终端，适合于可活动病人的血糖连续检测。
背景技术
目前，人体血糖含量的测量通常为有创方式，在医院，通常采用抽取血液，然后用生化的方法催化氧化血液中的血糖，通过测量耗氧量或产物的量的间接方式实现血糖浓度的表征。随着电子技术和生化技术的发展，一种微创方式的血糖检测仪已经用于家庭进行个人血糖浓度的检测，这种检测方式需要配合相应的试纸来实现。这种有创或微创的血糖检测方式不仅会给使用者带来痛苦，且增加感染的可能，特别是其无法进行血糖的连续、实时检测。此外，微创血糖检测仪所用试纸的贮存条件对测试结果具有较大影响，除试纸本身质量发生变化外，试纸暴露在空气中被氧化、受潮或受污染等均可导致测试结果的不准确，甚至无效。由于有创和微创血糖检测方法存在以上不足，加之临床对血糖检测的实时、连续性的要求，因此，无创血糖检测技术成为研究和开发的热点。在血糖无创检测方面，一种人体皮下组织液反渗透无创血糖检测方法被研究者提出，但这种方法由于其电极需要与皮肤长期紧密接触，容易引起皮肤不适，甚至局部发炎，因此相关技术还需进一步完善。对于绝大多数糖尿病患者来说，他们均可自由活动，但是他们需要实时监测其血糖状况；此外，对于一些胰岛素抵抗者的耐糖实验，当前采用的实验方式是：先测空腹血糖，然后5分钟之内让患者饮定量一定浓度的葡萄糖水，喝糖水后30分钟、1小时、2小时分别静脉取血一次，测试其血液中的血糖浓度，这无疑增加了受试者的痛苦，而且不能真实反应让受试者在其正常生活状态下的耐糖特性。如果让受试者在其正常生活状态下进行耐糖试验，则能更为真实反应其耐糖状况。由此，本发明提出一种基于红外激光的移动无创血糖检测系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无线局域网络技术的无创、实时、连续测量人体血糖含量的系统。
本发明的技术方案是设计一种基于无线局域网络技术的移动无创血糖检测系统，检测系统由激光调制与旋光补偿、光学敏感、信号处理以及无线传输模块组成。采用近红外光的半导体激光管101作为光源，激光通过偏振片102进行极化，然后穿过待测手指103、经法拉第线圈104和偏振光检测器105，最后由光电探测器106进行检测。光学敏感元件所检测到的信号进入由信号检测模块201、信号调理模块202和无线可编程芯片系统(PRoC)203组成的信号处理系统。无线可编程芯片系统203实现对信号的解调、放大、滤波、A/D转换以及处理分析，并判断有无光到达光电探测器被检测到，并由设定阀值来克服漏电流的干扰。如果检测到有光，则通过PRoC控制法拉第旋光器204实现对激光偏转角的调制与补偿以达到没有光被光电探测器106检测到，即光电探测器106的光电流小于所设定的阈值。此时施加在法拉第线圈上的电压与血糖浓度具有线性关系，电压大小即可表征血糖浓度；检测结果由LCD显示屏205显示，并可通过无线方式传输到医疗管理终端。
上述的人体激光血糖检测系统中，PRoC系统芯片集成了模拟及数字模块、A/D转换、微处理器、模拟输出模块以及无线传输模块，只需极少的外围器件即可实现对信号的放大、滤波、A/D转换以及法拉第线圈控制模拟信号的输出和信号的无线传输等，由此系统体积很小，而且由于集成度高而使得其抗干扰能力强，非常适合于可活动病人移动检测的要求。光电探测器输出的信号先输入到自行设计的特定调理电路，调理后的模拟信号输入到PRoC芯片进行进一步调理，之后将模拟信号转换成数字信号。PRoC比较所获得的数字信号与设定的阈值，如果大于设定阈值，则通过微处理器，控制法拉第旋光器204对光进行补偿，形成闭环，使经过血糖后的旋光偏转回原来角度。如此，直到采集到的信号小于设定阈值，此时，将微处理器输出的控制信号大小参照储存在其内的标定值，换算出血糖浓度。测量结果实时显示在液晶屏上，同时保存在PRoC内存中。另外，PRoC还根据需要将数据通过无线方式实时发送至医疗终端做进一步处理、分析和存储等。
本发明所涉及的血糖移动无创检测系统采取检测激光有无的方式，然后根据施加在法拉第线圈上的电压大小来表征血糖的浓度，相对现有测量激光强弱的检测技术，本发明灵敏度更高，检测方法更为简单。PRoC芯片系统的应用使得检测系统结构紧凑、易于进行小型化，实现病人的移动式监测。检测系统具有无创伤、无痛苦、检测快速及方便等特点，检测完全在人体正常生理状态下进行，可应用于糖尿病病人的移动检测和血糖浓度的实时、在体连续监测，检测结果更能真实反应患者在日常活动状况下的血糖参数。
附图说明
图1为光路系统结构示意图
其中101为半导体激光管光源；102为激光起偏器；103为待测手指；104为法拉第线圈；105为偏振光检测器；106为光电探测器；
图2为法拉第旋光器及信号采集和控制闭环系统示意图
其中201为信号检测模块；202为信号调理模块；203为无线可编程芯片系统；204为法拉第旋光器；205为LCD显示屏。
图3为信号无线传输方式示意图
其中301为医疗终端；302为PRoC无线收发器；303、304为基于PRoC的移动无创血糖检测单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施做进一步的描述。
本发明的光路系统结构组成如图1所示，光源采用特定波长的红外光，微功率的半导体激光管101，采取功率稳定措施将激光功率稳定，激光束通过起偏器102，起偏器的方向调整到输出光强最大，接着通过人体手指103进行血糖浓度采样，法拉第线圈104用来提供系统调制和反馈补偿，光束再通过与起偏器的偏振面垂直(90°)的偏振光检测器105，末端是光电探测器106，它产生的电流与接收到的光强成正比，通过电流-电压变换，其输出的电压作为信号处理部分的输入。
光电探测器转换出的信号经过信号检测部分201、信号调理部分202预处理，传输至具有滤波、放大和A/D转换功能的PRoC芯片203，PRoC芯片203将所转换的数字信号结果进行特殊处理，通过与设定的阈值比较，如果大于阈值，则向法拉第旋光器204施加一电压信号，经放大后驱动法拉第线圈104，减小由于血糖引起的旋光偏转角，从而形成闭环。如此反复，直到采集到的信号不大于所设定的阈值，此时芯片控制系统施加到法拉第线圈104的电压与储存在单片机内的标定值比照，得出血糖浓度，将结果显示在液晶屏205上，并可将测试结果通过无线方式传输到医疗终端设备作进一步处理、分析和存储等。