本發(fā)明涉及血糖檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

血液中的葡萄糖(即血糖)是人畜體內(nèi)主要供能物質(zhì)之一，適當(dāng)?shù)难菨舛葘?duì)維持機(jī)體正常生理活動(dòng)，特別是維持腦及神經(jīng)系統(tǒng)的功能十分重要。對(duì)于人類來講，血糖濃度一直作為判斷人體健康的重要指標(biāo)之一；目前，對(duì)牲畜體內(nèi)的血糖濃度關(guān)注較少，但隨著畜產(chǎn)品質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，牲畜體內(nèi)的血糖濃度檢測(cè)也將逐步得到重視。

目前，人體內(nèi)的血糖濃度檢測(cè)仍采用傳統(tǒng)的微創(chuàng)式測(cè)量，即：測(cè)量血糖時(shí)，先將試紙插入血糖儀，然后有損傷性地采集血液并滴于試紙，血液中的葡萄糖會(huì)和試紙上的化學(xué)物質(zhì)結(jié)合并導(dǎo)致阻抗發(fā)生變化，從而導(dǎo)致測(cè)試電路電壓電流呈現(xiàn)相應(yīng)的改變，根據(jù)這種改變與血糖值的關(guān)聯(lián)特性，最終血糖值會(huì)顯示出來。該方法較為成熟，具有高準(zhǔn)確度、操作簡(jiǎn)單和速度較快等特點(diǎn)；然而，其缺點(diǎn)也是顯而易見，即檢測(cè)時(shí)須刺破神經(jīng)密集的指尖進(jìn)行采血。由于血糖檢測(cè)每周都需要若干次，不僅給糖尿病患者帶來刺痛，同時(shí)其傷口極易感染，因此，開展新型無創(chuàng)快速的血糖檢測(cè)技術(shù)的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

光譜技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種快速且無損的檢測(cè)技術(shù)，為人畜體內(nèi)血糖的無創(chuàng)檢測(cè)提供了技術(shù)參考。太赫茲光譜是指頻率介于0.1THz-10THz(1THz＝10¹²Hz)之間的電磁輻射，其波長(zhǎng)為30nm-3mm，介于紅外和微波之間，位置獨(dú)特，但因受其產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)的限制，它是整個(gè)電磁波譜中最后一段尚未開展深入探索應(yīng)用的波段，其應(yīng)用研究值得深入探索，直到近幾年激光技術(shù)的快速發(fā)展，才有了高效的太赫茲光譜的產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)。葡萄糖是一種非離子可溶性的大分子物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，葡萄糖的分子鍵類振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)指紋譜處于太赫茲的光譜范圍內(nèi)，如圖1所示為不同濃度的葡萄糖的太赫茲光譜的特征吸收曲線。

綜上所述，探索基于太赫茲光譜的人畜體內(nèi)血糖含量的無創(chuàng)快速的檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的檢測(cè)儀器，具有重要的技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)方法。

根據(jù)本發(fā)明一方面提供了一種基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置，包括太赫茲光譜模塊和檢測(cè)室，所述檢測(cè)室內(nèi)設(shè)置有太赫茲光譜發(fā)射端和太赫茲光譜接收端，所述太赫茲光譜發(fā)射端和太赫茲光譜接收端分別與太赫茲光譜模塊連接。

在上述技術(shù)方案中，所述太赫茲光譜模塊的產(chǎn)生頻率為0.1-2.3THz。

在上述技術(shù)方案中，所述檢測(cè)室還包括設(shè)置在檢測(cè)室內(nèi)部的濕度傳感器，以及分別嵌設(shè)在檢測(cè)室表面的濕度顯示器、血糖顯示器和檢測(cè)端面；所述濕度傳感器與濕度顯示器連接，所述血糖顯示器與太赫茲光譜模塊連接。

在上述技術(shù)方案中，所述檢測(cè)室還包括移動(dòng)平臺(tái)，所述移動(dòng)平臺(tái)可自由移動(dòng)設(shè)置在檢測(cè)室內(nèi)部，所述太赫茲光譜發(fā)射端和太赫茲光譜接收端呈一定角度面向檢測(cè)端面對(duì)稱固定設(shè)置在移動(dòng)平臺(tái)上。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述太赫茲光譜發(fā)射端和太赫茲光譜接收端呈45°角面向檢測(cè)端面對(duì)稱固定設(shè)置在移動(dòng)平臺(tái)上。

根據(jù)本發(fā)明另一方面提供了一種包括上述血糖檢測(cè)裝置的血糖檢測(cè)系統(tǒng)，所述血糖檢測(cè)系統(tǒng)還包括控制計(jì)算模塊，所述控制計(jì)算模塊與太赫茲光譜模塊連接。

在上述技術(shù)方案中，所述血糖檢測(cè)系統(tǒng)還包括氮?dú)夤蓿龅獨(dú)夤尥ㄟ^氣管與檢測(cè)室連接。

此外，本發(fā)明還提供了一種上述血糖檢測(cè)裝置的血糖檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S1：將檢測(cè)部位緊貼在檢測(cè)端面上；

S2：將太赫茲光譜射向檢測(cè)部位，同時(shí)收集太赫茲光譜的反射信息；

S3：對(duì)比太赫茲光譜的發(fā)射信息和反射信息，通過預(yù)定算法計(jì)算吸光系數(shù)，得到血糖濃度。

進(jìn)一步地，在步驟S3中，所述預(yù)定算法為XTHL算法，即：XTHL＝(M3-M2)/(M3-M1)，其中：M₁、M₂、M₃由小到大依次為某一濃度血糖在太赫茲光譜的三個(gè)最相關(guān)吸收頻率F₁，F(xiàn)₂，F(xiàn)₃所對(duì)應(yīng)的吸光系數(shù)。

進(jìn)一步地，在步驟S1中，還包括檢測(cè)并控制檢測(cè)腔體內(nèi)的濕度在特定范圍內(nèi)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明提出了一種利用葡萄糖分子鍵的類振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的指紋譜處于太赫茲光譜的人畜體內(nèi)血糖的無損無創(chuàng)快速檢測(cè)方法，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)的檢測(cè)方法給糖尿病患者帶來的刺痛和傷口感染的風(fēng)險(xiǎn)，且檢測(cè)過程操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)快捷，結(jié)果準(zhǔn)確度高；

(2)本發(fā)明的檢測(cè)方法所利用的太赫茲光譜與微波、X光等光譜相比，屬非電離輻射，檢測(cè)過程安全無輻射，對(duì)人畜無影響，可放心的多次檢測(cè)；

(3)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)中內(nèi)嵌專家系統(tǒng)模型，參數(shù)可移植和修改，檢測(cè)過程全自動(dòng)化作業(yè)，無需其他專業(yè)人員輔助，血糖的檢測(cè)結(jié)果可直接顯示，此外，本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)的傻瓜式操作便于檢測(cè)系統(tǒng)的自檢工作；

(4)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)中的預(yù)定算法能刪除對(duì)血糖檢測(cè)結(jié)果無貢獻(xiàn)的冗余信息，能有效節(jié)省計(jì)算時(shí)間，可準(zhǔn)確計(jì)算血糖值，計(jì)算速度快，便于在線數(shù)據(jù)快速獲取和便攜式檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)；

(5)本發(fā)明的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，具有完整性和系統(tǒng)性，在人畜血糖檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

附圖說明

圖1為不同濃度的葡萄糖的太赫茲光譜的特征吸收曲線；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所提供的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置及檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2所提供的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置及檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2所提供的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置中的檢測(cè)室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-檢測(cè)室，2-濕度顯示器，3-血糖顯示器，4-濕度傳感器，5-檢測(cè)端面，6-氮?dú)夤蓿?-太赫茲光譜模塊，9-控制計(jì)算模塊，10-太赫茲光譜發(fā)射端，11-太赫茲光譜接收端，12-移動(dòng)平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例1所提供的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置包括太赫茲光譜模塊7和檢測(cè)室1，所述檢測(cè)室1內(nèi)設(shè)置有太赫茲光譜發(fā)射端10和太赫茲光譜接收端11，所述太赫茲光譜發(fā)射端10和太赫茲光譜接收端11分別與太赫茲光譜模塊7連接；本發(fā)明實(shí)施例1所提供的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)系統(tǒng)還包括控制計(jì)算模塊9，所述控制計(jì)算模塊9與太赫茲光譜模塊7連接。

本實(shí)施例所提供的血糖檢測(cè)裝置的檢測(cè)過程如下：將待測(cè)部位放置于太赫茲光譜發(fā)射端10和太赫茲光譜接收端11之間，并適當(dāng)調(diào)整待測(cè)部位的位置，以保證太赫茲光譜接收端11能接收到經(jīng)待測(cè)部位反射后的太赫茲光譜；隨后，通過太赫茲光譜發(fā)射端10向待測(cè)部位發(fā)射太赫茲光譜，同時(shí)太赫茲光譜接收端11接收反射后的太赫茲光譜，并同時(shí)將發(fā)射和反射的太赫茲光譜信息反饋到太赫茲光譜模塊7；控制計(jì)算模塊9通過對(duì)比太赫茲光譜的發(fā)射信息和反射信息，計(jì)算得到血糖濃度。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種血糖的無損無創(chuàng)快速檢測(cè)方法，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)的檢測(cè)方法給糖尿病患者帶來的刺痛和傷口感染的風(fēng)險(xiǎn)，且檢測(cè)過程操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)快捷，結(jié)果準(zhǔn)確度高；本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)方法所利用的太赫茲光譜屬非電離輻射，檢測(cè)過程安全無輻射，對(duì)人畜無影響，可放心的多次檢測(cè)。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例2所提供的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置和血糖檢測(cè)系統(tǒng)與實(shí)施例1中類似，不同之處在于，所述太赫茲光譜模塊7所產(chǎn)生的太赫茲光譜的頻率為0.1-2.3THz；所述檢測(cè)室1內(nèi)還設(shè)置有濕度傳感器4和移動(dòng)平臺(tái)12，所述檢測(cè)室1的表面設(shè)置有濕度顯示器2、血糖顯示器3和由高聚乙烯板材料制作的檢測(cè)端面5，所述濕度傳感器4與濕度顯示器2連接，所述移動(dòng)平臺(tái)12在檢測(cè)室1內(nèi)可自由移動(dòng)，所述太赫茲光譜發(fā)射端10和太赫茲光譜接收端11呈45°角面向檢測(cè)端面5對(duì)稱固定設(shè)置在移動(dòng)平臺(tái)12上，所述血糖顯示器3與太赫茲光譜模塊7連接；此外，所述血糖檢測(cè)系統(tǒng)還包括氮?dú)夤?，所述氮?dú)夤?通過氣管與檢測(cè)室1連接。

本實(shí)施例所提供的血糖檢測(cè)裝置的檢測(cè)過程與實(shí)施例1中類似，不同之處在于，在開始檢測(cè)前，通過濕度傳感器4和氮?dú)夤?測(cè)定并控制檢測(cè)室1內(nèi)的濕度在4％以下，并將檢測(cè)部位緊貼在由高聚乙烯板材料制作的檢測(cè)端面5上；隨后通過調(diào)整移動(dòng)平臺(tái)12的位置，使檢測(cè)部位處于太赫茲光譜發(fā)射端10和太赫茲光譜接收端11之間的最佳測(cè)量位置。

本發(fā)明實(shí)施例通過檢測(cè)并控制檢測(cè)室濕度的方式，減小檢測(cè)室內(nèi)水分子對(duì)太赫茲光譜的發(fā)射和反射信息，從而提高了其檢測(cè)精度；同時(shí)，檢測(cè)端面采用對(duì)太赫茲光譜相對(duì)無影響的高聚乙烯板材料制作，進(jìn)一步提高了太赫茲光譜吸收和反射的檢測(cè)，進(jìn)而提高了血糖檢測(cè)的測(cè)量精度。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例3所提供的基于太赫茲光譜的血糖檢測(cè)裝置、血糖檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法與實(shí)施例2中類似，不同之處在于，所述控制計(jì)算模塊9為PC機(jī)，所述PC機(jī)內(nèi)植入的預(yù)定算法為XTHL算法，即：XTHL＝(M3-M2)/(M3-M1)，其中：M₁、M₂、M₃由小到大依次為某一濃度血糖在太赫茲光譜的三個(gè)最相關(guān)吸收頻率F₁，F(xiàn)₂，F(xiàn)₃所對(duì)應(yīng)的吸光系數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)中內(nèi)嵌專家系統(tǒng)模型，參數(shù)可移植和修改，檢測(cè)過程全自動(dòng)化作業(yè)，無需其他專業(yè)人員輔助，血糖的檢測(cè)結(jié)果可直接顯示，此外，本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)的傻瓜式操作便于檢測(cè)系統(tǒng)的自檢工作；另一方面，通過本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)定算法，能刪除血糖檢測(cè)結(jié)果中占比85％左右的對(duì)檢測(cè)結(jié)果無貢獻(xiàn)的冗余信息，可有效節(jié)省計(jì)算時(shí)間，計(jì)算速度快，同時(shí)，對(duì)比本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)方法的檢測(cè)結(jié)果，本發(fā)明實(shí)施例檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性好，其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度為96％，從而便于在線數(shù)據(jù)快速獲取和便攜式檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)；本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，具有完整性和系統(tǒng)性，在人畜血糖檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

最后，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。