CN103245650A - 一种基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，包括：依次连接的光源部件、光控部件、光源光纤和探头部件，以及与探头部件依次连接的探测光纤、光谱部件和数据处理部件。本发明克服了现有糖尿病检测装置需要采集患者血液的不足，根据人体皮肤组织中糖化终末产物的荧光效应，实现无创伤快速检测糖尿病。

Description

一种基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置

技术领域

本发明涉及一种对人体皮肤进行光学检测装置，特别是一种基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，帮助医务人员检测受试者是否患有糖尿病，并评估受试者患糖尿病及其并发症的风险。

背景技术

涉及199个国家共270万人口（≥25岁）的大型糖尿病研究显示，全球糖尿病人口已由1980年的1.53亿增至2008年的3.47亿，其中，男性年龄标化患病比率由1980年的8.3％增至2008年的9.8％，女性则由7.5％增至9.2％。此外，2007年6月至2008年5月，在中国人群（年龄≥20岁）中开展的糖尿病流行病学调查表明，糖尿病和糖尿病前期的年龄标化患病率分别为9.7%（男、女性分别为10.6%和8.8%）和15.5%（男、女性分别为16.1%和14.9%）。

糖尿病患者体内长期高血糖会对其身体造成较大损伤，并常伴有肾病变、视网膜病变、神经病变、下肢血管病变、糖尿病足等多种并发症，对患者的生命和生活质量威胁极大，给患者个人以及家庭带来了沉重的经济负担。有很大比例的糖尿病患者被确诊时已发生了一种（甚至更多）糖尿病并发症。2010年全世界11.6%的医疗卫生费用花费在防治糖尿病上，世界卫生组织估计2005年至2015年中国由于糖尿病及相关心血管疾病导致的经济损失达5577亿美元。糖尿病已成为中国的重要公共卫生问题。

目前，糖尿病的临床诊断主要依据静脉血浆血糖。中国采用WHO（1999年）糖代谢状态分类标准和诊断标准。糖代谢状态可分为四类，分别为正常血糖、空腹血糖受损、糖耐量减低和糖尿病。糖尿病诊断标准可分为三类：（1）糖尿病症状（高血糖所导致的多饮、多食、多尿、体重下降、皮肤瘙痒、视力模糊等急性代谢紊乱表现），且随机血糖≥11.1mmol/L；（2）空腹血糖（FPG）≥7.0mmol/L；（3）葡萄糖负荷后2h血糖≥11.1mmol/L。其中，空腹状态是指至少8h没有进食热量，随机血糖指不考虑上次用餐时间，一天中任意时间的血糖。FPG或75g葡萄糖OGTT后2hPG值可以单独用于流行病学调查或人群筛查。

常规的糖尿病检测方法中，空腹血糖法（FPG）的敏感性低，变异系数较大，需要空腹8小时以上，且受到患者依从性、血液离心时间、实验室误差以及药物的影响；口服葡萄糖耐量实验（OGTT）则存在影响因素多、重复性差等不足。近年来人们越来越倾向将HbA1c作为筛查糖尿病高危人群和检测糖尿病的一种方法。HbA1c较OGTT试验简便易行，结果稳定，变异性小，且不受进食时间及短期生活方式改变的影响，患者依从性好。此外，上述糖尿病检测方法均需要采集血样，给受试者带来疼痛的同时也增加了被感染的风险。我国人口众多，在全人群中通过血糖检测来筛查糖尿病前期患者并系统性地发现其他高危人群不具有可行性。许多糖尿病患者是在感觉身体明显不适时才去进行血样测试，在一定程度上拖延了糖尿病确诊时间，对治疗非常不利。我国60.7%的糖尿病患者未被诊断而无法及早进行有效的治疗。随着人民生活水平的提高、健康意识的增强，糖尿病的检测与预防已成为社会关注的重要课题，迫切需要一种无创、快捷的糖尿病检测，糖尿病及其并发症的风险评估方法，这对糖尿病的防控具有重要意义。

糖尿病患者体内含有过量的糖化终末产物。在未患糖尿病受试者组织中糖化终末产物缓慢增加，但是在糖尿病患者体内，由于循环中持续高糖水平加速了糖化终末产物的产生，使其大量蓄积。产生的过量糖化终末产物不仅可以与蛋白质交联，影响蛋白质性能，也可以通过与特异受体结合，发生反应来改变细胞功能，从而导致机体的病理变化。因而，糖化终末产物与糖尿病肾病、视网膜病变、神经病变、动脉粥样硬化等糖尿病并发症的发生发展密切相关。

自上世纪八十年代以来，各国科学家和技术人员以多种方案对人体血清或皮肤中的糖化终末产物进行了检测，如放射受体分析法、放射免疫法、酶联免疫吸附法、高效液相色谱法等，但这些方法的操作过程繁琐，而且都需要离体实验，阻碍了糖化终末产物指标在糖尿病检测及并发症预测中的应用及推广。糖化终末产物在紫外线照射下具有受激发射荧光的特性，因此可以通过测量糖化终末产物荧光光谱，来反映其在机体中的浓度和分布。与传统方法相比，基于荧光光谱法的糖化终末产物检测不需要采样化验，也无需试剂，具备实时、无创、安全等优点。

基于皮肤糖化终末产物荧光，实现糖尿病、糖尿病前期或糖尿病并发症的检测，受试者无需空腹、采血，并实时获得测量结果。

在实施本发明的过程中，发明人发现现有的皮肤糖化终末产物荧光检测及应用存在以下缺点：（1）现有技术中通常使用较短波长的激发光照射组织，然后收集组织出射光，用于光谱分析。在此过程中，通常使用多个光源和/或多个滤光片的组合来实现两种或多种波长的分离检测。无论使用机械位移平台来选择光源还是使用滤光片轮来选择滤光片，都有可能因为机械振动、耦合损耗等因素导致测试过程中光学条件改变，给测量结果带来误差；（2）在皮肤表面测得的荧光，是由激发光穿透到的皮肤组织层面中的荧光物质发出，并逃逸到皮肤表面的。人体皮肤是一种具有多层结构的混浊介质。不同的人、同一人的不同测试位置、同一测试位置的不同深度，对光的吸收及散射均有较大差异。皮肤对激发光和荧光的双重吸收散射作用，会隐藏不同受试者皮肤糖化终末产物浓度的真实差异。现有技术虽对皮肤吸收散射进行了一定校正，但校正算法中没有考虑到吸收散射与光波长的关系，校正效果较差；（3）激发光的出射和发射光的收集所采用的几何结构对测得皮肤糖化终末产物荧光的强度和光谱形状有很大的影响。出射结构的几何形状决定了激发光的分布特征，从而影响着发射荧光的三维分布。现有技术没有针对性的根据人体皮肤组织的多层特性以及糖化终末产物在人体皮肤组织中的分布特性，在探头部件的设计上选取合适的激发光纤和探测光纤分布距离；（4）被测对象皮肤表面物理状态如颜色、温度、湿度、压力等因素，对荧光测量会有一定的影响，现有技术没有对此进行修正；（5）糖化终末产物在不同生理特征的人群中存在一定差异，需要针对被测对象的生理特征进行修正。现有技术没有针对被测对象的年龄、性别、身高、体重等因素进行修正。

发明内容

本发明技术解决问题：克服了现有糖尿病检测装置需要采集患者血液的不足，提供一种基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，根据人体皮肤组织中糖化终末产物的荧光效应，实现无创伤快速检测糖尿病。

本发明技术解决方案：一种基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，以确定受试者是否患有糖尿病并预测糖尿病并发症患病风险，该检测装置包括依次连接的光源部件、光控部件、光源光纤和探头部件，以及与探头部件依次连接的探测光纤、光谱部件和数据处理部件。

1.该检测装置中的光源部件为电连接的发光器和发光电源，发光电源提供给发光器稳定的电源，发光器所发光的波段为300～400nm和420～780nm；发光器可以是发光二极管、白炽灯、卤素灯、氖灯中的一种或两种以上的组合。光源部件附有与发光器连接的温度传感器，该温度传感器的输出端与光源温度控制器的输入端相连；光源温度控制器能够实时测量光源的温度，并使光源保持温度恒定，使得光源发出的光保持稳定。

2.光控部件包含位于光源部件光路上的聚焦耦合器和分光片，分光片的透射端与光源光纤连接、反射光路上置有其输出端与光源控制器电连接的光电转换器，所述光源控制器的输出端与光源部件的输入端电连接。

3.光源光纤为并联连接的第一光源光纤和第二光源光纤，分别用于传输波长为300～400nm和420～780nm的光源；所有的光纤在长波紫外及可见波段均具有较低的光传输损耗。

4.探头部件在同一平面上放置了与第一光源光纤连通的第一光源光纤端面、与第二光源光纤连通的第二光源光纤端面、与探测光纤连通的探测光纤端面；此外，还安装了颜色传感器、温度传感器、湿度传感器和压力传感器；探头部件上的多根光源光纤和探测光纤之间的距离（边到边）皆相同，该距离为0.1mm到3mm之间的固定值，使得收集到的光更多的来自人体皮肤组织真皮层中的糖化终末产物。

5.在探测光纤端面与光谱部件之间的探测光纤上置有滤光部件，滤光部件是一种滤光片，在波长420～780nm波段的透过率≥80%，在波长300～400nm波段具有平缓的上升沿且最高透过率≤10%、在波长低于300nm时的透过率≤1%。这种非截止应用的滤光片使得在避免激发光导致光谱部件饱和溢出的同时，也能接收到衰减后的部分激发光。不完全排除激发光可以使算法能结合反射回的激发光所包含的组织信息对人体皮肤糖化终末产物荧光进行修正。使用这种方法可以避免普通荧光检测应用中的滤光片轮或其他机械部件的动作，以此避免机械动作带来的干扰。

6.该检测装置的光谱部件是光纤光谱仪；光纤光谱仪具有光信号输入端和检测信号输出端，光纤光谱仪的光信号输入端和探测光纤的后段通过滤光片相耦合；光纤光谱仪是工作时可以测量并量化输入光线各个波长的光强程度的装置，其测量结果可以输出到数据传输处理及存储单元；

7.数据处理部件是微型计算机，使用时可由其检测信号输入端接收上述测量结果；数据处理部件可以根据所测得的光谱分别计算所接收光线中激发光的信息和发射光的信息；且可以根据上述激发光和发射光的信息计算出人体皮肤组织固有荧光强度及分布并计算糖化终末产物含量的装置；还可以根据用户输入的被测对象的年龄、性别、身高、体重等信息以及人体皮肤表面的颜色、温度、湿度、压力等信息对计算结果进行筛选或修正。

8.颜色传感器经第一前置放大器和第一模数转换器与数据处理部件电连接。温度传感器经第二前置放大器和第二模数转换器与数据处理部件电连接。湿度传感器经第三前置放大器和第三模数转换器与数据处理部件电连接。压力传感器经第四前置放大器和第四模数转换器与数据处理部件电连接。

9.探头部件附有突出探测光纤端面1～5mm的校准器，校准器为对波长为300～780nm的反射率为95～100%的反射片。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）糖化终末产物在人体内是长期积累的，因而基于糖化终末产物的检测结果稳定，并不受季节、时段的影响；本发明检测装置利用皮肤荧光反映人体是否患有糖尿病并评估发生并发症的可能性，检测耗时短，且无需对人体进行抽血化验或皮肤切片采样，避免了给病人带来的痛苦及被感染的风险。

（2）本发明的检测装置采用多种光源的组合，实时测量皮肤在糖化终末产物激发波段和发射波段的反射率，以校正皮肤的吸收散射作用，能降低受试者皮肤差异对测量结果的影响。

（3）本发明的检测装置中采用特定的探头部件结构，使得收集到的荧光更多的来自人体皮肤组织真皮层中的糖化终末产物，提高测量的准确性。

（4）本发明中采用了具有倾斜上升沿的长波长通过型滤光片，在实现荧光和宽谱反射光测量的同时，降低了仪器光路结构的复杂程度，保证了光学条件的稳定。

（5）本发明的检测装置根据被测对象的个人信息、生理特征以及皮肤表面的物理状态，对测量结果进行修正，提高了糖尿病检测的准确性。

附图说明

图1为本发明检测装置的组成框图；

图2为本发明中的探头部件中光纤分布示例；其中○表示光源光纤；●表示探测光纤；

图3为本发明中光源光纤与探测光纤间距对反射光和荧光检测的影响；

图4为接触压力对反射光的影响；

图5（a）激发光饱和溢出造成旁带效应；图5（b）采用具有倾斜上升沿的长波长通过型滤光片，既能衰减而又不至于完全截止激发光；

图6具有倾斜上升沿的长波长通过型滤光片的光谱响应曲线；

图7为本发明中采用的校准器；

图8为本发明试验中对照组年龄与测量值之间的关系；

图9为本发明中光纤探头端面上的传感器分布图；

图10为本发明检测装置测量时的筛选和测量结果的判定流程图。

具体实施方式

本发明主要是对人体皮肤组织进行光学检测，根据人体皮肤组织对光源的响应进行相应处理得到可分辨的结果，以此帮助医务人员确定被检人员是否患有糖尿病并预测其患并发症的可能性。

如图1所示，本发明检测装置包括：依次连接的光源部件1、光控部件2、光源光纤3和探头部件4，以及与探头部件4依次连接的探测光纤5、光谱部件7和数据处理部件8。

光源部件1包括发光器11和发光电源12；光控部件2包括聚焦耦合器21和分光片22；分光片22的透光端与光源光纤3连接，反射端与光电转换器23的输入端连接；光电转换器23的输出端与光源控制器24的输入端电连接；光源控制器24的输出端与光源部件1的输入端电连接；光源光纤3为并联连接的第一光源光纤31和第二光源光纤32；探头部件4包括与第一光源光纤31连通的第一光源光纤端面41、与第二光源光纤32连通的第二光源光纤端面42、与探测光纤5连通的探测光纤端面43、颜色传感器44、温度传感器45、湿度传感器46和压力传感器47；颜色传感器44经第一前置放大器441和第一模数转换器442与数据处理部件8电连接；温度传感器45经第二前置放大器451和第二模数转换器452与数据处理部件8电连接；湿度传感器46经第三前置放大器461和第三模数转换器462与数据处理部件8电连接；压力传感器47经第四前置放大器471和第四模数转换器472与数据处理部件8电连接；探测光纤端面43与光谱部件7之间的探测光纤5上置有滤光部件6；光谱部件7的光信号输入端和探测光纤的后段通过滤光片6相耦合；

本发明装置使用时，由光源部件1发出300～400nm和420～780nm的光线。300～400nm光线经过聚焦耦合器21使光线集中起来，再经过分光片22将光线分成两束，其中一束通过第一光源光纤31传输至第一光源光纤端面41，用于激发皮肤组织糖化终末产物产生荧光并表征皮肤在激发波段的反射率，另一束通到光电转换器23转换为电信号。420～780nm光线经过聚焦耦合器21使光线集中起来，再经过分光片22将光线分成两束，其中一束通过第二光源光纤32传输至第二光源光纤端面42，用于测量皮肤在荧光波段的反射谱，另一束通到光电转换器23转换为电信号。光电转换器23获得的电信号用于表征当前光源的强度，该电信号接入光源控制器24，在光源控制器24中可根据光源强弱的浮动修正输出光线强度，以此保持输出光线的稳定。光源部件1中的发光器11和发光电源12都由光源控制器24控制，可根据需要打开或关闭某个发光器11和发光电源12，用电路控制的方式对发光器11和发光电源12进行组合，避免了使用机械调整方式带来的振动、不稳定等问题。

光源光纤3包含并联连接的第一光源光纤31和第二光源光纤32，可以是光纤或光纤束，可以是液芯光纤或石英光纤，可以是任何透明材质的导光管。如图2所示，光源光纤3有多根时，以探测光纤5为中心呈中心对称分布。本实施例中光源光纤3数值孔径为0.22，芯径为200μm。每根光源光纤3到探测光纤5的距离边到边是相同的，且为一个固定值。第一光源光纤端面41、第二光源光纤端面42和探测光纤端面43共同组成了探头部件4，在探头部件4上探测光纤端面43一般置于中心部分。本实施例中探测光纤5为石英光纤，其数值孔径为0.22，芯径为800μm。

光源光纤3中的光线照射到人体皮肤组织表面后，一部分光被皮肤表面漫反射，一部分光射入皮肤组织内。射入皮肤组织内的光线一部分被组织吸收并导致皮肤组织中的糖化终末产物产生荧光，一部分发生散射。散射的光传播方向将会发生改变，一部分光将会经过连续的方向改变后又从皮肤表面透出。由于光在皮肤组织中的传播总是趋向于前向的，即每次散射发生的方向改变角度值均比较小。如图3所示，离光源光纤3较近的透出光将主要是到达或产生于皮肤浅层的光；离光源光纤3较远的透出光将主要是到达或产生于皮肤深层的光。由于糖化终末产物在皮肤中主要分布在特定深度的真皮层内，因此光源光纤3和探测光纤5之间的距离应当符合使探测光纤中收集到的光中来自于真皮层的糖化终末产物荧光的光强最强，本实施例中该距离为500μm。

此外，在皮肤组织中产生的糖化终末产物的荧光经过皮肤组织后也会发生散射和吸收，其光谱将会发生改变。如果要正确的得到皮肤组织中的糖化终末产物荧光光谱，必须根据光在皮肤组织中的传播进行修正。因此，在探测光纤5和光谱部件7之间没有使用一个锐截止的滤光片，而是使用了一个具有倾斜上升沿的长波长通过的滤光部件6。该滤光部件6可以通过大部分420～780nm波长范围的糖化终末产物荧光，同时也能通过小部分300～400nm波长范围的光源光线，因此探测光纤5中收集到的光不仅包含荧光，还包含一部分激发光。而且，采用具有倾斜上升沿的长波长通过的滤光部件6能够衰减大部分激发光，避免了激发光过强造成光谱部件7饱和溢出。被衰减的激发光将用于对荧光光谱的修正，以得到人体皮肤组织中的糖化终末产物真实荧光光谱。该滤光部件6的非完全截止应用避免了现有技术中通常使用多个光源和/或多个滤光片的组合来实现两种或多种波长的分离检测。无论使用机械位移平台或类似机构来选择光源还是使用滤光片轮或类似机构来选择滤光片，都会因为机械振动等因素导致实验中光学条件改变，使测量结果不准确。如图5所示，1为激发光，2为荧光，3为测得光谱，4为滤光部件，5为经过滤光部件6以后的测得光谱。图6为这种滤光部件6的光谱响应曲线。

经探测光纤5收集并通过滤光部件6的光线输入到光谱部件7中，在此将各个波长的光强度转化为对应各个波长的电信号，该电信号输入到数据处理部件8。

采用覆盖激发光和发射光谱范围的漫反射光谱来校正荧光谱，校正算法中既采用了激发波段的反射率，又包含了荧光波段的反射率，校正后的荧光光谱F_corr(λ_m)计算为：

$F_{\mathrm{corr}}\left({\mathrm{\λ}}_m\right)=\frac{F_{\mathrm{meas}}\left({\mathrm{\λ}}_m\right)}{{{R_{\mathrm{\λ}}}_x}^{k_x}R{\left({\mathrm{\λ}}_m\right)}^{k_m}}$

其中，F_meas(λ_m)、

和R(λ_m)分别为得到的皮肤荧光、激发波段的反射率、荧光波段的反射率。λ_x与λ_m分别对应着激发波长和荧光波长。另外，公式中涉及到的k_x及k_m，其取值在0到1之间，并受到探测光路几何结构的影响。

本发明对被测对象是否可能患有糖尿病的判断基于对大量样本（包括非糖尿病患者及糖尿病患者）测量结果的统计分析。经统计实验，同时考虑某一受试者多次测量结果具有较高的一致性，且年龄相近的非糖尿病患者测量结果具有较好的一致性，最终选取k_x、k_m分别为0.5、0.35。

此外，由于统计分析方法的固有特性，被测对象必须符合一定的统计分布要求。在本发明中，记录了所有被测对象的皮肤颜色、温度、湿度、压力、身高、体重等数据，并用正态分布来拟合这些数据的分布，以下数值范围的选取是基于被测对象的各参数平均值左右各偏离两个标准差。

根据皮肤表面颜色对测量结果进行筛选：

本检测装置利用人体皮肤组织对光的响应进行测量，因此皮肤的颜色对测量结果将会产生极大的影响，必须使用该传感器测得的结果对测量结果进行筛选。

采用的颜色传感器44为TCS3200。采集的数据表明，被测对象的皮肤颜色灰度值平均值正负两个标准差范围为185～245。因此，限定仅对处于该范围之内的被测对象给出检测结果，超出该范围时无法保证数据有效。

根据皮肤表面温度对测量结果进行筛选：

温度数值部分反映了皮肤中组织的状态，不同温度条件下人体皮肤组织将会呈现出不同的状态。例如，当温度较低时人体皮肤表面有收缩的趋势；当温度更低时，人体皮肤表面将会产生应激反应，将会严重影响对皮肤组织中光信号的测量，因此需要根据温度值对测量结果进行筛选。

采用的温度传感器45为DS18B20。采集的数据表明，被测对象的皮肤表面温度值平均值正负两个标准差范围为26℃～35℃（测试时保持环境温度为27℃）。因此，限定仅对处于该范围之内的被测对象给出检测结果，超出该范围时无法保证数据有效。

根据皮肤表面湿度对测量结果进行筛选：

人体皮肤表面湿度的变化反映了人体的排汗状态，而汗液将会明显改变人体皮肤组织表面的光传播特性，因此必须根据湿度值对测量结果进行筛选。

采用的湿度传感器46为SHT11。采集的数据表明，被测对象的皮肤表面湿度值平均值正负两个标准差范围为42%～60%。因此，限定仅对处于该范围之内的被测对象给出检测结果，超出该范围时无法保证数据有效。

根据皮肤表面压力对测量结果进行筛选：

接触压力反映了探头部件4和人体皮肤组织表面贴和的程度。压力会导致皮肤组织中微观结构的变化，从而改变其光学参数使测量结果发生改变。如表1及图4所示的实验表明，对于同一被测对象同一位置，探头部件4与皮肤接触的紧密程度如果分为“接触（A，约2.1牛）”、“较紧密接触（B，约3.6牛）”、“紧密接触（C，约5.2牛）”，则随着接触压力的增加，直接反射光强度会减弱。而且，接触的松紧程度不同，测量值的波动范围是不同的，A波动范围最大，B和C波动范围都比较小且区别不大。

本检测装置中使用的压力传感器47为MSP20N0040D，通过软件界面提示使得被测对象调整姿态以保证探头压力为3.6±0.5牛，超出该范围时无法保证数据有效。

表1，接触程度对测量结果的影响

接触程度	A	B	C
				测量结果标准差平均值	0.0310	0.0148	0.0178

由光谱部件7中测量到光谱信号后，送入数据处理部件8，计算得到初步结果，再经过颜色传感器44、温度传感器45、湿度传感器46和压力传感器47测得的皮肤颜色、温度、湿度、压力等信息进行筛选，然后根据数据处理部件8中输入的被测者身高、体重等信息进行修正，再根据被测者年龄、性别以及测量值判定是否患有糖尿病及发生糖尿病并发症的风险。

根据被测对象的身高和体重对测量结果进行筛选：

采集的数据表明，被测对象的身高和体重的平均值两个标准差范围为：女性,身高在1.4米～1.75米之间，体重在35公斤～80公斤之间；男性,身高在1.55米～1.9米之间，体重在45公斤～90公斤之间。因此，限定仅对处于该范围之内的被测对象给出检测结果，超出该范围时无法保证数据有效。

根据被测对象的年龄和性别调整阈值：

对控制组（非糖尿病患者组）采集的数据进行拟合，被测对象的年龄(x)和测得数据(y)之间具有如下关系：

男性，y=0.392·x+44.26

女性，y=0.440·x+46.73

根据统计分布规律，在本方法中设置不同年龄(x)对应的糖尿病检测阈值限(Y)分别为：

男性，Y=0.498·x+56.29

女性，Y=0.603·x+59.41

也即，将被测对象的年龄代入上述公式后，如果测量值大于该公式的计算结果，即表明该被测对象患有糖尿病。

此外，该发明装置还包括一个校准器48。本实施例中，校准器48为标准特氟龙漫反射板，在300-780nm波段具有较平坦的反射特性，反射率大于99%。使用时将该校准器48放置于探头部件4上，然后在数据处理部件8中开启校准功能，数据处理部件8将会自动标定仪器的光谱响应并加以记录，如果测得光谱响应不正常则数据处理部件8需要进行重新标定。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，其特征在于包括：依次连接的光源部件（1）、光控部件（2）、光源光纤（3）和探头部件（4），以及与探头部件（4）依次连接的探测光纤（5）、光谱部件（7）和数据处理部件（8）；

所述光源部件（1）为电连接的发光器（11）和发光电源（12），所述发光器（11）的发光波段为300～400nm和420～780nm；

所述光控部件（2）包含位于光源部件（1）光路上的聚焦耦合器（21）和分光片（22），所述分光片（22）的透射端与光源光纤（3）连接、反射光路上置有光电转换器（23），光电转换器（23）的输出端与光源控制器（24）连接，所述光源控制器（24）的输出端与光源部件（1）的输入端电连接；

所述光源光纤（3）为并联连接的第一光源光纤（31）和第二光源光纤（32），用于分别传输波长为300～400nm和420～780nm的光源；

所述探头部件（4）为同一平面上置有的与第一光源光纤（31）连通的第一光源光纤端面（41）、与第二光源光纤（32）连通的第二光源光纤端面（42）、与探测光纤（5）连通的探测光纤端面（43）、颜色传感器（44）、温度传感器（45）、湿度传感器（46）和压力传感器（47）；探测光纤端面（43）的周边对称分布第一光源光纤端面（41）和第二光源光纤端面（42），第一光源光纤端面（41）和第二光源光纤端面（42）和探测光纤端面（43）的相互间的边距为0.1～3mm；所述颜色传感器（44）经第一前置放大器（441）和第一模数转换器（442）与数据处理部件（8）电连接；所述温度传感器（45）经第二前置放大器（451）和第二模数转换器（452）与数据处理部件（8）电连接；所述湿度传感器（46）经第三前置放大器（461）和第三模数转换器（462）与数据处理部件（8）电连接；所述压力传感器（47）经第四前置放大器（471）和第四模数转换器（472）与数据处理部件（8）电连接；

所述探测光纤端面（43）与光谱部件（7）之间的探测光纤（5）上置有滤光部件（6），所述滤光部件（6）为在波长为420～780nm的透过率≥80%，且在波长为300～400nm具有平缓的上升沿且最高透过率≤10%、在波长低于300nm时的透过率≤1%的滤光片；

所述光谱部件（7）的光信号输入端和探测光纤的后段通过滤光片（6）相耦合；光谱部件（7）测量并量化输入光线各个波长的光强程度，测量结果输出到数据处理部件（8）中；

数据处理部件（8）接收由光谱部件（7）测量到光谱信号后，计算得到初步结果，再分别根据颜色传感器（44）、温度传感器（45）、湿度传感器（46）和压力传感器（47）获得的数据，结合输入的被测对象的身高、体重的数据对测量结果进行筛选，根据被测对象的年龄、性别信息确定判断阈值，得到最终的糖尿病检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，其特征在于：所述光源部件（1）附有与发光器（11）连接的温度传感器（13），温度传感器（13）的输出端与光源温度控制器（14）的输入端电连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，其特征是发光器（11）为发光二极管、白炽灯、卤素灯、氖灯中的一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，其特征在于：所述探头部件（4）附有突出探测光纤端面（43）1～5mm的校准器（48）。

5.根据权利要求3所述的基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，其特征在于：所述校准器（48）为对波长为300～780nm的反射率为95～100%的反射片。

6.根据权利要求1所述的基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，其特征在于：所述光谱部件（7）为光纤光谱仪。

7.根据权利要求1所述的基于糖化终末产物荧光光谱的糖尿病无创检测装置，其特征在于：所述数据处理部件（8）为微型计算机。

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