CN103690176A - 一种无创血糖检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开提供了一种无创血糖检测方法。该方法依据近红外调制信号收-发电路获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，提取耳穴组织的约化散射系数的一阶响应和二阶响应。进而，确定该电压信号在相邻的预设时基间的增量以及谱减值在相邻预设时基间的增量，并按照预设公式计算被测人的血糖浓度。通过上述利用耳穴组织在不同血糖浓度时的约化散射系数的一阶响应和二阶响应的差异，确定被测人的血糖浓度，提高了检测的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及生物检测领域，更具体的说是涉及一种基于耳穴近红外调制信号的无创血糖检测方法。
背景技术
糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病，以高血糖为主要特征，是一种世界范围内的流行疾病。近年来，随着我国社会经济的发展和居民生活水平的提高，及人口老龄化的加速，糖尿病的发病率逐年升高。目前糖尿病没有有效根治的办法，控制血糖是惟一的治疗方案。及时进行血糖检测，对于控制糖尿病、防止并发症的发生，提高糖尿病患者的生活质量具有十分重要的意义。
传统的血糖检测方法为有创采血检测，不但不利于连续检测，而且在检测的过程中还有感染其他疾病的危险。为此本领域的技术人员提出了一种无创血糖检测方法，典型方法包括：近红外光谱、中远红外光谱、拉曼光谱、
光声光谱、光散射、偏振光旋光、射频阻抗法、代谢热组合法和皮下间质液或唾液酶法等，上述检测方法的算法复杂，检测灵敏度低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无创血糖检测方法，以在简化血糖检测算法的同时，提高检测的灵敏度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无创血糖检测的方法，包括：
确定待测耳穴，所述耳穴包括：眼穴、中耳穴、舌穴或额穴；
依据近红外调制信号收-发电路获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，提取耳穴组织的约化散射系数；
根据所述约化散射系数的一阶响应和二阶响应，确定所述电压信号在相邻的预设时基间的增量以及谱减值在相邻预设时基间的增量；
按照预设公式BG=BG0+α*M’+β*S’，计算被测人的血糖浓度；
其中，BG0为血糖定标初值，M’为所述电压信号在相邻的预设时基间的增量，S’为谱减值在相邻预设时基间的增量，β为开关阈值比例，α为权重合成比例，所述权重合成比例的计算模型为α=α0*λ-1*f-1*A*W，α0表示共同缩微因子，λ表示近红外调制信号的波长，f表示近红外调制信号的频率，A表示耳穴，W表示波形。
优选的，所述方法还包括：
采用有创检测的方法，获取被测人对侧耳穴或同侧耳穴的血糖浓度；
根据预设的评估函数，参照有创检测方法检测到的血糖浓度，对无创血糖检测到的血糖浓度进行评估；
当评估结果确定无创检测到的血糖浓度和有创检测到的血糖浓度的差在预设范围内时，确定无创血糖检测到的血糖浓度准确；
当评估结果确定无创检测到的血糖浓度和有创检测到的血糖浓度的差不在预设范围内时，在预设的时基内确定特异单耳穴、近红外调制信号的波长、波形、频率、血糖定标初值、共同缩微因子和开关阈值比例。
优选的，所述近红外调制信号的波长范围是λ=700nm～900nm。
优选的，所述近红外调制信号的波形是正弦波、三角波或矩形波。
优选的，所述近红外调制信号的频率范围是f=1000kHz～1kHz。
优选的，所述共同缩微因子α0范围是α0=0.1～0.0001。
优选的，所述开关阈值比例范围是β=100～1000。
优选的，所述血糖定标初值范围是BG0=3.0～5.0。
优选的，所述时基长度可选范围是0.5s～1.5s。
优选的，确定所述电压信号在相邻的预设时基间的增量的过程包括：
根据所述电压信号在预设时基内的均值，计算所述电压信号在相邻的预设时基间的增量。
优选的，确定谱减值在相邻预设时基间的增量的过程包括：
确定谱减值在预设时基内的数据长度，并进行平均分割；
将后半段的数据减去前半段的数据的均值，作为当前时基内的谱减值；
计算相邻时基内的谱减值的增量。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种无创血糖检测方法。该方法依据近红外调制信号收-发电路获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，提取耳穴组织的约化散射系数的一阶响应和二阶响应。进而，确定该电压信号在相邻的预设时基间的增量以及谱减值在相邻预设时基间的增量，并按照预设公式计算被测人的血糖浓度。通过上述利用耳穴组织在不同血糖浓度时的约化散射系数的一阶响应和二阶响应的差异，确定被测人的血糖浓度，提高了检测的灵敏度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了本发明一种无创血糖检测方法的一个实施例的流程示意图；
图2示出了本发明一种无创血糖检测方法的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
人体组织的约化散射系数μ’s随血糖浓度上升而呈现下降的趋势。其原理为：组织的μ’s与细胞外液及细胞膜两者间的折射率失配有关。当血糖浓度上升时，细胞外液的折射率上升，若细胞膜的折射率保持不变，而且仍然高于前者时，折射率失配的程度会降低，从而使μ’s下降。
综上，无创检测血糖研究方法学，可由检测血糖问题，转换成为高精度测量人体组织的约化散射系数μ’s的问题。需要说明的是，在实际应用中，可将透射电压信号在相邻的预设时基间的增量作为约化散射系数的一阶响应的特征量，谱减值在相邻预设时基间的增量作为约化散射系数的二阶响应的特征量。
实施例（一）
参见图1示出了本发明一种无创血糖检测方法的一个实施例的流程示意图。由图1可知该方法包括以下步骤：
步骤101：确定待测耳穴，所述耳穴包括：眼穴、中耳穴、舌穴或额穴。
基于神经血管耦合机制，耳穴和相应人体区域具有反射关系，分别选眼穴、中耳穴、舌穴和额穴，既是兼顾所涉器官的血糖指标测量敏感性，也是考虑了耳垂部位的透光性较好的缘故。
步骤102：依据近红外调制信号收-发电路获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，提取耳穴组织的约化散射系数。
在步骤102中根据获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，以下检测电压信号，来区别耳穴组织的约化散射系数。该电压信号与耳穴组织的约化散射系数的关系为：不同的电压信号对应不同的约化散射系数，也就是说，可以根据所检测到的电压信号的不同来区别不同的约化散射系数，同样的，也可以根据所检测的电压信号的相同来识别相同的约化散射系数。
步骤103：根据所述约化散射系数的一阶响应和二阶响应，确定所述电压信号在相邻的预设时基间的增量以及谱减值在相邻预设时基间的增量。
为了对所述约化散射系数进行表述，在本发明中采用约化散射系数的一阶响应和二阶响应中的特征量，对耳穴组织的约化散射系数进行表述。可选的，在本发明中透射电压信号在相邻的预设时基间的增量作为约化散射系数的一阶响应的特征量，谱减值在相邻预设时基间的增量作为约化散射系数的二阶响应的特征量。
可选的，可根据电压信号在预设时基内的均值，计算电压信号在相邻的预设时时基间的增量。而在确定谱减值的增量是，可对谱减值在预设时基内的数据长度进行平均分割，并将后半段的数据减去前半段的数据的均值，作为当前时基内的谱减值，从而计算相邻时基内的谱减值的增量
步骤104：按照预设公式BG=BG0+α*M’+β*S’，计算被测人的血糖浓度。
其中，在预设公式中BG0为血糖定标初值，M’为所述电压信号在相邻的预设时基间的增量，S’为谱减值在相邻预设时基间的增量，β为开关阈值比例，α为权重合成比例。
需要说明的是，该权重合成比例α的计算模型为α=α0*λ-1*f-1*A*W，其中α0表示共同缩微因子，λ表示近红外调制信号的波长，f表示近红外调制信号的频率，A表示耳穴，W表示波形。可以理解的是，在实际应用中，不同的耳穴和波形可按照预先设置的规则采用不同的特征量进行表述。比如：正弦波、三角波和锯齿波分别用用数字1、2和3来表述。
可以理解的是，为了保证血糖检测的准确性，上述公式中的各个参数可根据实际情况进行调节。可选的，在本实施例中，近红外调制信号收-发电路输出的近红外调制信号的波长范围是λ=700nm～900nm，波形是正弦波、三角波或矩形波，频率范围是f=1000kHz～1kHz。同时，共同缩微因子α0范围是α0=0.1～0.0001，开关阈值比例范围是β=100～1000，血糖定标初值范围是BG0=3.0～5.0，时基长度可选范围是0.5s～1.5s。
通过执行上述步骤101～步骤104，依据获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，提取耳穴组织的约化散射系数的一阶响应和二阶响应。进而，确定该电压信号在相邻的预设时基间的增量以及谱减值在相邻预设时基间的增量，并按照预设公式计算被测人的血糖浓度。通过上述利用耳穴组织在不同血糖浓度时的约化散射系数的一阶响应和二阶响应的差异，确定被测人的血糖浓度，提高了检测的灵敏度。
实施例（二）
参见图2示出了本发明一种无创血糖检测方法的另一个实施例的结构示意图。由图2可知，该本实施例中包括：
步骤101：确定待测耳穴，所述耳穴包括：眼穴、中耳穴、舌穴或额穴。
步骤102：依据近红外调制信号收-发电路获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，提取耳穴组织的约化散射系数。
步骤103：根据所述约化散射系数的一阶响应和二阶响应，确定所述电压信号在相邻的预设时基间的增量以及谱减值在相邻预设时基间的增量。
步骤104：按照预设公式BG=BG0+α*M’+β*S’，计算被测人的血糖浓度。
需要说明的是，实施例（二）公开的步骤101～步骤104与实施例（一）中公开的步骤101～步骤104中具体的执行过程一致，在此不在进行赘述。
相对于实施例（一）而言，在本实施例（二）中，该方法增加了以下步骤：
步骤105：采用有创检测的方法，获取被测人对侧耳穴或同侧耳穴的血糖浓度。
为了保证血糖浓度的一致性，在有创检测时，所要检测的部位为被测人对侧耳穴或同侧耳穴的血糖，以尽可能在同等的条件下对被测人进行有创血糖检测和无创血糖检测。
步骤106：根据预设的评估函数，参照有创检测方法检测到的血糖浓度，对无创血糖检测到的血糖浓度进行评估。
其中，该评估函数为：Min=(BG无创计算值)-(BG有创测量值)=F(BG0,α,β,M’,S’)<0.5mmol/L。
当评估结果确定无创检测到的血糖浓度和有创检测到的血糖浓度的差在预设范围内时，确定无创血糖检测到的血糖浓度准确；
当评估结果确定无创检测到的血糖浓度和有创检测到的血糖浓度的差不在预设范围内时，在预设的时基内确定特异单耳穴、调节近红外调制信号的波长、波形、频率、血糖定标初值、共同缩微因子和开关阈值比例等参数，以使无创血糖的检测满足评估函数的要求。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种无创血糖检测的方法，其特征在于，包括：
确定待测耳穴，所述耳穴包括：眼穴、中耳穴、舌穴或额穴；
依据近红外调制信号收-发电路获取到的待测耳穴的近红外透射电压信号，提取耳穴组织的约化散射系数；
根据所述约化散射系数的一阶响应和二阶响应，确定所述电压信号在相邻的预设时基间的增量以及谱减值在相邻预设时基间的增量；
按照预设公式BG=BG0+α*M’+β*S’，计算被测人的血糖浓度；
其中，BG0为血糖定标初值，M’为所述电压信号在相邻的预设时基间的增量，S’为谱减值在相邻预设时基间的增量，β为开关阈值比例，α为权重合成比例，所述权重合成比例的计算模型为α=α0*λ-1*f-1*A*W，α0表示共同缩微因子，λ表示近红外调制信号的波长，f表示近红外调制信号的频率，A表示耳穴，W表示波形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用有创检测的方法，获取被测人对侧耳穴或同侧耳穴的血糖浓度；
根据预设的评估函数，参照有创检测方法检测到的血糖浓度，对无创血糖检测到的血糖浓度进行评估；
当评估结果确定无创检测到的血糖浓度和有创检测到的血糖浓度的差在预设范围内时，确定无创血糖检测到的血糖浓度准确；
当评估结果确定无创检测到的血糖浓度和有创检测到的血糖浓度的差不在预设范围内时，在预设的时基内确定特异单耳穴、近红外调制信号的波长、波形、频率、血糖定标初值、共同缩微因子和开关阈值比例。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述近红外调制信号的波长范围是λ=700nm～900nm。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述近红外调制信号的波形是正弦波、三角波或矩形波。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述近红外调制信号的频率范围是f=1000kHz～1kHz。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述共同缩微因子α0范围是α0=0.1～0.0001。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述开关阈值比例范围是β=100～1000。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述血糖定标初值范围是BG0=3.0～5.0。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述时基长度可选范围是0.5s～1.5s。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述电压信号在相邻的预设时基间的增量的过程包括：
根据所述电压信号在预设时基内的均值，计算所述电压信号在相邻的预设时基间的增量。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定谱减值在相邻预设时基间的增量的过程包括：
确定谱减值在预设时基内的数据长度，并进行平均分割；
将后半段的数据减去前半段的数据的均值，作为当前时基内的谱减值；
计算相邻时基内的谱减值的增量。
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- 2013-12-26 CN CN201310730995.2A patent/CN103690176B/zh not_active Expired - Fee Related
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