CN104856690A - 血糖检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血糖检测方法和装置，用于包含天线阵列的血糖检测装置进行血糖检测，其中，天线阵列包括多个发射天线阵列单元和多个接收天线阵列单元。该方法包括：发送不同频率的多路微波探测信号进行血糖检测；接收对应多路微波探测信号的多路微波反射信号；通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行分析，得到不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，确定血糖浓度。本发明能够避免微波频率在血糖检测过程中对微波阻抗大小的影响，从而保证微波血糖检测的准确性；并且通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，从而实现了微波血糖检测。

Description

血糖检测方法和装置

技术领域

本发明涉及血糖检测领域，具体来说，涉及一种血糖检测方法和装置。

背景技术

随着科技的发展，在血糖检测领域中，相比于其他方式的无创血糖检测方案，微波无创血糖检测方案有着检测速度快的优点，而其实现血糖检测的基本原理是：当微波通过血糖溶液时，血糖溶液中的离子(尤其是钠离子)会影响微波的预期路径。即，血糖溶液中的离子会对微波产生一定的阻抗，从而削弱其振幅并使其发生相移。而该阻抗的大小会受到周围葡萄糖分子的影响，且因血糖浓度的不同而不同。

因此，在通过微波进行无创血糖检测时，现有技术中所采用的方案是将某一频率的微波通过检测体组织，并根据检测到的微波的变化情况，来分析从而得到检测体的血糖浓度。但是，由于检测体的其他生理因素对前文提到的微波的阻抗的干扰，显然很容易影响血糖测量的精度；而在同样的血糖浓度下，血糖溶液对微波的阻抗的大小还会因微波频率的不同而变化，而这显然会造成现有技术中的微波无创血糖检测方案的不准确性。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种血糖检测方法和装置，能够提高血糖的检测准确度，实现快速血糖检测。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种血糖检测方法，用于包含天线阵列的血糖检测装置进行血糖检测，其中，天线阵列包括多个发射天线阵列单元和多个接收天线阵列单元。

该血糖检测方法包括：

发送不同频率的多路微波探测信号；

接收对应多路微波探测信号的多路微波反射信号；

通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行分析，得到不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；

通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，确定血糖浓度。

其中，多路微波探测信号为预定时间长度的连续波。

优选的，通过多个发射天线阵列单元同时序发送不同频率的多路微波探测信号进行检测。

优选的，通过多个接收天线阵列单元同时序接收对应多路微波探测信号的多路微波反射信号。

优选的，不同频率选自20GHz-100GHz的频率范围。

优选的，在通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行分析，得到不同频率的多路微波探测信号的反射波谱时，可通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行信息采集，获取不同频率中每个频率的一路微波探测信号的第一幅度信息和第一相位信息以及对应该一路微波探测信号的一路微波反射信号的第二幅度信息和第二相位信息；

通过对第一幅度信息和第二幅度信息以及第一相位信息和第二相位信息分别进行对比分析，根据对比分析结果确定不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况；

根据不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况，确定不同频率的多路微波探测信号的反射波谱。

此外，该血糖检测方法进一步包括：

在对反射波谱进行分析之前，根据预定的筛选规则对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行筛选，去除干扰信号的反射波谱。

可选的，该血糖检测方法进一步包括：

预先对多路微波探测信号配置时间信息；

根据时间信息确定对应多路微波探测信号的多路微波反射信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种血糖检测装置。

该血糖检测装置包括：天线阵列，其中，天线阵列包括多个发射天线阵列单元和多个接收天线阵列单元；

发送模块，用于发送不同频率的多路微波探测信号进行检测；

接收模块，用于接收对应多路微波探测信号的多路微波反射信号；

第一分析模块，用于通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行分析，得到不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；

第二分析模块，用于通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，确定血糖浓度。

其中，第一分析模块包括：

采集模块，用于通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行信息采集，获取不同频率中每个频率的一路微波探测信号的第一幅度信息和第一相位信息以及对应该一路微波探测信号的一路微波反射信号的第二幅度信息和第二相位信息；

对比分析模块，用于通过对第一幅度信息和第二幅度信息以及第一相位信息和第二相位信息分别进行对比分析，根据对比分析结果确定不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况；

确定模块，用于根据不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况，确定不同频率的多路微波探测信号的反射波谱。

本发明通过发送对应不同频率的多了微波探测信号来进行血糖检测，避免了微波频率在血糖检测过程中对微波阻抗大小的影响，从而保证微波血糖检测的准确性；并且通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，从而实现了微波血糖检测。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的血糖检测方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的血糖检测系统的流程图；

图3是根据本发明实施例的微波收发机与微波开关天线阵列之间的数据流程图；

图4是根据本发明实施例的微波开关天线阵列的示意图；

图5是根据本发明实施例的血糖检测装置的框图。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种血糖检测方法，用于包含天线阵列的血糖检测装置进行血糖检测，其中，天线阵列包括多个发射天线阵列单元和多个接收天线阵列单元。

如图1所示，根据本发明实施例的血糖检测方法包括：

步骤S101，发送不同频率的多路微波探测信号；

步骤S103，接收对应多路微波探测信号的多路微波反射信号；

步骤S105，通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行分析，得到不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；

步骤S107，通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，确定血糖浓度。

为了更好的理解本发明的上述技术方案，下面结合图2所示的血糖检测系统(即微波无创血糖浓度检测系统)来对本发明的血糖检测方法进行详细阐述。

从图2可以看出，根据本发明实施例的血糖检测系统包括DSP(数字信号处理器)信号处理系统、驱动检测进程的温度/压力传感器、微波收发机、微波开关天线阵列、检测模块以及液晶显示部分。

其中，DSP信号处理系统是整个系统的控制核心，其中主要包括了一种DSP芯片(本例中为TMS320F2812芯片)、时钟电路、复位电路、电压调整器、JTAG(联合测试行为组织)接口、程序存储器和数据存储器等，其中DSP芯片集成了丰富的片上外设，例如SPI(串行外设接口)、ADC(模拟数字转换)等。

其中，从图2可以看出，DSP处理系统通过I/O接口与温度/压力传感器相连；通过SPI接口与微波收发机相连；通过AD接口与检波模块相连；通过控制线与液晶显示屏相连。

此外，微波收发机还分别与微波开关天线阵列和检波模块相连。

具体的，在本实施例中，温度/压力传感器采用的是接触式温度传感，当本发明的血糖检测系统中的温度/压力传感器接触到检测体表面产生了压力并伴有温度信号时，就会通过IO接口发送该压力和温度信号至DSP处理系统；然后DSP处理系统就会通过SPI接口控制微波收发机启动；然后微波收发机就会发送微波探测信号至微波开关天线阵列来对进行血糖检测，而微波收发机与微波开关天线阵列的具体交互流程则如图3所示：

为了避免在同样的血糖浓度下，微波频率对微波阻抗大小的影响，从而保证微波血糖检测的准确性，在本实施例中，微波收发机可向微波开关天线阵列提供三个频率的微波，并且这三个频率的微波为连续波，其中，这三个频率可选自20GHz-100GHz的频率范围，还可选自40GHz-100GHz的频率范围，优选的，可选自40GHz-60GHz的频率范围，在本例中，微波收发机向微波开关天线阵列发送的三个频率的连续波的频率选自40GHz-60GHz，其中微波收发机在这三个频率中的每个频点上均会输出数十纳秒时间长度(即预定时间长度)的连续波的微波探测信号。

从图3可以看出，根据本发明实施例的微波收发机包括振荡器单元、变频单元(第一变频单元和第二变频单元完全相同)、耦合器单元(第一耦合器和第二耦合器完全相同)、混频单元(第一混频器和第二混频器完全相同)、正交解调器、数据采集单元和时序控制单元，其中，时序控制单元控制微波收发机内部的上述单元元件的运程，即对微波收发机内部的各个元件进行时序控制。

那么具体到血糖检测方法中的上述具体步骤，微波收发机在接收到DSP处理系统的启动指令后，会将前面提到的三个频率的三路微波探测信号同时发送至微波开关天线阵列，再通过微波开关天线阵列完成血糖检测，由于每一路微波探测信号的生成与处理完全相同，因此，下面只以一路微波探测信号来实现血糖检测的具体流程进行详细阐述。

首先，微波收发机在接收到DSP处理系统的启动指令后，为了发送一路特定频率的微波探测信号，首先会通过图3所示的振荡器输出基准时间信号分成两路发送给第一变频单元和第二变频单元。

其中，在一个实施例中，该基准时间信号用于生成前文提到的微波探测信号，即，此处的基准时间信息为预先对多路微波探测信号所配置的时间信息，从而在微波收发机接收到来自微波开关天线阵列发送的多路微波反射信号时，可根据该基准时间信息来确定哪一路微波反射信号是与发送的那一路微波探测信号相对应的，从而进行后续的微波探测信号与微波反射信号的分析。

在第一变频单元和第二变频单元分别接收到基准时间信号后，就会分别对该基准时间信号进行相同的变频处理，得到两路相同的变频信号(包含有信号的发射时间信息)；

然后第一变频单元和第二变频单元分别将变频得到的第一变频信号和第二变频信号输出至第一耦合器和第二耦合器；第一耦合器和第二耦合器分别对接收的第一变频信号和第二变频信号进行相同的耦合处理得到处理后的相同的微波信号，而为了将经过第一耦合器和第二耦合器分别处理后得到的微波信号进行区分，这里将第一耦合器输出的信号称作微波发射探测信号，第二耦合器输出的信号称作微波参考信号；

从图3可以看出，第一耦合器将处理后得到的微波发射探测信号分两路输出，第一路输出至微波开关天线阵列，第二路输出至第一混频器；而第二耦合器同样将处理后得到的微波参考信号分两路输出，第一路输出至第一混频器，第二路输出至第二混频器；

那么在第一路的微波发射探测信号输出至微波开关天线阵列后，微波开关天线阵列的发射天线阵列单元就会将对应频率A的微波发射探测信号发射来进行血糖的检测。

而在一个实施例中，为了避免在同样的血糖浓度下，微波频率对微波阻抗大小的影响，从而保证微波血糖检测的准确性，在本实施例中用于血糖检测的微波探测信号(即微波发射探测信号)为多路对应不同频率(例如A、B、C)的微波信号，因此，在发送分别对应不同频率的多路微波探测信号时，可通过多个发射天线阵列单元以同时序的方式发送分别对应不同频率的多路微波探测信号，从而实现血糖检测。

其中，在一个实施例中，图4示出了微波开关天线阵列的示意图，其中，微波开关天线阵列由微波收发机驱动带动，由多个天线阵列单元组成，分为发射天线阵列单元和接收阵列天线单元，其中，在一个实施例中，在进行无创血糖检测过程中，在微波开关天线阵列中设置了两个发射天线阵列单元，五个接收阵列天线阵列单元，并且，这五个接收阵列天线单元采用多基地扫描的方式，如图4所示，5个接收阵列天线阵列单元可同时序的接收对应2路微波探测信号的2路微波反射信号，即，每个接收阵列天线单元均以同时序的方式分别对两个发射阵列天线单元的微波反射信号进行接收，从而形成了多个采样密集点，提高了系统采样的准确性。

那么在微波开关天线阵列接收到了对应前文提到的频率A、B、C的三路微波探测信号的三路微波反射信号后，就会将三路微波反射信号发送给第二混频器。

那么同样以一个频率A的微波探测信号来描述，第一混频器会将接收的来自第一耦合器的微波发射探测信号a和来自第二耦合器的微波参考信号进行混频处理，并将混频后的信号(这里叫做接收参考基准信号)发送至正交解调器；而第二混频器则将接收到的来自微波开关天线阵列的对应微波发射探测信号a的微波反射信号a’和来自第二耦合器的微波参考信号进行与第一混频器相同的混频处理，并将混频后的信号(这里叫做接收基准信号)发送至正交解调器。

然后正交解调器就会将接收的接收参考基准信号和接收基准信号分别进行解调，得到解调后的接收参考基准信号和接收基准信号；而数据采集单元就会对解调后的接收参考基准信号和接收基准信号进行信息采集(由于接收参考基准信号和接收基准信号中的微波参考信号相同，即相当于对微波发射探测信号a和微波反射信号a’进行信息采集)，从而获得频率A的微波探测信号a的第一幅度信息和第一相位信息以及频率A的微波反射信号a’的第二幅度信息和第二相位信息；由于，这里只是为了方便读者理解才以一个频率A的信号采集来进行描述，实质上对于多路不同频率的微波信号的采集处理完全相同，这样就可获取不同频率中每个频率的一路微波探测信号的第一幅度信息和第一相位信息以及对应该一路微波探测信号的一路微波反射信号的第二幅度信息和第二相位信息；

然后通过对频率A的微波探测信号a的第一幅度信息和微波反射信号a’的第二幅度信息进行对比分析，以及对频率A的微波探测信号a的第一相位信息和微波反射信号a’的第二相位信息进行对比分析，就可根据对比分析结果来确定频率A的微波探测信号a在对检测体进行血糖检测后的幅度信息变化情况以及相位信息变化情况；由于，这里只是为了方便读者理解才以一个频率A的信号的信息进行对比分析来进行描述，实质上对于多路不同频率的微波信号的采集到的信息对比分析处理完全相同，这样就可确定不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况；

然后就可根据频率A的微波探测信号a在进行血糖检测后的幅度信息变化情况以及相位信息变化情况，来确定频率A的微波探测信号a的反射波谱；由于，这里只是为了方便读者理解才以一个频率A的信号的反射波谱进行描述，实质上在得到多路不同频率的微波信号的在对检测体进行血糖检测后的幅度信息变化情况以及相位信息变化情况后，就可根据不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况，来确定不同频率的多路微波探测信号的反射波谱。

最后，由DSP处理系统通过对不同频率(这里为A、B、C)的三路微波探测信号的反射波谱进行分析，就可确定检测体的血糖浓度。

而在一个实施例中，为了得到更准确的血糖的检测信息，根据本发明实施例的血糖检测方法进一步包括：

在对反射波谱进行分析之前，可由检测模块接收来自微波收发机发送的不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；

检测模块可根据预定的筛选规则对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行筛选，从而最大限度的排除来自检测体的生理组织的干扰信号的反射波谱。

最后DSP处理系统处理的就是由检波模块输入的对应不同频率的多路微波探测信号的反射波谱，通过对接收的反射波谱(有效信号)进行采集、提取、分析处理后，就可将得到的血糖浓度信息发送至LCD液晶显示屏进行显示。

此外，虽然在上述实施例中，本发明所采用的是通过天线阵列来进行微波探测信号的发送和检测的，但是在实际应用中，也可采用与检测体直接接触式的喇叭探头，通过微波网络分析仪来进行血糖浓度的检测；或者通过波导有向传输的方式进行血糖浓度的检测；或者基于谐振特性改变的原理，在进行波导传输的基础上，在信号波源检测前通过用处理期间改变其谐振，从而更精确的提取出血糖浓度检测，提高检测的精准度；或者是将天线阵列与波导传输技术相结合来实现血糖浓度的检测。

根据本发明的实施例，还提供了一种血糖检测装置。

如图5所示，根据本发明实施例的血糖检测装置包括：

天线阵列(未示出)，其中，天线阵列包括多个发射天线阵列单元和多个接收天线阵列单元；

发送模块51，用于发送不同频率的多路微波探测信号进行血糖检测；

接收模块52，用于接收对应多路微波探测信号的多路微波反射信号；

第一分析模块53，用于通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行分析，得到不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；

第二分析模块54，用于通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，确定血糖浓度。

其中，在一个实施例总，第一分析模块53包括：

采集模块(未示出)，用于通过对多路微波探测信号和多路微波反射信号进行信息采集，获取不同频率中每个频率的一路微波探测信号的第一幅度信息和第一相位信息以及对应该一路微波探测信号的一路微波反射信号的第二幅度信息和第二相位信息；

对比分析模块(未示出)，用于通过对第一幅度信息和第二幅度信息以及第一相位信息和第二相位信息分别进行对比分析，根据对比分析结果确定不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况；

确定模块(未示出)，用于根据不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况，确定不同频率的多路微波探测信号的反射波谱。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过发送对应不同频率的多了微波探测信号来进行血糖检测，避免了微波频率在血糖检测过程中对微波阻抗大小的影响，从而保证微波血糖检测的准确性；并且通过对不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，从而实现了微波血糖检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种血糖检测方法，其特征在于，用于包含天线阵列的血糖检测装置进行血糖检测，其中，所述天线阵列包括多个发射天线阵列单元和多个接收天线阵列单元，所述血糖检测方法包括：

发送不同频率的多路微波探测信号；

接收对应所述多路微波探测信号的多路微波反射信号；

通过对所述多路微波探测信号和所述多路微波反射信号进行分析，得到所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；

通过对所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，确定血糖浓度。

2.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征在于，所述多路微波探测信号为预定时间长度的连续波。

3.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征在于，通过所述多个发射天线阵列单元同时序发送所述不同频率的多路微波探测信号。

4.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征在于，通过所述多个接收天线阵列单元同时序接收对应所述多路微波探测信号的多路微波反射信号。

5.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征在于，所述不同频率选自20GHz-100GHz的频率范围。

6.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征在于，通过对所述多路微波探测信号和所述多路微波反射信号进行分析，得到所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱包括：

通过对所述多路微波探测信号和所述多路微波反射信号进行信息采集，获取所述不同频率中每个频率的一路微波探测信号的第一幅度信息和第一相位信息以及对应该一路微波探测信号的一路微波反射信号的第二幅度信息和第二相位信息；

通过对所述第一幅度信息和所述第二幅度信息以及所述第一相位信息和所述第二相位信息分别进行对比分析，根据对比分析结果确定所述不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况；

根据所述不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况，确定所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱。

7.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征在于，进一步包括：

在对所述反射波谱进行分析之前，根据预定的筛选规则对所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行筛选，去除干扰信号的反射波谱。

8.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征在于，进一步包括：

预先对所述多路微波探测信号配置时间信息；

根据所述时间信息确定对应所述多路微波探测信号的多路微波反射信号。

9.一种血糖检测装置，其特征在于，包括天线阵列，其中，所述天线阵列包括多个发射天线阵列单元和多个接收天线阵列单元；

发送模块，用于发送不同频率的多路微波探测信号；

接收模块，用于接收对应所述多路微波探测信号的多路微波反射信号；

第一分析模块，用于通过对所述多路微波探测信号和所述多路微波反射信号进行分析，得到所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱；

第二分析模块，用于通过对所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱进行分析，确定血糖浓度。

10.根据权利要求9所述的血糖检测装置，其特征在于，所述第一分析模块包括：

采集模块，用于通过对所述多路微波探测信号和所述多路微波反射信号进行信息采集，获取所述不同频率中每个频率的一路微波探测信号的第一幅度信息和第一相位信息以及对应该一路微波探测信号的一路微波反射信号的第二幅度信息和第二相位信息；

对比分析模块，用于通过对所述第一幅度信息和所述第二幅度信息以及所述第一相位信息和所述第二相位信息分别进行对比分析，根据对比分析结果确定所述不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况；

确定模块，用于根据所述不同频率中每个频率的一路微波探测信号的幅度信息和相位信息的变化情况，确定所述不同频率的多路微波探测信号的反射波谱。