CN108095734A - 一种基于耳垂血液层的微波频谱无创血糖浓度检测法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于耳垂血液层的微波频谱无创血糖浓度检测法，包括：制作耳垂模型；配制不同血糖浓度的测试血液；将两个天线置于耳垂模型的两侧，发射天线发射高频正弦波信号，接收天线接收穿过耳垂模型的高频正弦波信号；改变耳垂模型中血液的血糖浓度，使用不同血糖浓度的血液测试，接收到穿过不同血糖浓度的血液的正弦波；对接收到的信号进行频谱分析，找出频谱图像上的最大峰值，总结出最大频谱幅值关于被测血液血糖浓度的变化规律。根据这一规律，测量出待测血液的频谱峰值，即可计算出被测血液的血糖浓度。
Description
技术领域
本发明属于微波无创检测技术领域，涉及一种血糖浓度检测方法。
背景技术
目前，糖尿病已经成为一种全世界范围内流行的非传染性疾病，空腹检测血糖水平已经成为体检的常规项目，有助于初步筛查糖尿病早期患者。目前临床上使用的血糖检测方法主要为葡萄糖氧化酶(GOD)法，它被称为临床检测上的金标准，检测结果十分准确。除此之外，血糖检测法还包括了有创检测中的光学法，微创检测中的皮下植入法和透皮取样法。这些方法都给患者带来了极大痛苦，特别是对于糖尿病患者而言，每天需要进行数次的血糖检测，一种无创无痛的血糖检测方法亟待开发。目前的无创检测法主要是通过检测身体其他组织(例如皮肤、角膜、口腔粘膜、舌和鼓膜等)或者体液(例如尿液、唾液、汗液、泪液)中的葡萄糖含量，通过数学方法间接计算而得，这些方法准确率低，与临床方法实际测量结果相差较大。
发明内容
本发明提供一种利用高频正弦波无创检测人体血糖浓度的方法。该方法检测的目标组织为耳垂组织，通过比较发射和接收波形的频谱幅值，计算耳垂组织血液层的相对介电常数值，通过血糖浓度与相对介电常数的对应关系，间接计算出患者的血糖浓度水平。这样的方法避免了对人体有害的有创检测方法，本发明的技术方案如下：
一种基于耳垂血液层的微波频谱无创血糖浓度检测法，包括下列步骤：
1)制作耳垂模型；
2)配制不同血糖浓度的测试血液；
3)将两个天线置于耳垂模型的两侧，发射天线发射高频正弦波信号，接收天线接收穿过耳垂模型的高频正弦波信号；
4)改变耳垂模型中血液的血糖浓度，使用不同血糖浓度的血液测试，接收到穿过不同血糖浓度的血液的正弦波；
5)对接收到的信号进行频谱分析，找出频谱图像上的最大峰值，总结出最大频谱幅值关于被测血液血糖浓度的变化规律。根据这一规律，测量出待测血液的频谱峰值，即可计算出被测血液的血糖浓度。
附图说明
图1简化耳垂组织模型及天线结构示意图
图2介电常数在68-70之间变化时，接收波的时域图
图3介电常数在68-70之间变化时，接收波的频谱图
具体实施方式
图1为耳垂组织结构的简单模型，为了简单起见，模型中分成了血液层和皮肤层，来验证该方法的有效性。两个天线分别放置在耳垂组织的两侧，分别用于发射和接收高频正弦波。血液层的浓度范围为0～4000mg/dL，对应不同浓度的血液层电测参数如表1所示。
表1不同血糖浓度的血液层对应电磁参数
具体过程如下：
1.建立耳垂组织模型如图1所示，发射天线和接收天线都位于皮肤层表面。
2.设置发射天线发出的波形为频率为1GHz的单频正弦波，得到接收波形。
3.改变血液层的相对介电常数值，使得相对介电常数在68-70之间以0.5为单位变化，代表了血液层血糖浓度值的变化。
4.将五条接收曲线绘制在同一张图像上，如图2所示，可以看出，当血液的介电常数变化时，接收波在时域上有幅值的变化，这表明，通过血糖浓度不同的血液时，正弦波的能量受到损失。
5.在频域图上可以看出，如图3所示，当血液的相对介电常数为70(即血糖浓度为0mg/dL)时，接收波的频谱幅值为3126.98，并以此为基准，介电常数每减小0.5，即血糖浓度每增加1000mg/dL，接收波频谱幅值增加0.128‰(万分之0.128)。
6.设实际测得某一接收波频谱幅值为x，测出穿过蒸馏水的接收波频谱幅值为y并以其为基准，则由上述表1可以整理得，被测血液的血糖浓度为：
Claims (1)
1.一种基于耳垂血液层的微波频谱无创血糖浓度检测法，包括下列步骤：
1)制作耳垂模型；
2)配制不同血糖浓度的测试血液；
3)将两个天线置于耳垂模型的两侧，发射天线发射高频正弦波信号，接收天线接收穿过耳垂模型的高频正弦波信号；
4)改变耳垂模型中血液的血糖浓度，使用不同血糖浓度的血液测试，接收到穿过不同血糖浓度的血液的正弦波；
5)对接收到的信号进行频谱分析，找出频谱图像上的最大峰值，总结出最大频谱幅值关于被测血液血糖浓度的变化规律。根据这一规律，测量出待测血液的频谱峰值，即可计算出被测血液的血糖浓度。
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