CN109044366A - 糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法及光学指尖检测仪 - Google Patents

糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法及光学指尖检测仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法及光学指尖检测仪，采用波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束作为出射光，照射被检测对象的指尖，以检测得到对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4，并通过将之代入公式一和公式二中进行联立求解，从而，同时检测出被检测对象的糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2，并且，本发明属于无创检测，并能够部分排除糖化血红蛋白的干扰，提高了血氧饱和度的检测精度。

Description

糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法及光学指尖检测仪
技术领域
本发明涉及一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的无创检测方法，以及，基于该无创检测方法的光学指尖检测仪。
背景技术
无创脉搏糖化血红蛋白的测定：无创脉搏糖化血红蛋白测量是以朗伯-比尔定律和血液中还原血红蛋白(Hb)和氧化非糖化血红蛋白(HbO2A0)以及氧合糖化血红蛋白(HbO2A1)对光的吸收特性不同为基础的。通过两种不同波长的光分别照射组织经反射后再由光电接收器转换成电信号。组织中的其他成分吸收光信号是恒定的,经过光电接收器后得到直流分量DC,而动脉血中的Hb和HbO2A1以及HbO2A0对光信号的吸收是随着脉搏搏动作周期性变化,经过光电接收器后得到交流分量AC,由于Hb和HbO2A1以及HbO2A0对同一种光线的吸收率各不相同,通过测量不同光吸收比率计算出两种血红蛋白含量的百分比。
无创脉搏血氧饱和度测定：无创脉搏血氧饱和度测量是以朗伯-比尔定律和血液中还原血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)对光的吸收特性不同为基础的。通过两种不同波长的红光600～700nm和红外光800～1000nm分别照射组织经反射后再由光电接收器转换成电信号。组织中的其他成分吸收光信号是恒定的,经过光电接收器后得到直流分量DC,而动脉血中的HbO2和Hb对光信号的吸收是随着脉搏搏动作周期性变化,经过光电接收器后得到交流分量AC,由于HbO2和Hb对同一种光线的吸收率各不相同,通过测量红光和红外光的光吸收比率便可以计算出两种血红蛋白含量的百分比。
现有技术中，测定脉搏糖化血红蛋白和脉搏血氧饱和度的方案，主要有以下两种：方案一：
目前市面上的指尖血氧仪用途比较广泛，很多都已经上市了，指尖血氧仪的原理是根据660nm和900nm的波长对HbO2和Hb的吸收系数不同，根据朗伯比尔定律推导，得出两束光的差值之比与血氧饱和度的数学关系。然后根据实际测得的血氧数据得出数学差值与血氧饱和度的经验关系式。
上述方案一存在以下不足：根据有关文献，可以知道脉搏血氧仪测得的数据会过高的估计了动脉血红蛋白的血氧饱和度，文献中提出当糖化血红蛋白浓度(<7％)时，血氧饱和度的误差在1.8％左右，当糖化血红蛋白浓度(>7％)时，血氧饱和度的误差在2.9％左右，但是根据目前的血氧饱和度的推导公式可知，在推导过程中，并没有血红蛋白中的糖化情况，我们可以从目前的文献中可以知道，糖化血红蛋白和未糖化血红蛋白的吸光系数是不同的，这就导致定标时存在问题，精度上总是达不到人们的理想期待。
方案二：
目前的糖化血红蛋白浓度(HbA1c)测试仪器，主要分为大型的仪器，如高效液相色谱法组成的全自动检测仪器，精度较高，目前的快速测试仪器，如亲和层析法测得总糖化血红蛋白浓度，然后在通过经验公式估算血红蛋白浓度的方法。
上述方案二存在以下不足：仪器成本较高，而且是有创的，给病人造成了痛苦。
另外，据相关文献记载：其一，有氧血氧蛋白的浓度越低，仪器误差就会越大，是因为糖化血红蛋白的干扰，假定糖化血红蛋白的浓度不变，有氧血红蛋白的浓度越低，那么糖化血红蛋白在有氧血红蛋白中所占的比例就越大，因此造成的误差也就越大。其二，血氧仪由于糖化血红蛋白的存在，不管是哪个范围的浓度都存在一个仪器的固有误差。其三，在选红外的时候，不同的论文所选的波长都不相同，有904nm，有920nm-980nm的，之所以导致这个原因是因为应该选未糖化有氧血红蛋白吸收系数等于无氧血红蛋白的吸收系数，如果不考虑就会导致误差，不同的人定标，由于糖化水平会不同，所以定标出来的波长也会不相同。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法及光学指尖检测仪，以解决现有技术中血氧饱和度的检测精度会由于糖化血红蛋白的干扰而降低的问题。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法，其特征在于：所述的检测方法包括：
步骤一、制备检测仪，使得：所述检测仪能够发出四束入射光束，包括波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束，其中，λ1的取值范围在580nm至595nm之间，λ2的取值范围在500nm至560nm之间，λ3的取值范围在850nm至1000nm之间，λ4的取值范围在620nm至750nm之间；并且，所述检测仪能够接收到所述四束入射光束照射到人体指尖上产生的出射光束，并能检测到所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，依次记为Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
步骤二、对所述检测仪进行校准，以计算得到下述公式一和公式二中A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值，所述校准的方法为：
其一、将所述检测仪的四束入射光束分别照射到多个校准对象的指尖上，以检测得到每一个所述校准对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其二、检测每一个所述校准对象的真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度；
其三、将属于同一个所述校准对象的Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4、所述真实糖化血红蛋白浓度、所述真实血氧饱和度代入下述公式一和公式二，以得到数量为所述校准对象数量两倍的关系式，其中，所述真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度分别代入所述公式一和公式二中的X和saO2中；并且，基于得到的所述关系式，拟合计算得出A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值；
X＝saO2*A1*Y1+B1*saO2+C1*Y1+D1 [公式一]
式中，Y1＝1/Q1，Q1＝Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)；
saO2＝X*A2*Y2+B2*X+C2*Y2+D2 [公式二]
式中，Y2＝1/Q2，Q2＝Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)；
其中，对于每一台所述波长λ1、λ2、λ3和λ4取值确定的检测仪，A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2均为常数；
步骤三、将所述检测仪的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上，以检测得到所述被检测对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；并且，将该八个发光强度代入所述公式一和公式二中，联立求解得到的X和saO2即为所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度和血氧饱和度。
作为本发明的优选实施方式：所述绿光束的波长λ2的取值范围在505nm至550nm之间，所述红外光束的波长λ3的取值范围在870nm至980nm之间，所述红光束的波长λ4的取值范围在620nm至730nm之间。
作为本发明的优选实施方式：所述黄光束的波长λ1的取值为593nm，所述绿光束的波长λ2的取值为535nm，所述红外光束的波长λ3的取值为910nm，所述红光束的波长λ4的取值为660nm。
一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述的光学指尖检测仪设有光源模块、光敏传感模块和控制模块；
所述光源模块能够发出四束入射光束，包括波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束，其中，λ1的取值范围在580nm至595nm之间，λ2的取值范围在500nm至560nm之间，λ3的取值范围在850nm至1000nm之间，λ4的取值范围在620nm至750nm之间；
所述光敏传感模块能够接收到所述四束入射光束照射到人体指尖上产生的出射光束，并转换为电信号发送给所述控制模块；
所述控制模块能够将所述光敏传感模块发送的电信号转换为相应出射光束的发光强度，以检测出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，依次记为Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
并且，当所述光源模块发出的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上时，所述控制模块检测得到所述被检测对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，包括：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4，所述控制模块能够将该八个发光强度代入下述公式一和公式二中，联立求解得到的X和saO2即为所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度和血氧饱和度；
X＝saO2*A1*Y1+B1*saO2+C1*Y1+D1 [公式一]
式中，Y1＝1/Q1，Q1＝Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)；
saO2＝X*A2*Y2+B2*X+C2*Y2+D2 [公式二]
式中，Y2＝1/Q2，Q2＝Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)；
其中，对于每一台所述波长λ1、λ2、λ3和λ4取值确定的检测仪，A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2均为常数；
其中，所述公式一和公式二中A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值，通过对所述光学指尖检测仪进行校准计算得到，所述校准的方法为：
其一、将所述光源模块发出的四束入射光束分别照射到多个校准对象的指尖上，以检测得到每一个所述校准对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其二、检测每一个所述校准对象的真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度；
其三、将属于同一个所述校准对象的Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4、所述真实糖化血红蛋白浓度、所述真实血氧饱和度代入所述公式一和公式二，以得到数量为所述校准对象数量两倍的关系式，其中，所述真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度分别代入所述公式一和公式二中的X和saO2中；并且，基于得到的所述关系式，拟合计算得出A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值。
作为本发明的优选实施方式：所述绿光束的波长λ2的取值范围在505nm至550nm之间，所述红外光束的波长λ3的取值范围在870nm至980nm之间，所述红光束的波长λ4的取值范围在620nm至730nm之间。
作为本发明的优选实施方式：所述黄光束的波长λ1的取值为593nm，所述绿光束的波长λ2的取值为535nm，所述红外光束的波长λ3的取值为910nm，所述红光束的波长λ4的取值为660nm。
作为本发明的优选实施方式：所述的控制模块采用以下两种方式之一，从所述光敏传感模块发送的电信号中识别出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束产生的电信号；
方式一：所述控制模块控制所述光源模块轮流发出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束，使得所述光敏传感模块能够在不同时间接收到所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束照射到人体指尖上产生的出射光束；
方式二：所述控制模块控制所述光源模块同时发出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束，所述光敏传感模块设有四个光敏传感器，该四个光敏传感器分别用于接收所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束照射到人体指尖上产生的出射光束。
作为本发明的优选实施方式：所述的光学指尖检测仪还设有显示模块，所述显示模块与所述控制模块电性连接，所述控制模块将所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2发送到所述显示模块上进行显示。
作为本发明的优选实施方式：所述的光学指尖检测仪还设有用于为所述光源模块、光敏传感模块、控制模块和显示模块供电的电源模块。
作为本发明的优选实施方式：所述的控制模块设有糖化血红蛋白浓上限值、糖化血红蛋白浓下限值、血氧饱和度上限值和血氧饱和度下限值，在所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度X高于所述糖化血红蛋白浓上限值或低于所述糖化血红蛋白浓下限值时，或者，在所述被检测对象的血氧饱和度saO2高于所述血氧饱和度上限值或低于所述血氧饱和度下限值时，所述控制模块发出报警信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明采用波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束作为出射光，照射被检测对象的指尖，以检测得到对应出射光束的最大发光强度(即动脉收缩时)和最小发光强度(即动脉扩张时)：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4，并通过将之代入公式一和公式二中进行联立求解，从而，同时检测出被检测对象的糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2，并且，本发明属于无创检测，并能够部分排除糖化血红蛋白的干扰，提高了血氧饱和度的检测精度。
第二，本发明的光学指尖检测仪可以在开发时完成校准，以得到采用同一硬件规格的光学指尖检测仪的A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2取值；而用户使用本发明的光学指尖检测仪时，仅需将光源模块发出的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上，本发明的光学指尖检测仪即可自动计算出被检测对象的糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2，使用非常简单方便。
第三，本发明通过优选采用取值范围在505nm至550nm之间的波长λ2、取值范围在870nm至980nm之间的波长λ3、取值范围在620nm至730nm之间的波长λ4，能够进一步提高对糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2的检测精度。
第四，本发明通过采用λ1＝593nm、λ2＝535nm、λ3＝910nm、λ4＝660nm的最优实施例，能够更进一步提高对糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2的检测精度。
具体实施方式
本发明公开的是一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法，其发明构思为：本发明的检测方法包括：
步骤一、制备检测仪，使得：检测仪能够发出四束入射光束，包括波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束，其中，λ1的取值范围在580nm至595nm之间，λ2的取值范围在500nm至560nm之间，λ3的取值范围在850nm至1000nm之间，λ4的取值范围在620nm至750nm之间；并且，检测仪能够接收到四束入射光束照射到人体指尖上产生的出射光束，并能检测到黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，依次记为Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其中，由于动脉收缩时，光的路径最短，出射光的发光强度是最大的，而动脉扩张时，光的路径最长，出射光的发光强度是最小的，因此，Imaxλ1、Imaxλ2、Imaxλ3、Imaxλ4也即上述四束入射光在动脉收缩所产生出射光束的发光强度，Iminλ1、Iminλ2、Iminλ3、Iminλ4也即上述四束入射光在动脉扩张所产生出射光束的发光强度。
步骤二、对检测仪进行校准，以计算得到下述公式一和公式二中A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值，校准的方法为：
其一、将检测仪的四束入射光束分别照射到多个校准对象的指尖上，以检测得到每一个校准对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其二、用现有技术中准确可靠的实验方式，检测每一个校准对象的真实糖化血红蛋白浓度(单位为％)和真实血氧饱和度；例如：可以通过亲和层析法，检测校准对象的真实糖化血红蛋白浓度；通过电化学法，进行血气分析检测得到校准对象的真实血氧饱和度。
其三、将属于同一个校准对象的Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4、真实糖化血红蛋白浓度、真实血氧饱和度代入下述公式一和公式二，以得到数量为校准对象数量两倍的关系式，其中，真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度分别代入公式一和公式二中的X和saO2中；并且，基于得到的关系式，拟合计算得出A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值；
X＝saO2*A1*Y1+B1*saO2+C1*Y1+D1 [公式一]
式中，Y1＝1/Q1，Q1＝Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)；
saO2＝X*A2*Y2+B2*X+C2*Y2+D2 [公式二]
式中，Y2＝1/Q2，Q2＝Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)；
其中，对于每一台波长λ1、λ2、λ3和λ4取值确定的检测仪，A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2均为常数；
步骤三、将检测仪的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上，以检测得到被检测对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；并且，将该八个发光强度代入公式一和公式二中，联立求解得到的X和saO2即为被检测对象的糖化血红蛋白浓度和血氧饱和度。
基于上述检测方法，本发明还公开了一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其设有光源模块、光敏传感模块和控制模块；
光源模块能够发出四束入射光束，包括波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束，其中，λ1的取值范围在580nm至595nm之间，λ2的取值范围在500nm至560nm之间，λ3的取值范围在850nm至1000nm之间，λ4的取值范围在620nm至750nm之间；
光敏传感模块能够接收到四束入射光束照射到人体指尖上产生的出射光束，并转换为电信号发送给控制模块；
控制模块能够将光敏传感模块发送的电信号转换为相应出射光束的发光强度，以检测出黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，依次记为Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其中，由于动脉收缩时，光的路径最短，出射光的发光强度是最大的，而动脉扩张时，光的路径最长，出射光的发光强度是最小的，因此，Imaxλ1、Imaxλ2、Imaxλ3、Imaxλ4也即上述四束入射光在动脉收缩所产生出射光束的发光强度，Iminλ1、Iminλ2、Iminλ3、Iminλ4也即上述四束入射光在动脉扩张所产生出射光束的发光强度。
并且，当光源模块发出的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上时，控制模块检测得到被检测对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，包括：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4，控制模块能够将该八个发光强度代入下述公式一和公式二中，联立求解得到的X和saO2即为被检测对象的糖化血红蛋白浓度和血氧饱和度；
X＝saO2*A1*Y1+B1*saO2+C1*Y1+D1 [公式一]
式中，Y1＝1/Q1，Q1＝Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)；
saO2＝X*A2*Y2+B2*X+C2*Y2+D2 [公式二]
式中，Y2＝1/Q2，Q2＝Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)；
其中，对于每一台波长λ1、λ2、λ3和λ4取值确定的检测仪，A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2均为常数；
其中，公式一和公式二中A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值，通过对光学指尖检测仪进行校准计算得到，校准的方法为：
其一、将光源模块发出的四束入射光束分别照射到多个校准对象的指尖上，以检测得到每一个校准对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其二、用现有技术中准确可靠的实验方式，检测每一个校准对象的真实糖化血红蛋白浓度(单位为％)和真实血氧饱和度；例如：可以通过亲和层析法，检测校准对象的真实糖化血红蛋白浓度；通过电化学法，进行血气分析检测得到校准对象的真实血氧饱和度。
其三、将属于同一个校准对象的Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4、真实糖化血红蛋白浓度、真实血氧饱和度代入公式一和公式二，以得到数量为校准对象数量两倍的关系式，其中，真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度分别代入公式一和公式二中的X和saO2中；并且，基于得到的关系式，拟合计算得出A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值。
从而，开发本发明的光学指尖检测仪时，采用上述校准方法对足够多的校准对象进行试验，即可得到准确的A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值，使得采用同一硬件规格的光学指尖检测仪均可采用该校准得到的取值。而用户使用本发明的光学指尖检测仪时，仅需将光源模块发出的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上，本发明的光学指尖检测仪即可自动计算出被检测对象的糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2，使用非常简单方便。
在上述发明构思的基础上，本发明采用以下优选的实施方式：
作为本发明的优选实施方式：绿光束的波长λ2的取值范围在505nm至550nm之间，红外光束的波长λ3的取值范围在870nm至980nm之间，红光束的波长λ4的取值范围在620nm至730nm之间。
作为本发明的优选实施方式：黄光束的波长λ1的取值为593nm，绿光束的波长λ2的取值为535nm，红外光束的波长λ3的取值为910nm，红光束的波长λ4的取值为660nm。
作为本发明的优选实施方式：控制模块优选采用以下两种方式之一，从光敏传感模块发送的电信号中识别出黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束产生的电信号；
方式一：控制模块控制光源模块轮流发出黄光束、绿光束、红外光束、红光束，使得光敏传感模块能够在不同时间接收到黄光束、绿光束、红外光束、红光束照射到人体指尖上产生的出射光束；
方式二：控制模块控制光源模块同时发出黄光束、绿光束、红外光束、红光束，光敏传感模块设有四个光敏传感器，该四个光敏传感器分别用于接收黄光束、绿光束、红外光束、红光束照射到人体指尖上产生的出射光束。
作为本发明的优选实施方式：光学指尖检测仪还设有显示模块，显示模块与控制模块电性连接，控制模块将被检测对象的糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2发送到显示模块上进行显示。
作为本发明的优选实施方式：光学指尖检测仪还设有用于为光源模块、光敏传感模块、控制模块和显示模块供电的电源模块。
作为本发明的优选实施方式：控制模块设有糖化血红蛋白浓上限值、糖化血红蛋白浓下限值、血氧饱和度上限值和血氧饱和度下限值，在被检测对象的糖化血红蛋白浓度X高于糖化血红蛋白浓上限值或低于糖化血红蛋白浓下限值时，或者，在被检测对象的血氧饱和度saO2高于血氧饱和度上限值或低于血氧饱和度下限值时，控制模块发出报警信号。
上述公式一和公式二的推导过程如下：
在人体血液中的主要成分是有氧血红蛋白(HbO2)和无氧血红蛋白(Hb)，糖化血红蛋白使血红蛋白的氧亲和性增加，在指尖，有氧血红蛋白的浓度又远大于无氧血红蛋白的浓度。所以下面算法做了近似处理：考虑了有氧血红蛋白的情况，把有氧血红蛋白分为有氧糖化血红蛋白和有氧非糖化血红蛋白。
动脉收缩时:
Lg(I0/Imax)＝ξ0C0L+ξHbCHbL+ξHbO2A0CHbo2A0L+ξHbO2A1CHbO2A1L
动脉扩张时:
Lg(I0/Imin)＝ξ0C0L+ξHbCHb(L+△L)+ξHbO2A0CHbO2A0(L+△L)+ξHbO2A1CHbO2A1(L+△L)
I0表示入射光的发光强度，Imax表示动脉收缩时的出射光的发光强度，Imin表示动脉扩张时的出射光的发光强度，ξ0表示组织内非脉动成分和静脉血的吸光系数，C0表示光吸收物质浓度，L表示光路径长度，△L表示动脉扩张时的增加的光路径长度，ξHb表示指尖动脉中Hb(无氧血红蛋白)的吸光系数，CHb表示指尖动脉中(无氧血红蛋白)的浓度，ξHbO2A0表示指尖动脉中HbO2A0(非糖化的有氧血红蛋白)的吸光系数，CHbO2A0表示指尖动脉中HbO2A0(非糖化的有氧血红蛋白)的浓度，ξHbO2A1表示指尖动脉中HbO2A1(糖化的有氧血红蛋白)的吸光系数，CHb02A1表示指尖动脉中HbO2A1(糖化的有氧血红蛋白)的浓度。
上述两式相减：
Lg(Imax/Imin)＝(ξHbCHb+ξHbO2A0CHbO2A0+ξHbO2A1CHbO2A1)△L；
采用波长取值范围在580nm至595nm之间的黄光和波长取值范围在500nm至560nm之间的绿光作为入射光，即双光束法，假设黄光的波长为λ1和绿光的波长为λ2：
对于λ1：Lg(Imaxλ1/Iminλ1)＝(ξHbλ1CHb+ξHbO2A0λ1CHbO2A0+ξHbO2A1λ1CHbO2A1)△L；
对于λ2：Lg(Imaxλ2/Iminλ2)＝(ξHbλ2CHb+ξHbO2A0λ2CHbO2A0+ξHbO2A1λ2CHbO2A1)△L；
上述两式相除:
Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)＝(ξHbλ1CHb+ξHbO2A0λ1CHbO2A0+ξHbO2A1λ1CHbO2A1)/(ξHbλ 2CHb+ξHbO2A0λ2CHbO2A0+ξHbO2A1λ2CHbO2A1)；
为了方便计算，记ξHbλ1＝a，ξHbO2A1λ1＝b，ξHbO2A0λ1＝c，ξHbλ2＝d，ξHbO2A1λ2＝e,ξHbO2A0λ2＝f，Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)＝Q1,X表示总糖化血红蛋白的浓度(％)；
X＝CHbO2A1/(CHb+CHbo2)；CHb表示无氧血红蛋白的浓度；
根据血氧饱和度的概念，
CHb+CHbO2＝CHbO2/saO2；CHb+CHbO2表示总血红蛋白浓度,saO2表示血氧饱和度；
即X＝CHbO2A1/(CHbO2/saO2)；
换算一下X＝CHbO2A1*saO2/CHbO2；
同时CHb＝(CHbO2/saO2))*(1-saO2)；
Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)
＝
(ξHbλ1CHb+ξHbO2A0λ1CHbO2A0+ξHbO2A1λ1CHbO2A1)
÷
(ξHbλ2CHb+ξHbO2A0λ2CHbO2A0+ξHbO2A1λ2CHbO2A1)；
对于上式，右边的式子分子与分母同除于(CHbo2/saO2)：
Q1＝(a*(1-saO2)+c(saO2-x)+bX)/(d×(1-saO2)+f(saO2-x)+eX)；
移项，合并同类项：
解得X＝((a-c)*saO2+(f-d)*Q1*saO2+Q1d-a)/(Q1(f-e)+(b-c))；
波长取值范围在580nm至595nm之间的黄光使得ξHbO2A1λ1＝ξHbO2A0λ1；
即b-c＝0；
上式化解：X＝saO2(a-c)/Q1(f-e)+(f-d)/(f-e)*saO2-a/(Q1(f-e))+d/(f-e)；
令1/Q1＝Y1,(a-c)/(f-e)＝A1,(f-d)/(f-e)＝B1,-a/(f-e)＝C1,D1＝d/(f-e)；
X＝saO2*A1*Y1+B1*saO2+C1*Y1+D1 [公式一]
其中A1，B1，C1，D1是常量，Y1是自变量，X和saO2是因变量。
上述是对糖化血红蛋白浓度的推导，接下来的推导是对血氧饱和度的:
动脉收缩时:
Lg(I0/Imax)＝ξ0C0L+ξHbCHbL+ξHbo2A0CHbo2A0L+ξHbo2A1CHbo2A1L
动脉扩张时:
Lg(I0/Imin)＝ξ0C0L+ξHbCHb(L+△L)+ξHbO2A0CHbO2A0(L+△L)+ξHbO2A1CHbO2A1(L+△L)
I0表示入射光，Imax表示动脉收缩时的出射光，Imin表示动脉扩张时的出射光，ξ0表示组织内非脉动成分和静脉血的吸光系数，C0表示光吸收物质浓度，L表示光路径的长度，△L表示动脉扩张时的增加的光路径长度，ξHb表示指尖动脉中Hb(无氧血红蛋白)的吸光系数，CHb表示指尖动脉中(无氧血红蛋白)的浓度，ξHbO2A0表示指尖动脉中HbO2A0(非糖化的有氧血红蛋白)的吸光系数，CHbO2A0表示指尖动脉中HbO2A0(非糖化的有氧血红蛋白)的浓度，ξHbO2A1表示指尖动脉中HbO2A1(糖化的有氧血红蛋白)的吸光系数，CHb02A1表示指尖动脉中HbO2A1(糖化的有氧血红蛋白)的浓度。
采用波长取值范围在850至1000nm之间的红外光和波长取值范围在620至750nm之间的红光作为入射光，即双光束法，假设红外光的波长为λ3和红光的波长为λ4：
λ3:Lg(Imaxλ3/Iminλ3)＝(ξHbλ3CHb+ξHbO2A0λ3CHbO2A0+ξHbO2A1λ3CHbO2A1)△L；
λ4:Lg(Imaxλ4/Iminλ4)＝(ξHbλ4CHb+ξHbO2A0λ4CHbO2A0+ξHbO2A1λ4CHbO2A1)△L；
两式相除：
Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)
＝
(ξHbλ3CHb+ξHbO2A0λ3CHbO2A0+ξHbO2A1λ3CHbO2A1)
÷
(ξHbλ4CHb+ξHbO2A0λ4CHbO2A0+ξHbO2A1λ4CHbO2A1)；
为了方便计算，记ξHbλ3＝a，ξHbO2A1λ3＝b，ξHbO2A0λ3＝c，ξHbλ4＝d，ξHbO2A1λ4＝e,ξHbO2A0λ4＝f，Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)＝Q2，X表示总糖化血红蛋白的浓度(％)；
X＝CHbo2A1/(CHb+CHbO2)；CHb表示无氧血红蛋白的浓度；
根据血氧饱和度的概念，CHb+CHbO2＝CHbO2/saO2；CHb表示无氧血红蛋白的浓度,saO2表示血氧饱和度；
即X＝CHbO2A1/(CHbO2/(saO2))；
换算一下X＝CHbO2A1(saO2)/CHbO2；
同时CHb＝(CHbO2/saO2)×(1-saO2)；
Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)
＝
(ξHbλ3CHb+ξHbO2A0λ3CHbO2A0+ξHbo2A1λ3CHbO2A1)
÷
(ξHbλ4CHb+ξHbO2A0λ4CHbO2A0+ξHbO2A1λ4CHbO2A1)；
对于上式，右边的式子分子与分母同除于(CHbo2/saO2)：
Q2＝(a*(1-saO2)+c(saO2-x)+bX)/(d*(1-saO2)+f(saO2-x)+eX)；
移项，合并同类项：
saO2＝x(c-b)+Q2*d+Q2x(e-f)-a/(Q2(d-f)+c-a)
波长取值范围在850至1000nm之间的红外光使得ξHbλ3＝ξHbO2A0λ3；
即c-a＝0；
公式可以化解：
saO2＝x*(c-b)/Q2(d-f)+d/(d-f)+x*(e-f)/(d-f)-a/Q2(d-f)；
令1/Q2＝Y2,(c-b)/(d-f)＝A2,(e-f)/(d-f)＝B2,-a/(d-f)＝C2,d/(d-f)＝D2；
saO2＝X*A2*Y2+B2*X+C2*Y2+D2 [公式二]
其中A2，B2，C2，D2是常量，Y2是自变量，X和SaO2是因变量。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法，其特征在于：所述的检测方法包括：
步骤一、制备检测仪，使得：所述检测仪能够发出四束入射光束，包括波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束，其中，λ1的取值范围在580nm至595nm之间，λ2的取值范围在500nm至560nm之间，λ3的取值范围在850nm至1000nm之间，λ4的取值范围在620nm至750nm之间；并且，所述检测仪能够接收到所述四束入射光束照射到人体指尖上产生的出射光束，并能检测到所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，依次记为Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
步骤二、对所述检测仪进行校准，以计算得到下述公式一和公式二中A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值，所述校准的方法为：
其一、将所述检测仪的四束入射光束分别照射到多个校准对象的指尖上，以检测得到每一个所述校准对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其二、检测每一个所述校准对象的真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度；
其三、将属于同一个所述校准对象的Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4、所述真实糖化血红蛋白浓度、所述真实血氧饱和度代入下述公式一和公式二，以得到数量为所述校准对象数量两倍的关系式，其中，所述真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度分别代入所述公式一和公式二中的X和saO2中；并且，基于得到的所述关系式，拟合计算得出A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值；
X＝saO2*A1*Y1+B1*saO2+C1*Y1+D1 [公式一]
式中，Y1＝1/Q1，Q1＝Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)；
saO2＝X*A2*Y2+B2*X+C2*Y2+D2 [公式二]
式中，Y2＝1/Q2，Q2＝Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)；
其中，对于每一台所述波长λ1、λ2、λ3和λ4取值确定的检测仪，A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2均为常数；
步骤三、将所述检测仪的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上，以检测得到所述被检测对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；并且，将该八个发光强度代入所述公式一和公式二中，联立求解得到的X和saO2即为所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度和血氧饱和度。
2.根据权利要求1所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法，其特征在于：所述绿光束的波长λ2的取值范围在505nm至550nm之间，所述红外光束的波长λ3的取值范围在870nm至980nm之间，所述红光束的波长λ4的取值范围在620nm至730nm之间。
3.根据权利要求2所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的检测方法，其特征在于：所述黄光束的波长λ1的取值为593nm，所述绿光束的波长λ2的取值为535nm，所述红外光束的波长λ3的取值为910nm，所述红光束的波长λ4的取值为660nm。
4.一种糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述的光学指尖检测仪设有光源模块、光敏传感模块和控制模块；
所述光源模块能够发出四束入射光束，包括波长依次为λ1、λ2、λ3和λ4的黄光束、绿光束、红外光束、红光束，其中，λ1的取值范围在580nm至595nm之间，λ2的取值范围在500nm至560nm之间，λ3的取值范围在850nm至1000nm之间，λ4的取值范围在620nm至750nm之间；
所述光敏传感模块能够接收到所述四束入射光束照射到人体指尖上产生的出射光束，并转换为电信号发送给所述控制模块；
所述控制模块能够将所述光敏传感模块发送的电信号转换为相应出射光束的发光强度，以检测出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，依次记为Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
并且，当所述光源模块发出的四束入射光束分别照射到被检测对象的指尖上时，所述控制模块检测得到所述被检测对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，包括：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4，所述控制模块能够将该八个发光强度代入下述公式一和公式二中，联立求解得到的X和saO2即为所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度和血氧饱和度；
X＝saO2*A1*Y1+B1*saO2+C1*Y1+D1 [公式一]
式中，Y1＝1/Q1，Q1＝Lg(Imaxλ1/Iminλ1)/Lg(Imaxλ2/Iminλ2)；
saO2＝X*A2*Y2+B2*X+C2*Y2+D2 [公式二]
式中，Y2＝1/Q2，Q2＝Lg(Imaxλ3/Iminλ3)/Lg(Imaxλ4/Iminλ4)；
其中，对于每一台所述波长λ1、λ2、λ3和λ4取值确定的检测仪，A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2均为常数；
其中，所述公式一和公式二中A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值，通过对所述光学指尖检测仪进行校准计算得到，所述校准的方法为：
其一、将所述光源模块发出的四束入射光束分别照射到多个校准对象的指尖上，以检测得到每一个所述校准对象所对应出射光束的最大发光强度和最小发光强度，即：Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4；
其二、检测每一个所述校准对象的真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度；
其三、将属于同一个所述校准对象的Imaxλ1和Iminλ1、Imaxλ2和Iminλ2、Imaxλ3和Iminλ3、Imaxλ4和Iminλ4、所述真实糖化血红蛋白浓度、所述真实血氧饱和度代入所述公式一和公式二，以得到数量为所述校准对象数量两倍的关系式，其中，所述真实糖化血红蛋白浓度和真实血氧饱和度分别代入所述公式一和公式二中的X和saO2中；并且，基于得到的所述关系式，拟合计算得出A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2的取值。
5.根据权利要求4所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述绿光束的波长λ2的取值范围在505nm至550nm之间，所述红外光束的波长λ3的取值范围在870nm至980nm之间，所述红光束的波长λ4的取值范围在620nm至730nm之间。
6.根据权利要求4所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述黄光束的波长λ1的取值为593nm，所述绿光束的波长λ2的取值为535nm，所述红外光束的波长λ3的取值为910nm，所述红光束的波长λ4的取值为660nm。
7.根据权利要求4至6任意一项所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述的控制模块采用以下两种方式之一，从所述光敏传感模块发送的电信号中识别出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束所对应出射光束产生的电信号；
方式一：所述控制模块控制所述光源模块轮流发出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束，使得所述光敏传感模块能够在不同时间接收到所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束照射到人体指尖上产生的出射光束；
方式二：所述控制模块控制所述光源模块同时发出所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束，所述光敏传感模块设有四个光敏传感器，该四个光敏传感器分别用于接收所述黄光束、绿光束、红外光束、红光束照射到人体指尖上产生的出射光束。
8.根据权利要求4至6任意一项所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述的光学指尖检测仪还设有显示模块，所述显示模块与所述控制模块电性连接，所述控制模块将所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度X和血氧饱和度saO2发送到所述显示模块上进行显示。
9.根据权利要求8所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述的光学指尖检测仪还设有用于为所述光源模块、光敏传感模块、控制模块和显示模块供电的电源模块。
10.根据权利要求4至6任意一项所述糖化血红蛋白和血氧饱和度的光学指尖检测仪，其特征在于：所述的控制模块设有糖化血红蛋白浓上限值、糖化血红蛋白浓下限值、血氧饱和度上限值和血氧饱和度下限值，在所述被检测对象的糖化血红蛋白浓度X高于所述糖化血红蛋白浓上限值或低于所述糖化血红蛋白浓下限值时，或者，在所述被检测对象的血氧饱和度saO2高于所述血氧饱和度上限值或低于所述血氧饱和度下限值时，所述控制模块发出报警信号。
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