[发明专利]一种基于阻抗谱‑光学方法的多传感器无创血糖检测设备

说明书

技术领域

本发明涉及对人体进行无创血糖检测，具体为一种阻抗谱-光学方法相结合的多传感器无创血糖检测设备，属于医疗器械技术领域。

背景技术

糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，目前还没有根治糖尿病的方法。糖尿病的治疗以频繁地监测、控制血糖水平为主。传统的有创取血测量血糖的方法存在明显缺陷，在测量过程中给患者带来创伤和痛觉，不便于实现连续性的检测。无创血糖检测技术克服了传统检测方法的缺点，能有效地满足糖尿病人实时、频繁监测血糖浓度的需求,是血糖检测技术发展的方向。无创血糖检测方法主要集中在光学检测领域，由于干扰成分多、个体差异大，大部分检测方法仍然处在实验室研究阶段。

自1985年Lukaski提出用生物电阻抗(bioelectrical impedance analysis,BIA)测定人体的体成分以来，国内外学者基于脂肪和非脂肪物质对于电流的传导性能不同导致组织器官具有不同的阻抗特性的原理，用生物电阻抗的方法区分脂肪、肌肉、矿物质、含水物质等人体组成成分。韩国上市公司研制的Inbody系列人体成分分析仪采用各节段多频率生物电阻抗法测量人体各成分的均衡情况具有高的精密度。

以生物阻抗技术为基础，阻抗谱法(impedance spectroscopy，IS)无创血糖的研究也取得了一定进展。阻抗谱研究大部分都集中在0-50kHz、10MHz以内。美国Harry Richardson Elden等人(WO1999039627 A1)通过测试特定频率点(20kHz,500kHz)的人体皮肤阻抗幅值和相位，利用阻抗和相位的线性组合来预测血唐；韩国的Kiseok Song研究组综合阻抗谱法与红外光谱法进行无创血糖测试，他们研究的频率范围在10kHz-76kHz。较低频状态下的研究因没有射频传输和高频噪声干扰、电极极化等问题的影响而相对较为容易，但低频下电流绕过细胞流经细胞外液，影响了无创血糖的监测效果。

瑞士的Caduff A(US2013/0211204 A1,US7693561B2)研究组发现在较高频率段，血糖浓度与阻抗值之间存在较为明显的关系。他们设计了30-60MHz范围的阻抗测量系统，研究得到的阻抗信息与血糖之间的相关性。但是由于不同个体间的皮肤厚度和组织差异太大，高频方法对组织特性稳定性要求很高，单独使用很难取得令人满意的结果。该研究组在之后的研究里开始采用多传感器多参数测量的方法提高测量准确度，使用高频、中频、低频三个频段的电极，并加入温度、湿度和光传感器进行测量。其电极由一个直条状的电极和直条状电极四周的环形电极组成，直条状电极与周围环形电极的间距分别为0.3mm、1.5mm和4mm；其光传感器所用波长为550/660/880nm。该研究组使用的电极为一端长条，一端环形，不同频率的电极距离较近，且被同样的地线包围，相互之间会有干扰；同一频率的两个电极距离较近，穿透组织深度较浅；温度和湿度传感器直接贴合皮肤，容易造成湿度的饱和,影响温湿度的测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种基于阻抗谱-光学方法的多传感器无创血糖检测设备,以进一步提高血糖的测量准确度。

本发明的技术方案如下：

一种基于阻抗谱-光学方法的多传感器无创血糖检测设备，包括检测探头、微处理器、显示单元和存储单元；检测探头包括高频电极、低频电极、温湿度传感器、发光二极管阵列、光电传感器和接触板；微处理器通过控制激励信号发生电路产生高频和低频激励信号，高频和低频电极的反馈信号经幅相检测电路后输入到微处理器，计算得到高频和低频阻抗；所述的温湿度传感器所测得的被测部位温度信号和湿度信号，经过信号调理后输入到微处理器中；所述的发光二极管阵列由发射器控制电路进行控制，所述的光电传感器所测得的光强信号经过放大滤波后输入到微处理器中得到组织光学特性；微处理器处理结果输入到显示系统进行显示，同时存储单元保存测试数据；其特征在于：所述高频电极采用平行电极，电极正极或负极上直接焊接匹配的电感L；低频电极正极与负极之间的距离在1cm～2m之间；温湿度传感器底部距离接触板底部的垂直距离为0.1～20mm；温湿度传感器与人体被测部位形成密闭空间，在该密闭空间壁上开狭缝或小孔形成平衡储热储湿结构。

上述技术方案中，其特征还在于：所述高频电极周围设有一屏蔽电极，该屏蔽电极与高频电极的正极或负极通过电感L相连。所述高频电极优选采用柔性电极。