[发明专利]一种基于S21相位的无创血糖浓度检测方法

说明书

本发明涉及一种基于S21相位的无创血糖浓度检测方法，包括下列步骤：构建多层耳垂模型；将两个天线置于耳垂模型的两侧，发射天线发射高斯波信号，接收天线接收穿过耳垂模型的微波信号；改变仿真中耳垂模型中血液层的血糖浓度，并接收穿过耳垂模型的微波信号；对接收到的信号进行S₂₁相位分析，找出S₂₁相位与血糖浓度的变化规律,通过线性方程拟合S₂₁解包裹相位与葡萄糖浓度、频率之间的变化关系；通过线性方程去匹配评估未知的血糖浓度，实现血糖水平的检测和评估。

技术领域

本发明属于微波无创血糖检测技术领域，涉及血糖浓度的检测评估。

背景技术

社会经济不断发展，随之而来的快速的生活节奏、不健康的饮食习惯、久坐缺乏适当运动的生活方式等都增加了糖尿病的发病率。糖尿病作为一种以长期高血糖为特征的慢性疾病，其患病人数正在全球范围内不断增加。如果能够及时地了解血糖水平，采取适当的医疗措施，糖尿病及其并发症造成的危害就能得到有效地减缓和控制。而诸多无创和微创的方法都未免给患者带来身体上的痛苦和精神的压力，同时，也存在感染的风险，并不适合长期连续的监测。无创血糖检测因为无创、无痛、可持续性监测等优势受到了研究者的极大关注。其中微波无创血糖检测是无创血糖检测的重要发展方向之一。它是利用天线来发射微波信号，通过接收经过人体组织反射、散射或者透射后的信号，并对其所携带的人体信息进行分析和提取来达到精准检测的目的。它是基于血液的介电特性随血糖浓度的变化而变化的特点。人们需要通过电磁信号对介电特性的响应来间接换算得出血糖浓度水平。不同电磁信号对血糖浓度的响应情况不同，对应不同的换算关系和敏感度。

发明内容

本发明提供一种利用S₂₁相位无创检测人体血糖浓度的方法。该方法检测的目标为耳垂。不同血糖浓度对应不同的介电特性，不同介电特性导致S₂₁相位的差异，因此，通过分析S₂₁相位的变化可以间接换算出它们各自对应的血糖水平。S₂₁相位对血糖浓度变化具有良好的敏感度，它为无创血糖检测评估提供一种新的方法和思路。本发明的技术方案如下：

一种基于S21相位的无创血糖浓度检测方法，包括下列步骤：

(1)构建多层耳垂模型。

(2)将两个天线置于耳垂模型的两侧，发射天线发射高斯波信号，接收天线接收穿过耳垂模型的微波信号；

(3)改变仿真中耳垂模型中血液层的血糖浓度，并接收穿过耳垂模型的微波信号；

(4)对接收到的信号进行S₂₁相位分析，找出S₂₁相位与血糖浓度的变化规律,通过线性方程拟合S₂₁解包裹相位与葡萄糖浓度、频率之间的变化关系；

(5)通过线性方程去匹配评估未知的血糖浓度，实现血糖水平的检测和评估。

附图说明

图1.三维耳垂电磁模型和收发天线

图2.发射天线发射的高斯波信号

图3.不同葡萄糖浓度对应的S₂₁解包裹相位

图4.以500mg/dl葡萄糖浓度对应的S₂₁解包裹相位值为基底，换算图3各葡萄糖浓度对应的S₂₁解包裹相位值得到的S₂₁解包裹相位差

图5.不同频点下，S₂₁解包裹相位差与葡萄糖浓度的关系

图6.原始值和拟合值的比较，实线表示原始值，点表示线性公式拟合的值

具体实施方式