本發(fā)明涉及血糖監(jiān)測，特別是涉及基于光電信號和阻抗譜信號的無創(chuàng)血糖檢測系統(tǒng)及設(shè)備。
背景技術(shù)：
1、糖尿病，作為一種長期的慢性代謝疾病，目前尚無徹底治愈的方法。這意味著患者需要持續(xù)關(guān)注并管理病情，主要通過定期檢查血糖濃度來實(shí)現(xiàn)，以便據(jù)此調(diào)整控制策略，維持血糖在穩(wěn)定水平。因此，找到高效且簡便的血糖檢測方式對于糖尿病管理至關(guān)重要。
2、傳統(tǒng)的血糖儀是基于酶促反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)檢測血液中的葡萄糖濃度。這需要患者每天進(jìn)行多次指尖采血，這不僅給患者帶來了身體上的不適和心理上的負(fù)擔(dān)，還可能因?yàn)轭l繁刺破皮膚而導(dǎo)致感染風(fēng)險增加。并且也無法全面反映血糖水平隨時間的變化趨勢。
3、在血糖監(jiān)測領(lǐng)域，傳統(tǒng)方法的局限性催生了無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)這一研究熱點(diǎn)。近年來，光學(xué)方法、代謝熱方法、生物阻抗譜分析等技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，有力促進(jìn)了無創(chuàng)血糖檢測設(shè)備的發(fā)展。
4、其中，光學(xué)技術(shù)以其非侵入性和較高準(zhǔn)確性展現(xiàn)出獨(dú)特潛力，基于光譜分析的血糖檢測技術(shù)，如近紅外、中紅外和拉曼光譜分析等已得到廣泛研究與應(yīng)用。而生物阻抗譜法通過監(jiān)測人體阻抗譜，能夠有效關(guān)聯(lián)生理和病理信息，在實(shí)時性、功耗及多參數(shù)測量等方面優(yōu)勢明顯。因此，鑒于血糖檢測對無創(chuàng)性、便攜性和高精度的需求，將光學(xué)技術(shù)與生物阻抗譜法有機(jī)融合，基于光信號和生物阻抗譜信號的多模態(tài)進(jìn)行無創(chuàng)血糖檢測成為優(yōu)選方案。這種融合并非簡單相加，而是通過協(xié)同作用，充分發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢，克服各自局限，有望在血糖檢測的精準(zhǔn)度、便捷性等方面實(shí)現(xiàn)顯著突破，為臨床應(yīng)用和患者健康管理提供更有效的支持，推動血糖監(jiān)測技術(shù)邁向新的發(fā)展階段。
5、在此之前，已有少量使用光學(xué)信號或者生物阻抗信號是監(jiān)測血糖的專利和文獻(xiàn)，但都是使用單一的光學(xué)信號或者是生物阻抗信號。例如，公告號cn117838114a，專利名稱：一種人體血糖無創(chuàng)檢測儀及檢測方法，使用4個波段在878—1554nm范圍內(nèi)的led光源發(fā)射近紅外光，通過調(diào)節(jié)夾具單元達(dá)到最佳檢測壓力采集光電容積脈搏波信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元采用特征優(yōu)化權(quán)重歐氏距離的多模型融合算法預(yù)測血糖值。例如，公告號cn117617960a，專利名稱：一種用于可穿戴式無創(chuàng)化的血糖檢測電路結(jié)構(gòu)及方法，便是基于生物阻抗譜信號檢測血糖值。這些都是基于單一的光信號或者是阻抗譜信號的血糖檢測設(shè)備。然而，單一的光學(xué)信號或者是生物阻抗信號的抗干擾能力較弱容易受到皮膚中其他成分(如水分、脂肪、血紅蛋白等)以及測試環(huán)境的溫度、濕度的影響，并且個體差異大，從而影響血糖的測量精確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于光電信號和阻抗譜信號的無創(chuàng)血糖檢測系統(tǒng)及設(shè)備；本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了一種基于聯(lián)合紅、綠、藍(lán)三種可見光和近紅外光、阻抗譜法以及深度學(xué)習(xí)技術(shù)的無創(chuàng)血糖檢測設(shè)備與方法。在該系統(tǒng)中，通過巧妙整合ppg檢測與阻抗譜法這兩種不同模態(tài)，充分融合它們所獲取的物理信息，有效彌補(bǔ)了單一檢測模式下數(shù)據(jù)的不確定性問題，進(jìn)而顯著提升檢測結(jié)果的精確性與可靠性。
2、一方面，提供了基于光電信號和阻抗譜信號的無創(chuàng)血糖檢測系統(tǒng)，包括：
3、獲取模塊，其被配置為：獲取待檢測對象手指端部的光電信號和阻抗譜信號；
4、特征提取模塊，其被配置為：分別提取光電信號的特征和阻抗譜信號的特征；
5、特征融合模塊，其被配置為：對光電信號特征和阻抗譜信號特征進(jìn)行特征融合，然后對融合特征進(jìn)行預(yù)測，得到血糖預(yù)測結(jié)果。
6、另一方面，提供了基于光電信號和阻抗譜信號的無創(chuàng)血糖檢測設(shè)備，包括：
7、光電信號采集子系統(tǒng)和阻抗譜信號采集子系統(tǒng)；
8、所述光電信號采集子系統(tǒng)，包括：可見光led和近紅外led，可見光led和近紅外led將發(fā)射的光發(fā)射給透鏡，透鏡將光傳輸給發(fā)射光纖的第一端，發(fā)射光纖將光傳輸給發(fā)射光纖的第二端，發(fā)射光纖的第二端將光分為多束光后發(fā)射到待檢測對象手指端部皮膚，接收光纖的第一端部接收手指端部皮膚反饋的每一束反射光，接收光纖的第二端部與光電二極管的第一端連接，光電二級管的第二端通過前置放大電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與微控制器連接；
9、阻抗譜信號采集子系統(tǒng)，包括：dds信號發(fā)生器，dds信號發(fā)生器將發(fā)射的電壓信號發(fā)送給第一電極片和第二電極片，第一電極片和第二電極片將電壓信號傳輸給待檢測對象手指端部，通過第三電極片和第四電極片，采集待檢測對象手指端部反饋的電壓信號，將反饋的電壓信號通過差分放大電路放大，將放大后的電壓信號通過同步解調(diào)電路將交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，最后，將直流電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號傳輸給微控制器；
10、微控制器將采集的光電信號和阻抗譜信號傳輸給上位機(jī)，上位機(jī)對兩種信號進(jìn)行處理，得到血糖預(yù)測值。
11、上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：
12、(1)本發(fā)明結(jié)合了近紅外光譜法和阻抗譜技術(shù)，以獲取更加全面的生理信息，通過對兩種不同信號源的綜合分析，能夠更加準(zhǔn)確地計算并預(yù)測血糖水平。近紅外光譜法主要用于獲取血液中的光學(xué)特性，提取相關(guān)的血糖生理參數(shù)，而阻抗譜技術(shù)通過測量人體組織的電阻抗，進(jìn)一步增強(qiáng)了對血糖波動的感知能力。兩者協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了更高精度的無創(chuàng)血糖檢測。與傳統(tǒng)的針刺手指或靜脈取血的血糖測量技術(shù)相比，本發(fā)明不僅能顯著減輕患者的身體疼痛與心理壓力，還簡化了操作流程，降低了感染風(fēng)險與檢測成本，具有更廣泛的臨床應(yīng)用前景。
13、(2)在本發(fā)明中，采用了多個具備不同波長的可見光和近紅外光led作為光源，同時運(yùn)用多個對不同波長具有響應(yīng)能力的pd來采集指尖部位的反射光。相較于現(xiàn)有的利用單一波長近紅外光實(shí)施無創(chuàng)血糖測量的技術(shù)手段，本發(fā)明成功攻克了以往血糖吸收光譜可檢測范圍偏窄的難題，大幅提升了血糖值預(yù)測的精準(zhǔn)程度，使得血糖檢測結(jié)果更加可靠、準(zhǔn)確，為無創(chuàng)血糖檢測領(lǐng)域提供了更為有效的解決方案，有望在實(shí)際應(yīng)用中更好地服務(wù)于醫(yī)療檢測需求，推動血糖檢測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
14、(3)本發(fā)明的人體阻抗測量裝置，可以采用運(yùn)算放大器對檢測電流進(jìn)行放大處理，能夠放大有效信號，減少噪聲的影響，運(yùn)算放大器擁有高的輸入阻抗和低的輸出阻抗，可以克服由于人體與電極片的接觸阻抗而產(chǎn)生的影響，使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
15、(4)本發(fā)明創(chuàng)新性地引入人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對所采集到的光電信號和阻抗譜信號進(jìn)行實(shí)時處理操作，巧妙地將時下前沿的深度學(xué)習(xí)技術(shù)與傳統(tǒng)血糖檢測技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，進(jìn)而達(dá)成了血糖監(jiān)測工作的實(shí)時性、智能化以及操作簡便化等特性，為血糖監(jiān)測領(lǐng)域開拓了新的發(fā)展方向，極大地提升了監(jiān)測效率與效果，有望廣泛應(yīng)用于各類醫(yī)療健康場景，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)、便捷的血糖監(jiān)測服務(wù)體驗(yàn)，滿足現(xiàn)代社會對于健康管理的高要求與新期待。
16、(5)本發(fā)明所構(gòu)建的無創(chuàng)血糖監(jiān)測系統(tǒng)，歷經(jīng)了多次循環(huán)往復(fù)的嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)過程，有力地證實(shí)了該系統(tǒng)能夠達(dá)成同步血糖檢測的功能，并且所獲取的檢測結(jié)果展現(xiàn)出了較高的精準(zhǔn)度水平，其血糖檢測精度完全契合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(international?organizationfor?standardization，iso)所制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，具備高度的可靠性與實(shí)用性，為無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)的臨床應(yīng)用與普及奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。