本發(fā)明屬于微波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種血糖濃度檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

人體血液中各種化學(xué)成分含量的變化能真實(shí)反映人體的健康狀況,是臨床診斷和日常監(jiān)護(hù)所必需的重要信息。尋找一種能夠便捷、連續(xù)、有效、準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)地血液成分的方法,是長(zhǎng)期以來(lái)人類對(duì)抗疾病過(guò)程中夢(mèng)寐以求的理想。由于血液中葡萄糖濃度的實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)預(yù)防和治療糖尿病具有重要價(jià)值,目前的研究主要集中在對(duì)血糖的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)上。正在研究的可行的血糖無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的方法可分為兩大類:一類是光學(xué)方法,主要包括近紅外光譜法、中紅外光譜法、光聲光譜法、偏振光測(cè)量技術(shù)等多種方案。光學(xué)方法普遍存在的問(wèn)題是對(duì)人體組織的光學(xué)特性認(rèn)識(shí)還不夠深入,無(wú)法消除血壓、體溫、皮膚狀況、測(cè)量部位等因素對(duì)測(cè)量精度的影響。另一類是非光學(xué)方法,主要包括體液采集法、離子反滲透法、電磁阻抗譜法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種利用超寬帶微波檢測(cè)系統(tǒng)中對(duì)人體血糖濃度進(jìn)行無(wú)損探測(cè)的方法。該方法簡(jiǎn)便快捷，可以直接對(duì)接收到的超寬帶微波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，能夠獲取足夠的信息對(duì)血糖濃度進(jìn)行檢測(cè)。避免使用穿刺等對(duì)人體有傷害的方法，能夠獲取足夠的信息對(duì)血糖濃度進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于超寬帶微波信號(hào)時(shí)頻分析的血糖濃度檢測(cè)方法，包括下列步驟：

1)制作耳垂模型；

2)配制不同血糖濃度的測(cè)試血液；

3)將兩個(gè)天線置于趨近耳垂模型的同側(cè)，利用第一天線發(fā)射超寬帶微波信號(hào)，第二天線接收來(lái)自耳垂模型的反射信號(hào)；

4)對(duì)接收的信號(hào)使用使用短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行處理，得到不同血糖濃度對(duì)應(yīng)的時(shí)頻譜；

5)提取時(shí)頻譜中的最大能量，對(duì)該最大能量與血糖濃度的關(guān)系進(jìn)行分析，得到信號(hào)時(shí)頻譜最大能量與血糖濃度的關(guān)系；

6)在進(jìn)行血糖濃度檢測(cè)時(shí)，將第一天線和第二天線置于耳垂同側(cè)；

7)利用第一天線發(fā)射超寬帶微波信號(hào)，第二天線接收來(lái)自耳垂的反射信號(hào)；

8)對(duì)接收的信號(hào)使用使用短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行處理，時(shí)頻譜中的最大能量，根據(jù)步驟5)找出的信號(hào)時(shí)頻譜最大能量與血糖濃度的關(guān)系，檢測(cè)血糖濃度。

為了使得檢測(cè)更加簡(jiǎn)便快捷，兩個(gè)天線設(shè)置在模型同一側(cè)，這樣更加方便儀器的設(shè)計(jì)與制作，該方法簡(jiǎn)便快捷，避免了對(duì)人體的傷害，能夠?qū)θ梭w的血糖濃度進(jìn)行檢測(cè)。非常適合于血糖濃度的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該方法十分可行有效。

附圖說(shuō)明

圖1簡(jiǎn)化耳垂組織模型及天線結(jié)構(gòu)示意圖

圖2趨近耳垂組織模型及天線結(jié)構(gòu)示意圖

圖3簡(jiǎn)單模型中血糖濃度為4000mg/dl時(shí)信號(hào)的時(shí)頻譜

圖4不同血糖濃度時(shí)信號(hào)最大能量

圖5趨近模型中血糖濃度為4000mg/dl時(shí)信號(hào)的時(shí)頻譜

圖6不同血糖濃度時(shí)信號(hào)最大能量

圖7趨近模型中所有接收信號(hào)的時(shí)域波形

圖8信號(hào)經(jīng)傅里葉變換后的頻域波形

圖9血糖濃度與振幅的關(guān)系

具體實(shí)施方式

圖1為探測(cè)系統(tǒng)所采用的天線陣列結(jié)構(gòu)和耳垂組織結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單模型，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，模型中只用了血液層，來(lái)驗(yàn)證該方法的可行性及有效性。其中天線在血液層的兩側(cè)。圖2為模擬真實(shí)耳垂結(jié)構(gòu)所構(gòu)造的趨近模型。其中，耳垂中的毛細(xì)血管被等效為一層血液層，血液層兩邊為脂肪組織。為了使得檢測(cè)更加簡(jiǎn)便快捷，兩個(gè)天線設(shè)置在模型同一側(cè)，這樣更加方便今后儀器的設(shè)計(jì)與制作。血液層的濃度范圍為0-4000mg/dl，對(duì)應(yīng)不同濃度的血液層的電磁參數(shù)如表1所示，圖2模型中的脂肪組織的電磁參數(shù)也包含在表1中。為滿足探測(cè)分辨率的要求采用中心頻率為5GHz、帶寬為10GHz的一階導(dǎo)高斯信號(hào)。

表1各個(gè)IMF與原始信號(hào)之間的相關(guān)系數(shù)

具體過(guò)程如下：

1.首先使用簡(jiǎn)單模型(圖1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，天線A1發(fā)射超寬帶微波信號(hào)，天線A2接收來(lái)自耳垂的反射信號(hào)。

2.對(duì)五組信號(hào)使用短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行處理，得到五組信號(hào)的時(shí)頻譜，如圖3所示。圖3所示為血糖濃度為4000mg/dl時(shí)接收信號(hào)的時(shí)頻譜。從該圖中很難看出不同血糖濃度的差別。

3.為了更直觀地反應(yīng)時(shí)頻譜對(duì)應(yīng)的血糖濃度的規(guī)律。提取時(shí)頻譜中的最大能量，對(duì)該能量與血糖濃度的關(guān)系進(jìn)行分析，得到如圖4所示的規(guī)律。從圖4可以得到信號(hào)時(shí)頻譜最大能量與血糖濃度的關(guān)系，從而可以確定血糖濃度。

4.為了更好地突出該方法的優(yōu)越性，使用更加復(fù)雜的模型來(lái)對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證，即使用圖2所示模型進(jìn)行探測(cè)。

5.對(duì)五組信號(hào)使用短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行處理，得到五組信號(hào)的時(shí)頻譜，如圖5所示。圖5所示為血糖濃度為4000mg/dl時(shí)接收信號(hào)的時(shí)頻譜。從該圖中很難看出不同血糖濃度的差別。

6.為了更直觀地反應(yīng)時(shí)頻譜對(duì)應(yīng)的血糖濃度的規(guī)律。提取時(shí)頻譜中的最大能量，對(duì)該能量與血糖濃度的關(guān)系進(jìn)行分析，得到如圖6所示的規(guī)律。從圖6可以得到信號(hào)時(shí)頻譜最大能量與血糖濃度的關(guān)系。

7.在進(jìn)行血糖濃度檢測(cè)時(shí)候，將兩個(gè)天線放置在耳垂同側(cè)，對(duì)接收的信號(hào)使用短時(shí)傅里葉變換進(jìn)行處理，得到時(shí)頻譜，提取時(shí)頻譜中的最大能量，根據(jù)上一步得到的信號(hào)時(shí)頻譜最大能量與血糖濃度的關(guān)系，確定血糖濃度。

8.以上結(jié)果得出，使用超寬帶微波時(shí)頻譜中的最大能量對(duì)血糖濃度進(jìn)行檢測(cè)的方法具有很高的可行性及有效性。