光电无创血糖检测仪的设计.pdfVIP

虫垦激光医学杂志2010年6月第19卷第3期 ChinJLaserNedSurg，June2010，Vol19，No．3 · 创 新 医 用 仪 器 介 绍 · 光 电无创血糖检 测仪 的设计 宋海飞 王志鹏 赵 曾伟 张新英 毛海涛 由于糖尿病患者的胰腺不能正常分泌胰岛素，其血糖浓 的波长、衰减全反射晶体的折射率、人体皮肤的折射率和光 度不能保持在正常水平 ，因此必需经常检测血糖浓度 ，准确 线在晶体界面的入射角 。公式如下： 测量血糖浓度非常重要，过多或过少服用和注射胰岛素对患 者来说都是非常不利的。目前检测血糖的方法主要是从体 (2) 内抽血通过生物化学方法进行检测分析 ，频繁地采血耗费时 间，限制了血糖的检测频率 ，并存在感染 的危险，影响了糖 尿病患者及时、快速的诊断治疗 ，同时又增加了患者的痛苦 当人射光波长一定、其他条件也不变时，穿透深度 D为 和经济负担 ，研创人体血糖无创检测方法是当今研究的热点 一 定值，也即朗伯一比尔定律中的参数b光程为一定值。当采 之一 [。 用单色光检测时，吸光系数 K为一定值。 目前 ，无创血糖检测多采用的是红外光谱法，即利用傅 于是根据公式(1)可得出，当K和b为定值，血糖浓度C 立叶红外光谱仪测得红外吸收光谱 ，然后对其进行光谱分 和fg(厶／，)成正比关系。因此可以通过检测入射光和反射 析。在许多研究者的努力下，红外光谱法检测血糖的精度不 光的强度来间接得到血糖的浓度。 断提高，其主要不足是其设备造价太高，检测手段繁琐，不便 检测装置原理及其组装元件 中小型医院及普通家庭 日常使用。基于上述考虑 ，笔者介绍 一 种简单方便的无创血糖检测仪。 检测装置见图1。 无创检测的理论依据 光电无创血糖检测装置是以朗伯-比尔 (Lambea—Beer) 定律为理论依据 。由朗伯．比尔定律可知 ，在任一波长处 吸光强度为： A =lg(~／I)=KbC (1) 式中，A为任一波长处的吸光强度 (吸光度)、 为入射光强 度、，为透射光强度、b为光程、c为样品浓度、K为吸光系 图1 检测装置原理图 数。 由公式 (1)可知，吸光强度和入射光、透射光之间的关 可调谐c0 激光器发出的波数为 1000／cm的单色光， 系。采用单波长红外光检测方法，通过检测入射光和透射光 经过一反射率和透射率各为50％的分束器：一路光线直接通 的强度来分析血糖浓度。以葡萄糖的特征吸收波数 1000／ 过检测器测量得出入射光强度 I。；另一路光线进入衰减全反 em的光作为检测入射光 。在波数 1000／cm附近葡萄糖 射(At~nuatedtamreflection，ATR)器件，在晶体与人体皮肤 有明显的特征吸收。此处测量人体血糖浓度，有较好的相关 紧密接触的表面发生衰减全反射 ，反射光进入检测器测得反 性。 射光强度 ，。检测器将测得的光强，通过光电转化变为电信 在实现无创血糖检测上，本文的设计采用了衰减全反射 号送入硬件电路系统，单片机对数据进行存储运算 ，最