一種利用拉曼光譜定量檢測血糖的無損方法
【專利摘要】一種利用拉曼光譜定量檢測血糖的無損方法，包括以下步驟：半導體二級管發出的激光，利用透鏡穿過皮膚，聚焦到血液的血管中去，獲得血液的拉曼光譜，通過拉曼光譜所獲得的葡萄糖的特征峰和血紅蛋白的特征峰強度相除得到葡萄糖峰的相對強度，計算不同血糖濃度與葡萄糖峰相對強度的比值得到相對強-濃度的關系曲線，此曲線作為血糖濃度定量測量的依據；將未知濃度的血液拉曼光譜中的葡萄糖峰相對強度與血糖相對強度-濃度的關系曲線進行對照，以得到血液中的葡萄糖濃度。
【專利說明】一種利用拉曼光譜定量檢測血糖的無損方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無損定量檢測血糖的方法，特別是利用拉曼光譜技術不需要采血定量測定皮膚血液中葡萄糖濃度的方法。屬于拉曼光譜檢測【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前血糖的檢測方式一般是采用采血的方式來進行，簡而言之抽取一定的血量，利用生物或物理的方法來檢測血中葡萄糖的濃度，其中損傷最小的也要采幾微升的血樣，利用酶法反映來標定血糖的濃度。目前無損的檢測方法在臨床上還沒有廣泛應用。主要存在問題是:1.血糖濃度很低，用傳統的物理手段無法準確達到臨床的精度要求；2.目前無損的技術方法由于皮膚或其他干擾無法獲得血液的直接單一信息，一般是通過數學的處理方式來抽取相關信息，從而導致受到的干擾大，不夠穩定，測量不夠準確；3.個體的皮膚差異大而導致光譜差異大，沒有內部的標定參考指標。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種利用拉曼光譜無損檢測血糖的方法，提供一種新的方法:利用激光穿透皮膚，聚焦到血管中，獲取血液的拉曼光譜，利用葡萄糖的特征峰和血紅蛋白的特征峰來判斷血液中血糖的濃度。血紅蛋白的特征峰被作為內部標定指標，以克服皮膚和其他因素對信號的干擾以及信號大小變化的問題。從而可以準確的得到血糖濃度的數據。
[0004]為實現以上目的，本發明采取以下技`術方案:
[0005]本發明提供一種利用拉曼光譜無損測量皮膚中血糖的方法，包括以下步驟:
[0006]I)利用一束從半導體二極管出來的激光，透過干涉濾波片，引進到一個透鏡，然后聚焦到皮膚下；
[0007]2)調整聚焦的高度使得焦點在血液中。高度的調整方式可以用壓電陶瓷控制，也可以移動皮膚來實現，而合適焦點的判斷可以通過拉曼光譜來實現。如果出現較為單一的血液光譜，則認為是位置合適；
[0008]3)焦點激發出的拉曼光譜信號，經過陷波濾光片或帶通濾光片后被引入光譜儀中，光譜儀和CCD探測器相連接，通過CXD獲取血液等拉曼光譜信息；
[0009]4)將光譜數據中的葡萄糖特征峰和血紅蛋白特征峰抽取出來；
[0010]5)通過拉曼光譜所獲得的葡萄糖的特征峰(1125(3!^1)和血紅蛋白的特征峰(1549cm-1)強度相除得到葡萄糖峰的相對強度；
[0011]6)計算不同血糖濃度與葡萄糖峰相對強度得到相對強-濃度的關系曲線，此曲線作為血糖濃度定量測量的依據；
[0012]7)將未知濃度的血液拉曼光譜中的葡萄糖峰相對強度與相對強度-濃度的關系曲線進行對照，以得到血液中的葡萄糖濃度。
[0013]本發明的優點在于:1.利用激光直接聚焦到皮膚下的血液中，獲得較單純的血液光譜，這樣避免了原來通過采集皮膚的拉曼光譜所得到的光譜信息中成分復雜，很難區分光譜中的葡萄糖特征峰，而帶來的信噪比低，測量誤差大等缺點；2.利用光譜中的血紅蛋白特征峰作為內標，這樣可以克服不同皮膚組織和聚焦點帶來的信號強度漂移問題。3.本方法檢測到的葡萄糖相對強度與血糖值存在良好的線性關系，因此方法可以用于皮膚中的血糖濃度的定量檢測。
[0014]本發明的有益效果是:可以無損的測量生命體中的血糖含量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為進一步說明本發明的內容以及特點，一下結合附圖及實施例對本發明做一詳細的描述，其中:
[0016]圖1是本發明的系統光路結構圖。
[0017]圖1中1.半導體激光二極管，2.干涉濾波片，3.反射鏡，4.雙色鏡，5.反射鏡，
6.透鏡，7.載玻片，8.血管，9.帶通或全息濾波片，10.光譜儀，11.(XD，12.計算機。
[0018]圖2是從皮膚下的血管中所獲得的不同血糖濃度的拉曼光譜圖。
[0019]圖3是葡糖糖相對強度-濃度的關系曲線。
【具體實施方式】
[0020]以下為本發明的具體實施例子以及對比實施例可以進一步清楚地了解本發明，但是它們不是對本發明的限定:
[0021]具體實例
[0022]以下為采用本發明提供的方法來定量測量血糖濃度的實例。
[0023]從激光二極管I發出的激光經干涉濾波片2過濾后，經反射鏡3反射到雙色鏡4，雙色鏡4的作用是把激光反射出去，而高于激光波長的拉曼光譜則可以透過。雙色鏡4將激光反射到反射鏡5,反射鏡5則把激光引導透鏡6中,透鏡6將激光后穿過載玻片7和皮膚聚焦到血管中。在激光焦點激發出的拉曼光譜經過載玻片7、透鏡6，反射鏡5和雙色鏡4后，透過帶通(或陷波)濾光片9，進入光譜儀10，經光譜儀10分光后，在CXDll上成像。與CCDll相連接的計算機12把光譜數據讀出。計算機12讀出葡萄糖的光譜特征峰和血紅蛋白的特征峰。通過拉曼光譜所獲得的葡萄糖的特征峰(1125(3!^1)與血紅蛋白的特征峰(1549cm-1)強度相除得到葡萄糖峰的相對強度；計算不同血糖濃度與葡萄糖峰相對強度的比值得到相對強-濃度的關系曲線，此曲線作為血糖濃度定量測量的依據；將未知濃度的血液拉曼光譜中的葡萄糖峰相對強度與血糖相對強度-濃度的關系曲線進行對照，以得到血液中的葡萄糖濃度。
[0024]利用上述方法測試了 3個老鼠在不同時間的血糖濃度，并在測量光譜的同時利用血糖儀測試了老鼠同一時刻的血糖濃度，圖2:血管中不同血糖濃度血液的拉曼光譜圖，圖中可以觀察到1125CHT1的峰高隨血糖濃度的增加而增加。經分析，兩者成線性關系。如圖3所示。該實例的線性度達到0.91，平均誤差為5.7%。
[0025]以上所述，僅為本發明中的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可以輕易想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種利用拉曼光譜定量檢測血糖的無損方法，其特征在于，包括以下步驟: .1)利用一束從半導體二極管出來的激光，透過干涉濾波片，引進到一個透鏡，然后聚焦到皮膚下； .2)調整聚焦的高度使得焦點在血液中，高度的調整方式可以用壓電陶瓷控制，也可以移動皮膚來實現，而合適焦點的判斷可以通過拉曼光譜來實現。如果出現較為單一的血液光譜，則認為是位置合適； .3)焦點激發出的拉曼光譜信號，經過陷波濾光片或帶通濾光片后被引入光譜儀中，光譜儀和CCD探測器相連接，通過CCD獲取血液的拉曼光譜信息； .4)將光譜數據中的葡萄糖特征峰和血紅蛋白特征峰抽取出來； . 5)通過拉曼光譜所獲得的葡萄糖的特征峰(1125(3!^1)和血紅蛋白的特征峰(1549(3!^1)強度比例得到葡萄糖峰的相對強度； .6)計算不同血糖濃度與葡萄糖峰相對強度的比值得到相對強-濃度的關系曲線，此曲線作為血糖濃度定量測量的依據； .7)將未知濃度的血液拉曼光譜中的葡萄糖峰相對強度與血糖相對強度-濃度的關系曲線進行對照，以得到血液中的葡萄糖濃度。
2.根據權利要求1所述的直接獲取皮膚下血液的拉曼光譜，其特征在于，以步驟(2)所述的方法來獲取血液的拉曼光譜。
3.根據權利要求1所述的葡萄糖峰相對強度的獲取，其特征在于，以步驟(5)所述的方法來取得葡萄糖峰的相對強度。
4.根據權利要求1所述的定量測試血糖濃度的方法，其特征在于，以步驟(6)所述的相對強-濃度的關系曲線，該曲線為線性關系曲線。
【文檔編號】A61B5/1455GK103505221SQ201210217281
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月28日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】姚輝璐, 何碧娟, 黎永青, 紹敬偉, 林漫漫, 梁建平, 李雪 申請人:廣西科學院