自從湯姆-克萊曼發明第一臺血糖檢測儀以來，血糖儀經歷了水洗式血糖檢測儀、擦血式血糖檢測儀、比色法血糖檢測儀、電化學法血糖檢測儀、微量采血以及多部位采血血糖儀。檢測方法通常是有創或者微創的檢測方法，給患者帶來了痛苦和不便。隨著科學技術的發展，血糖的檢測技術不斷的更新，無創檢測是血糖檢測儀的發展方向，它不僅可以避免糖尿病患者在傳統檢測血糖時刺破皮膚組織帶來的痛苦，同時可以避免因采血而帶來的交叉感染風險。利用近紅外光譜分析方法研究無創血糖檢測具有巨大的應用前景。近紅外光譜無創血糖檢測通常選取指尖部位，采用單一的波長進行數據采集與測量，然而單一波長檢測會帶來很大的誤差。
據麥姆斯咨詢報道，為了減少檢測誤差，湖北科技學院和中南民族大學的研究人員設計了4波長紅外檢測系統對手指指尖進行數據采集，并以靜脈抽血血糖檢測結果作為對照分析，為便攜式的無創血糖檢測儀設計與家庭化自我檢測奠定基礎。相關研究成果以“近紅外光人體血糖無創檢測系統設計”為題發表在《中南民族大學學報》上。
血糖檢測硬件設計
該血糖檢測系統的硬件系統設計如圖1所示。該系統主要由穩壓電源負責整個系統的電力供應；并且由4種波長的發光管以及TSL237組成的傳感器陣列負責血糖信號的采集；采集到的信號將傳輸至STM32F103C8T6為核心的MCU進行數據的初步處理分析；接著，采用USART串口轉USB串口負責將數據傳送給PC端，同時藍牙模塊通過廣播將數據傳送到手機客戶端；最后，手機客戶端負責脈搏波形以及血糖濃度顯示。
圖1 硬件設計框圖
系統樣品及臨床測試
該系統將檢測到的數據傳送至手機客戶端，手機客戶端通過網絡傳輸至云端服務器進行數據存儲分析，并將數據返回手機客戶端，負責顯示血糖相關數據。客戶端APP主界面如圖2所示。其中GLU框內顯示的是實時血糖值，下方顯示的是實時脈搏波。同時，MCU檢測到的數據亦可以傳送到PC端進行存儲處理。
圖2 手機客戶端界面和硬件系統圖
此外，研究人員利用制備的系統樣機對不同人群進行了空腹檢測，首先進行靜脈抽血檢測，與此同時在同樣環境下進行系統樣機檢測。數據檢測結果表明，該研究制備的系統樣機檢測的數據與靜脈血糖濃度的數據相關性ρ=0.9442，并且與靜脈血糖濃度的檢測誤差約9%。根據美國糖尿病協會（American Diabetes Association，ADA）的標準，血糖檢測系統與大型生化檢測儀的結果相比較，誤差需控制在15%以內。因此，該系統基本達到了實驗預期目標，儀器的性能總體比較好。
此外，該檢測系統可以實現對個人血糖的檢測、檢查、篩查等功能，使血糖檢測多樣化、無創化，同時還可以進行心率以及血氧的檢測。后期需要對該系統的穩定性做進一步研究，進行必要的遮光處理，以減少誤差，提高精度。
總體而言，該研究設計的血糖檢測系統能夠綠色、無創地檢測血糖、血氧以及心率等生理指標，并且檢測過程無創傷、高速高效且成本低廉。
論文信息：
DOI：10.12130/znmdzk.20220210
