自从汤姆-克莱曼发明第一台血糖检测仪以来，血糖仪经历了水洗式血糖检测仪、擦血式血糖检测仪、比色法血糖检测仪、电化学法血糖检测仪、微量采血以及多部位采血血糖仪。检测方法通常是有创或者微创的检测方法，给患者带来了痛苦和不便。随着科学技术的发展，血糖的检测技术不断的更新，无创检测是血糖检测仪的发展方向，它不仅可以避免糖尿病患者在传统检测血糖时刺破皮肤组织带来的痛苦，同时可以避免因采血而带来的交叉感染风险。利用近红外光谱分析方法研究无创血糖检测具有巨大的应用前景。近红外光谱无创血糖检测通常选取指尖部位，采用单一的波长进行数据采集与测量，然而单一波长检测会带来很大的误差。
据麦姆斯咨询报道，为了减少检测误差，湖北科技学院和中南民族大学的研究人员设计了4波长红外检测系统对手指指尖进行数据采集，并以静脉抽血血糖检测结果作为对照分析，为便携式的无创血糖检测仪设计与家庭化自我检测奠定基础。相关研究成果以“近红外光人体血糖无创检测系统设计”为题发表在《中南民族大学学报》上。
血糖检测硬件设计
该血糖检测系统的硬件系统设计如图1所示。该系统主要由稳压电源负责整个系统的电力供应；并且由4种波长的发光管以及TSL237组成的传感器阵列负责血糖信号的采集；采集到的信号将传输至STM32F103C8T6为核心的MCU进行数据的初步处理分析；接着，采用USART串口转USB串口负责将数据传送给PC端，同时蓝牙模块通过广播将数据传送到手机客户端；最后，手机客户端负责脉搏波形以及血糖浓度显示。
图1 硬件设计框图
系统样品及临床测试
该系统将检测到的数据传送至手机客户端，手机客户端通过网络传输至云端服务器进行数据存储分析，并将数据返回手机客户端，负责显示血糖相关数据。客户端APP主界面如图2所示。其中GLU框内显示的是实时血糖值，下方显示的是实时脉搏波。同时，MCU检测到的数据亦可以传送到PC端进行存储处理。
图2 手机客户端界面和硬件系统图
此外，研究人员利用制备的系统样机对不同人群进行了空腹检测，首先进行静脉抽血检测，与此同时在同样环境下进行系统样机检测。数据检测结果表明，该研究制备的系统样机检测的数据与静脉血糖浓度的数据相关性ρ=0.9442，并且与静脉血糖浓度的检测误差约9%。根据美国糖尿病协会（American Diabetes Association，ADA）的标准，血糖检测系统与大型生化检测仪的结果相比较，误差需控制在15%以内。因此，该系统基本达到了实验预期目标，仪器的性能总体比较好。
此外，该检测系统可以实现对个人血糖的检测、检查、筛查等功能，使血糖检测多样化、无创化，同时还可以进行心率以及血氧的检测。后期需要对该系统的稳定性做进一步研究，进行必要的遮光处理，以减少误差，提高精度。
总体而言，该研究设计的血糖检测系统能够绿色、无创地检测血糖、血氧以及心率等生理指标，并且检测过程无创伤、高速高效且成本低廉。
论文信息：
DOI：10.12130/znmdzk.20220210
