【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及尿液血糖的自动分析领域，具体而言，涉及一种尿液血糖的自动分析方法和系统。
技术介绍
1、中国有3亿人患有糖尿病，每年以1千万人的速度在增加。此外，估计有上亿的20岁或以上的人患有糖尿病前期。然而，由于糖尿病前期症状不多，大多数人只有在病情严重时才认识到自己患有糖尿病。如果早期诊断，生活方式的改变可以减缓疾病的进展，防止对重要器官的损害。目前，消费者可以用尿检条或血糖仪自己检查血糖水平，但这些读数容易出错，不方便定期使用。这些方法侵入性强、繁琐，需要用户改变习惯以适应测试，因此不太被使用。需要一个自动的、不显眼的(如厕所内)家庭保健系统，该系统可以跟踪和预测健康指标趋势，如尿糖，以便对ii型糖尿病或糖尿病前期疾病进行预筛查。
2、但是传统方法依赖于每个测量结果对诊断具有足够准确性的期望。这是因为医生接触病人的机会有限，有时只能获得一个样本，进而无法频繁的重复测量通过平均数据来提高精度。因此我们对此做出改进，提出一种尿液血糖的自动分析方法和系统，展示了多样本数据趋势分析如何在信噪比远低于精确单点测量所需水平的情况下揭示准确的血糖趋势，这为医学诊断、健康跟踪以及解决未诊断疾病和疾病管理问题提供了新的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对目前存在的
技术介绍
提出的问题，为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种尿液血糖的自动分析系统，包括紧凑型nir光谱仪测量透射光谱、毫米的尿液样本收集槽、恒功率白炽光源，所述毫米的尿液样本收集槽安装
2、作为本专利技术优选的技术方案，所述紧凑型nir光谱仪测量透射光谱波长范围为1300nm至2500nm，将波数(cm-1)中的fft光谱转换为波长，并以16nm分辨率重新插值，通过测量过滤水的透过率，每两小时进行一次参考扫描，然后将样本扫描除以参考扫描，以获得标准化的透射光谱，并通过uncrambler x多变量数据分析。
3、作为本专利技术优选的技术方案，所述恒功率白炽光源照亮样品，并使用neospectrum(si-ware systems,cairo,egypt)的紧凑型nir光谱仪测量透射光谱。
4、作为本专利技术优选的技术方案，所述光束直径为0.5毫米，所述毫米的尿液样本收集槽保持在36℃±0.5℃的恒定温度下。
5、一种尿液血糖的自动分析方法，包括以下步骤：步骤一、精确的葡萄糖浓度由医疗实验室仪器(au480,beckman coulter,brea,ca)测量，其测量重复性规范为±2％，采用解算器中的偏最小二乘(pls)回归方法建立校准模型，预测验证数据，并对预测数据进行滤波以去除噪声，pls模型的相关系数为0.92；
6、步骤二、用pls模型验证的340个样本中的大多数都处于低血糖水平，在正常范围内(～20mg/dl)；
7、步骤三、将预测的葡萄糖与来自商业au480颜色变化化学分析仪器的参考测量值进行了比较，低浓度下的误差比其他方法要大因为本专利技术中使用的紧凑型光谱仪不是高端科学级仪器，而且我们的厕所用装置暴露于环境光、轻微温度外部变量尿液捕获槽中微量样品的变化和蒸发；
8、步骤四、对于高水平的葡萄糖，葡萄糖的光谱特征从光谱噪声中上升，并且预测的准确性提高，由于误差窗口在正常范围内较大，因此仅凭一个数据点很难预测用户的血糖水平是否在正常水平，因此，数字滤波器用于通过过滤来自多日收集的一系列用户样本的预测数据来去除噪声，由于测量误差的随机性，数字滤波是的，在使用中，通过重复测量单个样本来进行平均；
9、步骤五、通过按葡萄糖浓度升高的顺序(由au480测量)排列340个验证数据点来创建的，并将数据系列切割和拼接以生成4个感兴趣区域：分别为正常葡萄糖浓度，葡萄糖浓度的一个阶跃增加上升，葡萄糖浓度的一个阶跃下降，恢复到正常水平；
10、步骤六、阶跃增加发生在大第170个样本处，然后逐渐增加，这于服药的用户停止服药的情况，在第280个样本之后，葡萄糖水平下降回正常范围，这是用户开始有效治疗的典型表现，高血糖水平是通过具有临床相关准确性的单点测量来估计的。
11、作为本专利技术优选的技术方案，为了提高在低浓度下的信噪比，对预测数据应用了两个滤波器：卡尔曼滤波器和高斯滤波器，低血糖水平下的误差带rmsep；
12、rmsep由以下公式计算：
13、
14、其中n，和yi，ref分别表示样本总数、预测血糖水平和参考血糖水平。
15、作为本专利技术优选的技术方案，rmsep2替代rmsep，选择20mg/dl以下的参考数据为尿糖的正常浓度，滤波数据的rmsep低于未滤波数据的rmsep(高斯比58％，卡尔曼比70％)，stdev为从低葡萄糖水平中选择的前150个样本的标准偏差，过滤数据的stdev是未过滤数据的三倍，并对10个随机误差样本进行平均，得到预期的改善
16、作为本专利技术优选的技术方案，所述数字滤波器减少测量噪声对单个测量值的影响，对模拟血糖水平变化做出响应的趋势血糖水平，过滤数据的stdev提供了对过滤趋势化数据误差的估计，并根据需要调整过滤器，获得目标误差范围内的趋势测量值。
17、作为本专利技术优选的技术方案，所述卡尔曼滤波器和高斯滤波器获得接受的准确度，将葡萄糖分类在正常范围内，适应阶跃变化，并跟踪急剧上升和下降，通过过滤具有高随机测量误差的测量序列对潜在异常值的恢复力。
18、作为本专利技术优选的技术方案，所述卡尔曼滤波器和高斯滤波器响应无法准确解析尖峰或趋势的快速变化，显示不同窗口大小的高斯滤波数据，五个样本的窗口大小跟随尖峰在低浓度下会产生噪音，50个样本的窗口大小降低了低浓度下的误差，自适应滤波器调整以实现所需的特性分析多个滤波器的结果。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：在本专利技术的方案中：通过尿液捕捉槽、光源和分光计部署在马桶中。波长范围为1300nm至2500nm，将波数(cm-1)中的fft光谱转换为波长，并以16nm分辨率重新插值。通过测量过滤水的透过率，每两小时进行一次参考扫描，以经济高效的方式部署在用户的家庭或工作环境中时，频繁的重复测量可以通过平均数据来消除随机测量噪声，从而达到高精度。通过简约紧凑的传感器和重复收集的多个数据分析技术，实现高性价比的血糖水平的监测。
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1.一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，包括紧凑型NIR光谱仪测量透射光谱、毫米的尿液样本收集槽、恒功率白炽光源，所述毫米的尿液样本收集槽安装在马桶中并高于静止水位，所述紧凑型NIR光谱仪测量透射光谱通过测量光在所捕获尿液的1毫米路径长度上的透射而获得的光束横向于狭缝方向。
2.根据权利要求1所述的一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，所述紧凑型NIR光谱仪测量透射光谱波长范围为1300nm至2500nm，将波数中的FFT光谱转换为波长，并以16nm分辨率重新插值，通过测量过滤水的透过率，每两小时进行一次参考扫描，然后将样本扫描除以参考扫描，以获得标准化的透射光谱，并通过Uncrambler X多变量数据分析。
3.根据权利要求1所述的一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，所述恒功率白炽光源照亮样品，并使用NeoSpectrum(Si-Ware Systems,Cairo,Egypt)的紧凑型NIR光谱仪测量透射光谱。
4.根据权利要求1所述的一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，所述光束直径为0.5毫米，所述毫米的尿液样本收集槽保持
5.一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波器和所述高斯滤波器，低血糖水平下的误差带RMSEP；
7.根据权利要求6所述的一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，所述RMSEP用RMSEP2替代，选择20mg/dl以下的参考数据为尿糖的正常浓度，滤波数据的RMSEP低于未滤波数据的RMSEP(高斯比58％，卡尔曼比70％)，STDEV为从低葡萄糖水平中选择的前150个样本的标准偏差，过滤数据的STDEV是未过滤数据的三倍，并对10个随机误差样本进行平均，得到预期的改善
8.根据权利要求5所述的一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，所述数字滤波器减少测量噪声对单个测量值的影响，对模拟血糖水平变化做出响应的趋势血糖水平，过滤数据的STDEV提供了对过滤趋势化数据误差的估计，并根据需要调整过滤器，获得目标误差范围内的趋势测量值。
9.根据权利要求6所述的一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波器和高斯滤波器获得接受的准确度，将葡萄糖分类在正常范围内，适应阶跃变化，并跟踪急剧上升和下降，通过过滤具有高随机测量误差的测量序列对潜在异常值的恢复力。
10.根据权利要求9所述的一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波器和高斯滤波器响应无法准确解析尖峰或趋势的快速变化，显示不同窗口大小的高斯滤波数据，五个样本的窗口大小跟随尖峰在低浓度下会产生噪音，50个样本的窗口大小降低了低浓度下的误差，自适应滤波器调整以实现所需的特性分析多个滤波器的结果。
...【技术特征摘要】
1.一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，包括紧凑型nir光谱仪测量透射光谱、毫米的尿液样本收集槽、恒功率白炽光源，所述毫米的尿液样本收集槽安装在马桶中并高于静止水位，所述紧凑型nir光谱仪测量透射光谱通过测量光在所捕获尿液的1毫米路径长度上的透射而获得的光束横向于狭缝方向。
2.根据权利要求1所述的一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，所述紧凑型nir光谱仪测量透射光谱波长范围为1300nm至2500nm，将波数中的fft光谱转换为波长，并以16nm分辨率重新插值，通过测量过滤水的透过率，每两小时进行一次参考扫描，然后将样本扫描除以参考扫描，以获得标准化的透射光谱，并通过uncrambler x多变量数据分析。
3.根据权利要求1所述的一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，所述恒功率白炽光源照亮样品，并使用neospectrum(si-ware systems,cairo,egypt)的紧凑型nir光谱仪测量透射光谱。
4.根据权利要求1所述的一种尿液血糖的自动分析系统，其特征在于，所述光束直径为0.5毫米，所述毫米的尿液样本收集槽保持在36℃±0.5℃的恒定温度下。
5.一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种尿液血糖的自动分析方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波器和所述高斯滤波器，低血糖水平下的误差带rms...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾红松，郑晓英，
申请(专利权)人：台州艾智卫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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