CN101138500A

CN101138500A - 基于能量守恒法的无创血糖检测仪

Info

Publication number: CN101138500A
Application number: CNA2007100356478A
Authority: CN
Inventors: 陈真诚; 朱健铭; 金星亮; 王弟亚
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2008-03-12

Abstract

本发明公开了一种基于能量守恒法的无创血糖检测仪，包括血糖检测传感器、信号调理电路、模拟滤波电路、放大电路、A/D转换器、通信电路、显示器、单片机、存储器、PC机、血氧检测模块，所述血糖检测传感器信号调理电路、模拟滤波电路、放大电路、A/D转换器依次串接，血糖检测传感器检测人体的生理量信号，该信号经过信号调理电路、模拟滤波电路和放大电路的预处理后，再由A/D转换器成数字信号送到单片机，再通过通信电路传送给PC机，PC机对检测数据进行处理，并完成血糖浓度的计算，并将计算结果进行显示。本发明通过检测手指表面的对流、辐射和蒸发散热量，局部组织的血流量和血氧饱和度等参数，实现了无疼痛、无感染、简单快速的血糖快速检测。

Description

基于能量守恒法的无创血糖检测仪

技术领域

本发明涉及一种依据能量守恒法无创检测血糖浓度的血糖检测仪。

背景技术

糖尿病是一种体内胰岛素相对或绝对不足及靶细胞对胰岛素敏感性降低，或胰岛素本身存在结构上的缺陷而引起的碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢紊乱的一种慢性疾病，其主要特点是高血糖、糖尿。临床上表现为多饮、多食、多尿和体重减少，可以使一些组织或器官发生形态结构改变和功能障碍，并发酮症酸中毒、肢体坏疽、多发性神经炎、失明和肾功能衰竭等。目前，糖尿病较为有效的控制治疗手段是通过频繁的检测和胰岛素注射来对血糖浓度进行严格控制，从而减少或减轻由糖尿病导致的长期并发症。因此定期的血糖检测对糖尿病患者意义重大。

目前血糖的检测方法可分为有创、微创和无创法。有创和微创血糖的检测方法都具有不同程度的组织侵入性，而目前短期内连续测量血糖成为一个普通的治疗糖尿病的手段，因此给病人带来痛苦，有感染的可能，病人会有惧怕心理，并且检测费用比较昂贵，因此使用有限。

而目前无创血糖检测技术根据介质一般可分为：电化学法和光学法。电化学法是利用人体表面的渗出液来间接检测血糖浓度，但使用成本较高，需经常更换昂贵的测头。由于组织或血浆中其它成份的影响，以及传感器对表皮的低穿透性，电化学传感器只能在有限的范围内使用。而光学法是利用血糖对光参数(光强、偏振角)的调制，实现对血糖浓度的测量。可按光的传播方向分为偏振式、后向散射式和透射式。比如红外光谱法、光声谱法、拉曼光谱法、偏振光旋光法、光散射法、毫米波检测法、颜色法、无线电阻抗法和超声法等，这些方法都是与光学法相关的。但是由于光容易受到外界因素的影响和干扰，个体影响因素相当大，导致测量结果的精度不高，因而到目前为止这些方法都是处于理论研究阶段，没有产品推出。

发明内容

为了解决血糖仪存在的上述技术问题，本发明提供一种无创伤、操作简单、检测速度快、准确度高的基于能量守恒法的无创血糖检测仪。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括血糖检测传感器、信号调理电路、模拟滤波电路、放大电路、A/D转换器、通信电路、显示器、单片机、存储器、PC机、血氧检测模块，所述血糖检测传感器信号调理电路、模拟滤波电路、放大电路、A/D转换器依次串接，血糖检测传感器检测人体的生理量信号，该信号经过信号调理电路、模拟滤波电路和放大电路的预处理后，再由A/D转换器成数字信号送到单片机，单片机将检测数据存入存储器并由显示器显示，同时通过通信电路传送给PC机，血氧检测模块检测血氧饱和度，直接检测出血氧饱和度和脉率的数值，并通过通信电路传送给PC机，PC机对检测数据进行处理，并完成血糖浓度的计算，并将计算结果进行显示。

本发明的技术效果在于：1)本发明可进行多参数检测。本发明可以一次性同步检测人体体温、人体指表湿度、相对湿度、人体辐射温度、人体血氧饱和度和人体脉率等参数。2)本发明可进行无创伤检测。本发明实现了无创伤检测血糖浓度值，只需把手指按规定的程序步骤放到无创血糖传感器上片刻，即可计算出其血糖浓度值。快速检测。3)本发明可以在180s内检测得到待测者的血糖浓度值。

本发明根据能量守恒法设计并实现血糖的无创检测，使糖尿病患者可以方便快速、无创伤、无感染的检测出血糖浓度值。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明中通信电路的电原理图。

图3为本发明中单片机的电原理图。

图4为本发明的检测结果相关系数图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括血糖检测传感器、信号调理电路、模拟滤波电路、放大电路、A/D转换器、通信电路、显示器、单片机、存储器、PC机、血氧检测模块，血糖检测传感器检测人体的生理量信号，该信号经过信号调理电路、模拟滤波电路和放大电路的预处理后，再由A/D转换器成数字信号送到单片机，单片机将检测数据存入存储器并由显示器显示，同时通过通信电路传送给PC机，血氧检测模块检测血氧饱和度，直接检测出血氧饱和度和脉率的数值，并通过通信电路传送给PC机，PC机对检测数据进行处理，并完成血糖浓度的计算，并将计算结果进行显示。

本发明的电原理图参见图2、图3。本发明的单片机采用MSP430F149芯片。主要功能是完成信号的A/D转换、传送以及整个仪器的控制。W-1是自锁开关，断开时P17接地(低电平)，闭合时P17接3.3V(高电平)，该开关可编程作为控制按钮使用。DS2是LED，它的亮灭由P37控制，采用灌电流方式，低电平时点亮，供调试程序时测试用。8路的传感器模拟信号经信号调理、模拟滤波、放大和电压跟随器后，进入单片机的ADC输入管脚P6.0-P6.7。JP8是两针排线插槽，1脚接9V电池的正极，2脚接负极。SW-2是一个六脚自锁开关，断开时，3脚与1脚相连(1，4，5，6脚均悬空)，闭合时2脚与3脚相连，即2脚接9V电源。C1是电源的去耦电容。LED0是电源指示。U6是AMS1117-5.0，它有3个引脚，1脚接地，3脚接电压输入，2脚是电压输出，图中所示为固定5V输出接法。在输出端接了一个大电容，主要作用是增强输出电压的稳定性。在2，3脚之间还接了保护二极管1N5817。U5组成的电路和U6相似。本发明的通信电路使用MAX232串行接口芯片。

本发明中的PC机主要完成数据处理和血糖浓度计算。通过流体力学的相关理论基础建立人体表面对流换热系数的数学模型；根据人体热平衡数学模型，计算出人体局部(手指)代谢率；根据已经改进的热清除法计算出人体局部(手指)血流速度；根据能量守恒法建立整体理论框架，血糖浓度是人体代谢率、人体血流速度、血氧饱和度、脉率的函数；通过数学多元线性回归分析建立人体血糖浓度的数学模型，计算出人体局部(手指)的血糖浓度值。

开始检测前，让待测人静坐，使呼吸平静并保持指面清洁；将右手中指夹在血氧探头上5-8秒后开始进行数据采集5-8秒；然后将右手拇指放在无创血糖传感器上采集数据90秒；再将右手拇指移开传感器，血氧模块测量继续进行30秒后检测结束。检测数据自动存入.dat文件，然后使用MATLAB调用数据并计算出血糖值，再将血糖值存入VB文件，VB调用文件中的血糖值，连同待测人信息录入数据库并显示在VB界面上。整个检测过程大约需要3分钟。

Claims

1.一种基于能量守恒法的无创血糖检测仪，特征在于：包括血糖检测传感器、信号调理电路、模拟滤波电路、放大电路、A/D转换器、通信电路、显示器、单片机、存储器、PC机、血氧检测模块，所述血糖检测传感器信号调理电路、模拟滤波电路、放大电路、A/D转换器依次串接，血糖检测传感器检测人体的生理量信号，该信号经过信号调理电路、模拟滤波电路和放大电路的预处理后，再由A/D转换器成数字信号送到单片机，单片机将检测数据存入存储器并由显示器显示，同时通过通信电路传送给PC机，血氧检测模块检测血氧饱和度，直接检测出血氧饱和度和脉率的数值，并通过通信电路传送给PC机，PC机对检测数据进行处理，并完成血糖浓度的计算，并将计算结果进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于能量守恒法的无创血糖检测仪，其特征在于：所述的单片机采用MSP430F149芯片。