CN102258363B - 代谢热参数测量设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种代谢热参数测量设备和方法，包括耳孔湿度/温度探头、口腔温度探头、体表皮肤或腋下温度探头、环境温度/湿度探头、多路开关、信号放大器、A/D转换器、主控制器、存储单元、输入按键、显示单元和电源；多路开关分别与各探头和信号放大器连接；A/D转换器分别与信号放大器和主控制器连接；主控制器分别与存储单元、输入按键和显示单元连接，用于对检测数据进行分析处理，得出血糖值。本发明的代谢热参数测量设备通过同时测量受检者的核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数，以及同时测量并纪录各环境参数和生理参数，根据受检者目前的生理和病理状态选用相应的经验公式进行血糖值的计算，从而使得测出的代谢热和血糖值更为准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物发热参数的测量设备和方法。
背景技术
目前，国内外关于血糖的检测方法大多是有创性的，即需抽取患者血液后再采用葡萄糖氧化酶法测定。静脉全血，血浆或血清葡萄糖检测在医院进行，毛细管全血葡萄糖检测可用小型血糖仪由病人自测。为达到理想的血糖控制目标，一天内必须进行多次检测，至少包括三餐前，后和睡前。怀疑有夜间低血糖，还需加测。这类方法虽然准确率高，但也有不可避免的缺点。首先是每日多次反复抽血给病人带来很大的痛苦，其次是不论在医院或在家自检，都需昂贵的葡萄糖氧化酶试剂或试纸，所以检测费用会造成患者的较大经济负担。此外，在家自检还可能产生采血污染和细菌感染等问题。所以长期以来各国的科研机构和公司都在加紧开发无创式的血糖检测技术和设备。
采用光学方法直接检测皮肤毛细管全血中的血糖是目前最热门的研究方向。主要相关专利列举如下：韩国专利(15584/89，11241/90)，美国专利(08/479,164)，美国专利(08/634,849)，美国专利(60/103,883)，美国专利(60/384,609)，美国专利(10/372,004)，日本专利(403518/00)，日本专利(83587/2002)，中国专利(申请号01145153)，中国专利(申请号02146704)，中国专利(申请号200410034000)。这类专利提出的方法不外乎采用各种不同类型的光(如远红外线)照射人体某些部位(如皮肤和耳朵)，根据血糖浓度的不同，其反射光或透射光将出现差异，再用光电转换和数值分析技术将差异转换为血糖浓度值。这类方法必须解决的问题有：患者个体的差异，检测部位的差异和皮肤状态的差异造成的误差；测量的精度和可靠性；血中其它成份变化的影响；检测数据的处理等。
另外，美国专利(US5795305和US5924996)以及日本株式会社日立制作所提出了一系列通过检测皮肤温度来获取血糖的专利(2003-195455，2003-178619，2003-129020，2003-338580，2003-331857，2003-349792，2003-404677，2003-331857，2004-040493，2004-052072，2004-055391)涉及在不进行血液取样的条件下对生物活体内的葡萄糖浓度进行非入侵式测定的方法和设备。通过温度进行的非侵入式测量获得的血糖浓度需经血氧饱和度和血液流动体积进行校正，从而得到稳定的测量数据。这种血糖水平测量设备包括了三种测量装置：(1)热量测量装置用于测量多个体表温度，以获得用于与计算从体表耗散的热量有关的对流热传递的热量和辐射热传递的热量的信息；(2)血液流动体积测量装置用于获得测量点血液流动的状况；(3)血氧饱和度测量装置用于获得测量点血液氧含量的情况。
但是，发明人在实现本发明时发现现有技术存在以下问题：这类方法没有考虑各种影响体表温度测量准确性的因素，如环境温度，湿度，风速，衣着，传感器与皮肤的接触状况，皮肤厚度甚至肤色的影响。也没有考虑人体当前身体生理或病理状况(是否运动，基础代谢率差异，是否有发烧，甲亢，肝病等)的影响。所以仅仅用血液流动体积和氧含量来修正体表耗散热量是远远不够的。此外，各种参数之间的复杂关系，各类检测误差的累积效应和干扰因素的处理排除等都是该方法的难点所在。
发明内容
本发明要提供一种代谢热参数测量设备和方法，以克服现有技术中的上述缺陷。
为达到上述目的，本发明的一种代谢热参数测量设备，所述设备包括探头、信号输入电路、主控制器、存储单元、输入按键、显示单元和电源；
所述探头包括耳孔湿度/温度探头、口腔温度探头、体表皮肤或腋下温度探头和环境温度/湿度探头；
所述信号输入电路包括多路开关、信号放大器和A/D转换器；所述多路开关的输入端分别与所述耳孔湿度/温度探头、口腔温度探头、体表皮肤或腋下温度探头、环境温度/湿度探头连接，输出端与所述信号放大器的输入端连接；所述A/D转换器的输入端与所述信号放大器的输出端连接，输出端与所述主控制器连接；
所述存储单元与所述主控制器连接，用于存储检测数据和存储有检测程序和定量关系式；
所述输入按键与所述主控制器连接，用于输入控制命令、用于标定的有创检测血糖值和受检者类别；
所述显示单元与所述主控制器连接，用于对所述主控制器的输出信息进行显示；
所述主控制器用于根据所述存储单元存储的信息和所述输入按键的输入信息，对检测数据进行分析处理，得出血糖值；
所述电源用于为所述代谢热参数测量设备供电。
进一步，所述探头包括至少一个温度传感器及其外围的保护材料；所述温度传感器包括热电偶传感器、热敏电阻传感器、半导体PN结型传感器、石英晶体振荡测温传感器或热释电红外传感器，用于通过接触热传导、对流或/和辐射方式检测温度变化；
所述探头具有确定材质、确定结构确定热参数和确定初始温度；所述材质包括金属、陶瓷、塑料或其他材料类别；所述结构包括温度传感器在中心，保护材料在外层的筒状或柱状结构；所述热参数包括所述探头的整体热容量、比热和热传导能力；所述初始温度为所述探头在检测前的整体温度。
进一步，所述主控制器包括对应关系获取单元、辅助参数获取单元、分类单元、修正单元和血糖值获取单元，其中所述修正单元分别与所述辅助参数获取单元、分类单元和血糖值获取单元连接，所述对应关系获取单元分别与所述辅助参数获取单元和血糖值获取单元连接；
所述对应关系获取单元，用于获取受检者代谢热与血糖水平之间的对应关系；
所述辅助参数获取单元，用于获取受检者代谢热辅助参数；
所述分类单元，用于获取受检者目前的生理和病理状态，并对所述受检者进行分类；
所述修正单元，用于获取受检者的当前代谢热主参数，根据所述受检者所属的类别选用相应的经验公式，从所述当前代谢热主参数中逐一去除辅助参数的影响，得到修正后的当前代谢热主参数；
所述血糖值获取单元，用于将修正后的当前代谢热主参数与标定代谢热主参数进行比较，通过代谢热与血糖水平之间的对应关系，得出血糖值。
进一步，所述对应关系获取单元包括：
内在体温日节律确定子单元，用于确定受检者的内在体温日节律；
月节律波动值确定子单元，用于确定生育期妇女的月节律波动值；
标定代谢热主参数获取子单元，用于根据在特定部位、在确定的标准化时刻测量的代谢热综合参数，以及所述受检者的内在体温日节律和月节律波动值，获取标定代谢热主参数；
真实血糖值存储子单元，用于存储所述标准化时刻的真实血糖值；
比较子单元，用于比较所述标定代谢热主参数与真实血糖值，得到代谢热与血糖水平之间的对应关系。
进一步，所述辅助参数获取单元包括：
当前代谢热主参数获取子单元，用于根据在特定部位、在任意时刻测量的代谢热综合参数，以及所述受检者的内在体温日节律和月节律波动值，获取当前代谢热主参数；
比较子单元，用于比较所述当前代谢热主参数与标定代谢热主参数，求出差值作为代谢热辅助参数。
进一步，所述代谢热综合参数为核心体温参数或通过皮肤向外散发的热效应参数或核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数的组合；其组合方式为：首先统一单位，然后对两个参数进行加权求和。
进一步，所述核心体温参数包括核心速度参数或核心温度参数，所述核心速度参数为将探头放置于耳孔和/或口腔中测出的该探头受热升温时的速度；所述核心温度参数为将探头放于耳孔和/或口腔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度；
所述通过皮肤向外散发的热效应参数包括热效应速度参数或热效应温度参数，所述热效应速度参数为将探头放置于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头受热升温时的速度；所述热效应温度参数为将探头放于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度。
进一步，所述设备还包括探头加热/冷却单元，用于对所述探头进行加热和冷却，使所述探头达到预设的初始温度。
进一步，所述设备还包括声光提示/报警单元，用于当探头达到所需初始温度或者检测无效，以及血糖严重超过或低于平常值情况下，进行声光提示或报警。
一种代谢热参数的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、获取受检者代谢热与血糖水平之间的对应关系；
B、获取受检者代谢热辅助参数；
C、获取受检者目前的生理和病理状态，并对所述受检者进行分类；
D、获取受检者的当前代谢热主参数，根据所述受检者所属的类别选用相应的经验公式，从所述当前代谢热主参数中逐一去除辅助参数的影响，得到修正后的当前代谢热主参数；
E、将修正后的当前代谢热主参数与标定代谢热主参数进行比较，通过代谢热与血糖水平之间的对应关系，得出血糖值；
在所述步骤A中，具体包括：
A1、确定受检者的内在体温日节律；
A2、选择特定部位，至少在一个确定的标准化时刻，测量核心体温参数和/或通过皮肤向外散发的热效应参数，作为代谢热综合参数，且同时测量并纪录各环境参数和生理参数；
A3、从所述代谢热综合参数中去除受检者的内在体温日节律，获取至少一个标定代谢热主参数；
A4分别将各个标定代谢热主参数与对应标准化时刻的真实血糖值对比，得到代谢热与血糖水平之间的对应关系；
所述步骤A1具体包括：
A11、按照一般人群体温日节律规律，预先制定并保存统一的体温日节律曲线；
A12、测试受检者基础体温和其它时段下空腹状态的体温；
A13、用测出的体温替代原曲线上相应时刻的内在体温值；
A14、根据已修改的时间点体温，用通用插值法计算出原曲线上未修正时间点的体温值，用其替代原体温值，得到适合受检者的体温日节律曲线；
A15、多次重复步骤A12至A14，得到受检者的内在体温日节律；
在所述步骤B中，具体包括：
B1、在与所述步骤A2中相同的部位，在任意时刻测量代谢热综合参数；
B2、从所述代谢热综合参数中去除受检者的内在体温日节律，作为该时刻的当前代谢热主参数，同时测量各环境参数和生理参数；
B3、将步骤B2中的测量值与标准化时刻的测量值对比，分别求出差值，作为代谢热辅助参数；
在所述步骤A1和步骤A2之间，还包括步骤F：确定生育期妇女的月节律波动值；在所述步骤A3获取标定代谢热主参数中，还包括从所述代谢热综合参数中去除生育期妇女的月节律波动值；在所述步骤B2获取该时刻的当前代谢热主参数中，还包括从所述代谢热综合参数中去除生育期妇女的月节律波动值。
所述核心体温参数包括核心速度参数或核心温度参数，所述核心速度参数为将探头放置于耳孔和/或口腔中测出的该探头受热升温时的速度；所述核心温度参数为将探头放于耳孔和/或口腔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度；
所述通过皮肤向外散发的热效应参数包括热效应速度参数或热效应温度参数，所述热效应速度参数为将探头放置于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头受热升温时的速度；所述热效应温度参数为将探头放于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度；
所述步骤F具体包括：
F1、按照一般生育期妇女体温月节律规律，预先制定并保存统一的体温月节律曲线；
F2、在受检者月经开始后的半个周期内，测试该受检者的基础体温和其它时段空腹状态下的体温；
F3、用测出的体温替代原曲线上相应时刻的内在体温值；
F4、在后面的半个周期内，进行同样的测量和修正；
F5、根据已修改的时间点体温，用通用插值法计算出原曲线上未修正时间点的体温值，用其替代原体温值，得到适合受检者的月节律波动曲线；
F6、多次重复步骤F2至F5，得到生育期妇女的月节律波动值；
所述代谢热综合参数为核心体温参数或通过皮肤向外散发的热效应参数或核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数的组合；其组合方式为：首先统一单位，然后对两个参数进行加权求和。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
本发明的代谢热参数测量设备通过同时测量受检者的核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数，以及同时测量并纪录各环境参数和生理参数，根据受检者目前的生理和病理状态选用相应的经验公式进行血糖值的计算，从而使得测出的代谢热和血糖值更为准确可靠。
附图说明
图1为本发明实施例的一种代谢热参数测量设备的结构示意图；
图2为本发明实施例的主控制器的结构示意图；
图3为本发明实施例的一种代谢热参数测量方法的流程图；
图4为本发明实施例的获取受检者代谢热与血糖水平之间的对应关系的流程图；
图5为本发明实施例的获获取受检者代谢热辅助参数的流程图；
图6为本发明实施例的确定受检者的内在体温日节律的流程图；
图7为本发明实施例的确定生育期妇女的月节律波动值的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提出的代谢热参数测量方法可用于血糖的无创检测，其原理以机体代谢热与血糖浓度有正相关关系为基础。当血液中葡萄糖浓度升高时，有多方面的作用因素使得机体产热量增加。比如葡萄糖浓度升高使得扩散过程加速，组织细胞易于获得葡萄糖，其利用葡萄糖的代谢过程将加速，必然产生额外的热，因为热能是最低形式的能。又比如胰岛素的迅速分泌，促使各组织加速摄取和利用葡萄糖，其结果同样会产生额外的热能。这是生化作用为主的因素。如果能将某时刻机体的代谢热精确测出并标准化，就可能得到此时刻的血糖值。
但是，机体某时刻的代谢热效应有三种可能的模式：(1)机体核心体温(coretemperature)不变而皮肤温度升高，除了由呼出气体，排泄和分泌物带走很小一部分外，绝大部分代谢热是由身体表面发散到外环境中。(2)皮肤温度不变或降低而核心体温升高。除了由呼出气体，排泄和分泌物带走很小一部分外，绝大部分代谢热并不发散到外环境中。(3)核心体温和皮肤温度都升高。除了由呼出气体，排泄和分泌物带走很小部分外，一部分代谢热使得核心体温升高，另一部分代谢热由身体表面发散到外环境中。
在极端环境(低温，干燥或大风)或病理状态(机体不能正常散热)条件下，代谢热效应可能以第二种模式出现。在特别适合的环境条件(室温25℃左右，湿度30-60％，风速小)和完全正常的生理状况下，产热速度和散热速度基本一致，体温保持大致恒定。代谢热效应基本呈现第一模式。所以，包括前述美国和日本专利在内的大多数研究方法，是通过检测皮肤温度来测试向外散发的代谢热。但是，发明者的大量实验表明，在多数环境和生理病理条件下，真实的代谢热效应呈现的是第三种模式。
即便只采用第一种模式来测量代谢热，仍然有分多困难。人体体表温度(皮肤温)受环境和受检者自身多方面因素的严重影响，这是因为皮肤温与局部血流量密切相关。凡能影响皮肤血管舒张和收缩的因素均能改变皮肤温度。也就对血糖检测造成干扰。比如寒冷环境中，由于皮肤血管收缩，血流量减少，皮肤温随之下降，于是减少了体热散发。相反，炎热环境下，皮肤血管扩张，血流量增加，皮肤温因而上升，起到增强体热散发的作用。又比如情绪激动时，由于血管紧张度增大，血流量减小，皮肤温，尤其是手部的皮肤温会显著下降。实验表明，手指皮肤温度可由30℃骤降倒24℃。直到导致情绪激动的原因解除后，才逐渐恢复。再比如人体发烧时，皮肤温也会出现明显增加。
有各种克服干扰的措施和方法。现有的一些方法是在检测皮肤温的同时检测局部的血流量变化，以此反映环境因素的影响。同时又通过测量血氧饱和度来反映自身状态的影响，然后从两个方面来修正从皮肤温度检测得到的血糖值。表面上看，这种方法较为简单。但实际未必如此，这种方法涉及的检测部位是手指端。如前所述，指端皮肤温变化剧烈，受多种因素(环境温度，湿度，风速，肌肉运动，皮肤表面状态，汗液，潮湿程度等)影响。其次，血流量的精确测定难度甚大。上述专利采用一根金属杆去接触皮肤，测量热流从接触端传导到远端造成的温度增值。接触端皮肤部位的血流量越大，远端的温度增加就越高。这种方法比较粗燥，接触端的压力控制，环境温度对热流传导的影响等都不容易控制。另一方面，仅仅考虑血流量和血氧浓度的变化，并不能完全反映生理或病理状态的变化，这些变化却可能影响通过温度检测获得的血糖值。举例分析如下：
(1)人体发热时，血流量和血氧饱和度不一定有很大变化，但皮肤温明显升高，通过检测皮肤温获得的血糖值可能比实际值高很多。
(2)生理或病理性(甲亢，红细胞增多，白血病等)基础代谢率和基础体温均高于普通人群的受试者，由于T3和T4分泌过多和交感神经兴奋性增高，物质代谢快，使产热和散热明显增多，其餐后的葡萄糖氧化产热也较高。餐后测出的产热往往较实际值低。这是因为人体体温不能随意增高，为控制体温不超出正常范围，多余的热量将以辐射，传导，对流，皮肤水分蒸发，呼吸道水分蒸发，呼气，尿粪排泄等方式散发(后面几种形式散热比例很小)。上述高代谢异常的受试人群常感饥饿，食量大，不耐热，多汗，皮肤温暖潮湿。所以在各种散热形式中，他们的皮肤水分蒸发比一般人所占比例大得多。这种蒸发又分为不感蒸发和出汗两种，均受环境湿度影响。这类相变传热一般很难精确测定。绝非仅靠测量指端(见前述美国和日本专利)就可以获得(实际上手掌和脚趾的发汗常为精神性发汗，在体温调节中作用不大)。
(3)一般人的体温在一昼夜中，会有周期性的波动。清晨4-5时最低，下午4-5时最高。这种体温的日节律(circadian rhythm)只与地球自转周期相吻合，而与肌肉活动，耗氧量和进食等无因果关系，是一种内在的节律。它的波动也影响皮肤温的检测。(4)育龄期女性排卵后比排卵前的基础体温高约0.3-0.5℃，皮肤温也随之变化。但血流量和血氧浓度并没有这种月经周期律。
实施例一：
本发明实施例的一种代谢热参数测量设备的结构如图1所示，所述设备包括探头、信号输入电路、主控制器、存储单元、输入按键、显示单元和电源；所述探头包括耳孔湿度/温度探头、口腔温度探头、体表皮肤或腋下温度探头、环境温度/湿度探头；所述信号输入电路包括多路开关、信号放大器和A/D转换器；所述多路开关的输入端分别与所述耳孔湿度/温度探头、口腔温度探头、体表皮肤或腋下温度探头、环境温度/湿度探头连接，输出端与所述信号放大器的输入端连接；所述A/D转换器的输入端与所述信号放大器的输出端连接，输出端与所述主控制器连接；所述存储单元与所述主控制器连接，用于存储检测数据和存储有检测程序和定量关系式；所述输入按键与所述主控制器连接，用于输入控制命令、用于标定的有创检测血糖值和受检者类别；所述显示单元与所述主控制器连接，用于对所述主控制器的输出信息进行显示；所述主控制器用于根据所述存储单元存储的信息和所述输入按键的输入信息，对检测数据进行分析处理，得出血糖值；所述电源用于为所述代谢热参数测量设备供电。
所述探头包括至少一个温度传感器及其外围的保护材料；所述温度传感器包括热电偶传感器、热敏电阻传感器、半导体PN结型传感器、石英晶体振荡测温传感器或热释电红外传感器，用于通过接触热传导、对流或/和辐射方式检测温度变化；所述探头具有确定材质、确定结构确定热参数和确定初始温度；所述材质包括金属、陶瓷、塑料或其他材料类别；所述结构包括温度传感器在中心，保护材料在外层的筒状或柱状结构；所述热参数包括所述探头的整体热容量、比热和热传导能力；所述初始温度为所述探头在检测前的整体温度。
其中，所述主控制器的结构如图2所示，包括对应关系获取单元、辅助参数获取单元、分类单元、修正单元和血糖值获取单元，其中所述修正单元分别与所述辅助参数获取单元、分类单元和血糖值获取单元连接，所述对应关系获取单元分别与所述辅助参数获取单元和血糖值获取单元连接；所述对应关系获取单元，用于获取受检者代谢热与血糖水平之间的对应关系；所述辅助参数获取单元，用于获取受检者代谢热辅助参数；所述分类单元，用于获取受检者目前的生理和病理状态，并对所述受检者进行分类；所述修正单元，用于获取受检者的当前代谢热主参数，根据所述受检者所属的类别选用相应的经验公式，从所述当前代谢热主参数中逐一去除辅助参数的影响，得到修正后的当前代谢热主参数；所述血糖值获取单元，用于将修正后的当前代谢热主参数与标定代谢热主参数进行比较，通过代谢热与血糖水平之间的对应关系，得出血糖值。
所述对应关系获取单元包括：内在体温日节律确定子单元，用于确定受检者的内在体温日节律；月节律波动值确定子单元，用于确定生育期妇女的月节律波动值；标定代谢热主参数获取子单元，用于根据在特定部位、在确定的标准化时刻测量的代谢热综合参数，以及所述受检者的内在体温日节律和月节律波动值，获取标定代谢热主参数；真实血糖值存储子单元，用于存储所述标准化时刻的真实血糖值；比较子单元，用于比较所述标定代谢热主参数与真实血糖值，得到代谢热与血糖水平之间的对应关系。
所述辅助参数获取单元包括：当前代谢热主参数获取子单元，用于根据在特定部位、在任意时刻测量的代谢热综合参数，以及所述受检者的内在体温日节律和月节律波动值，获取当前代谢热主参数；比较子单元，用于比较所述当前代谢热主参数与标定代谢热主参数，求出差值作为代谢热辅助参数。
所述代谢热综合参数为核心体温参数或通过皮肤向外散发的热效应参数或核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数的组合；其组合方式为：首先统一单位，然后对两个参数进行加权求和。所述核心体温参数包括核心速度参数或核心温度参数，所述核心速度参数为将探头放置于耳孔和/或口腔中测出的该探头受热升温时的速度；所述核心温度参数为将探头放于耳孔和/或口腔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度；所述通过皮肤向外散发的热效应参数包括热效应速度参数或热效应温度参数，所述热效应速度参数为将探头放置于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头受热升温时的速度；所述热效应温度参数为将探头放于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度。
所述设备还包括探头加热/冷却单元，用于对所述探头进行加热和冷却，使所述探头达到预设的初始温度。
所述设备还包括声光提示/报警单元，用于当探头达到所需初始温度或者检测无效，以及血糖严重超过或低于平常值情况下，进行声光提示或报警。
下面对本发明的代谢热参数测量设备的各部件及使用方式进行具体说明：
1、代谢热检测探头：不论是红外型或是其它类型的传感器，代谢热检测探头包括至少一个温度传感器和其外围的保护材料。作为一个整体，该探头具有确定材质，确定结构，确定质量，确定形状，确定尺寸，确定热参数和确定初始温度。所说的“确定材质”，可以是金属，陶瓷，塑料或其他材料类别。所说的“确定结构”，是温度传感器在中心，保护材料在外层的筒状或柱状结构。所说的“确定热参数”是指该探头的整体热容量，比热和热传导能力等参数。在材质，结构，质量，形状和尺寸都确定之后，这些参数能基本固定。所说的“初始温度”是指该探头在正式检测前的整体温度。
所述的温度传感器是指能通过接触热传导，对流或/和辐射方式正确检测温度变化的仪器或部件。包括热电偶传感器，热敏电阻传感器，半导体PN结型传感器，石英晶体振荡测温传感器或热释电红外传感器等非接触传感器。对其性能的要求是：(1)精度不低于+/-0.1℃，分辨率不低于0.05℃。(2)对温度变化的响应时间短。(3)对被检测温度场的影响尽可能小(即探头的热容量越小越好)。(4)工作可靠，体积以小为好。
因接触热传导受探头与皮肤接触的紧密程度影响很大。如果标准化时刻和当前检测时刻，探头接触皮肤的压力不一致，就会出现较大误差。相反，对流和辐射换热不需接触皮肤，探头位置即使有少许差别，影响也很小。所以，放入耳孔或腋下的代谢热探头，其外层应为绝热性能良好的材料，探头中的金属部件不直接与皮肤接触，以减小整个传热过程中，接触热传导所占的比例。
2、体温检测探头：由于人体在36-37℃体温范围发出的红外波长(9-10μm)属于远红外范围，不宜采用近红外接收元件(如红外光敏二极管或三极管)组装。应采用热释电红外传感器等远红外部件组装成检测鼓膜温度的探头。
要求传感器的精度不低于+/-0.1℃，分辨率不低于0.05℃。
放入口腔或腋下的温度探头，应有较小的热容量，使之能尽快与口腔或腋窝内的环境达到热平衡，以节省检测时间。同时每次检测应对探头消毒或用灭菌无毒材料制成的外套保护，用一次换一次。
3、其他检测探头：环境温度探头采用常规环境温度检测技术，自制或购买传感器组装。放置于远离人体的仪器或连接导线上。可采用热敏电阻，温敏二极管，热电偶，热电阻或集成温度传感器等常规部件组装。要求精度不低于+/-0.1℃，分辨率不低于0.05℃。
环境湿度探头采用常规环境湿度检测技术，自制或购买传感器组装。放置于远离人体的仪器或连接导线上。湿度传感器可采用氯化锂薄膜，碳涂覆膜，硒蒸发膜，烧结陶瓷或集成温度传感器等常规部件组装。要求精度不低于+/-2％，分辨率不低于1％。
局部湿度检测探头同样采用常规环境湿度传感技术。探头的外形和尺寸应能适合于放入耳孔内。
血氧检测探头采用常规无创血氧饱和度检测技术，购买传感器组装。放置于仪器或连接导线上。要求传感器精度不低于+/-2％，分辨率不低于1％。检测范围30-99％。
脉搏检测探头采用常规脉搏传感技术，购买传感器组装。放置于仪器或连接导线上。采用无创的压电陶瓷或红外脉搏传感器。要求精度不低于+/-1/分钟。检测范围40-350次/分钟。
4、探头定位措施：如用耳孔检测代谢热，探头的深度和位置尽前后一致。故采取以下措施：
代谢热检测传感器和其外绝热保护层组装成为探头A。鼓膜温度传感器和耳孔局部湿度传感器组装在一个探头内，称为探头B。A和B两个探头通过金属或其他弹性材料做成的夹子相连接。使两探头各自放入一边耳孔(比如右耳放入A探头，左耳放入B探头)后，能在弹性夹的作用下，保持固定状态。夹子的弹力应足够大，以保证探头每次放入耳孔都能达到最底部，从而保证每次地放入深度基本一致。
两个探头的外形应根据人耳孔内部形状进行设计，使之放入耳孔后，在弹性夹的压力下，能与各自的耳孔相互严密配合，既形成基本密闭的内部空间，避免外部环境因素的干扰，也保证了探头在每次检测时的位置一致。
根据人群耳孔大小的不同，设计不同尺寸的多种型号探头，供受试者选用。
按照受试者耳孔的具体形状和尺寸，专门定制适合于受试者个人使用的个性化探头。
5、探头加热/冷却单元：代谢热检测探头需要根据当前环境温度和湿度预设初始温度，采用下面的几种方法可达到目的：
采用常规的加热/冷却技术。比如，在仪器中设置半导体器件，让探头接触该器件来加热或冷却到所需初始温度。如用美国KITSRUS公司的KIT66型127P-N结单元，外加电压13V，正向通电生热，反向通电降温。
如前所述，为提高探头初始温度的精确性，在仪器中只设加热器件来加热探头，先使其稍超过预设的初始温度，然后让探头离开加热器件，在空气中冷却到预设的初始温度。
6、声光提示/报警单元：当探头达到所需初始温度或者检测无效，以及血糖严重超过或低于平常值等情况下，仪器都需要发出声光提示或报警。电路可通过将蜂鸣器或LED发光管部件与单板机的INT0口连接来组成。上述部件都可以在市场上购买组装或请专业厂家制造。
7、使用本发明的代谢热参数测量设备进行血糖检测步骤如下：
(1)开机。
(2)仪器自检。
(3)时钟校准。
(4)输入个人信息(包括年龄，性别，体重，身高，近期空腹血糖值，近期餐后2小时血糖值，近期月经情况以及疾病状况)。
(5)探头预热。
(6)核心体温测量(除非感冒发热，一般不需要重新测量)，包括：a、清晨起床后的基础体温测量；b、午餐前的体温测量；c、晚餐前的体温测量；d、夜晚就寝前的体温测量。
(7)血糖标定(除非生病，换药，环境条件显著变化，一般不需要重新标定)。
(8)血糖检测。
(9)关机。
实施例二：
本发明按代谢热效应的第三种模式进行，即用代谢热测量探头同时测量核心体温和皮肤向外散发的热量效应(皮肤温或其它类似参数)，考虑两方面参数的综合效果，作为代谢热综合参数。当采用实施例一的代谢热参数测量设备时，本发明实施例的代谢热参数测量方法的流程如图3所示，所述方法包括以下步骤：
步骤s301，获取受检者代谢热与血糖水平之间的对应关系。
步骤s302，获获取受检者代谢热辅助参数。
步骤s303，获获取受检者目前的生理和病理状态，并对所述受检者进行分类。本实施例中，预先调查受检者目前的生理和病理状态(年龄，性别，体重，身高，近期空腹血糖值，近期餐后2小时血糖值，近期月经情况和疾病状况)，并按此进行人群分类。
步骤s304，获获取受检者的当前代谢热主参数，根据所述受检者所属的类别选用相应的经验公式，从所述当前代谢热主参数中逐一去除辅助参数的影响，得到修正后的当前代谢热主参数。
步骤s305，获将修正后的当前代谢热主参数与标定代谢热主参数进行比较，通过代谢热与血糖水平之间的对应关系，得出血糖值。
其中，本实施例的步骤s301中获取受检者代谢热与血糖水平之间的对应关系的流程如图4所述，包括以下步骤：
步骤s401，确定受检者的内在体温日节律。体温的日节律(或日周期率，circadianrhythm)是一种与地球自转周期基本吻合的内在生命规律，这种体温的起伏与肌肉活动，耗氧量，进食和精神状态等无因果关系。该体温为内在体温，内在体温在一天24小时中的低值(通常出现在凌晨)就是医学意义上的基础体温。这种内在体温与时间的关系为体温日节律曲线，设置体温日节律曲线的目的是为了从检测得到的代谢热参数中扣除这种内在的温度起伏，使测量结果更加准确可靠。
步骤s402，确定生育期妇女的月节律波动值。生育期妇女体温的规律变化是一种与月球周期比较吻合的内在生命规律(月经周期一般在28天左右)。这种体温的起伏与肌肉活动，耗氧量，进食和精神状态等无因果关系。这种体温也是指内在体温，表现为排卵后一段时间内(14天左右)的基础体温比排卵前高约0.3-0.6℃。因而这段时间内的体温日节律曲线也必须相应升高约0.3-0.6℃。本发明称这种附加的内在体温与时间的关系为体温月节律曲线。设置体温月节律曲线的目的是为了从代谢热参数中扣除这种内在的温度起伏，使测量结果更加准确可靠。
步骤s403，选择特定部位，至少在一个确定的标准化时刻，测量核心体温参数和/或通过皮肤向外散发的热效应参数，作为代谢热综合参数，且同时测量并纪录各环境参数和生理参数。本实施例中，选择特定部位(皮肤，腋下，耳孔和/或口腔)，至少在一个，最好是两个确定的标准化时刻(如清晨空腹和餐后两小时)，进行代谢热测量，同时测量并纪录各种环境参数(环境温度，环境湿度，耳孔局部湿度，风速和气压)和生理参数(脉搏和血氧饱和度)。
所述核心体温参数包括核心速度参数或核心温度参数，所述核心速度参数为将探头放置于耳孔和/或口腔中测出的该探头受热升温时的速度；所述核心温度参数为将探头放于耳孔和/或口腔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度。
所述通过皮肤向外散发的热效应参数包括热效应速度参数或热效应温度参数，所述热效应速度参数为将探头放置于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头受热升温时的速度；所述热效应温度参数为将探头放于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度。
所述代谢热综合参数为核心体温参数或通过皮肤向外散发的热效应参数或核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数的组合；其组合方式为：首先统一单位，然后对两个参数进行加权求和。
步骤s404，从所述代谢热综合参数中去除受检者的内在体温日节律和生育期妇女的月节律波动值，获取至少一个标定代谢热主参数。本实施例中，从测出的代谢热综合参数中扣除受检者的内在体温日节律和生育期妇女的月节律波动值后，得到至少一个，最好是两个标定代谢热主参数。
步骤s405，分别将各个标定代谢热主参数与对应标准化时刻的真实血糖值对比，得到代谢热与血糖水平之间的对应关系。
其中，本实施例的步骤s302中获获取受检者代谢热辅助参数的流程如图5所述，包括以下步骤：
步骤s501，在与所述步骤s403中相同的部位，在任意时刻测量代谢热综合参数。
步骤s502，从所述代谢热综合参数中去除受检者的内在体温日节律和生育期妇女的月节律波动值，作为该时刻的当前代谢热主参数，同时测量各环境参数和生理参数。
步骤s503，将步骤s502中的测量值与标准化时刻的测量值对比，分别求出差值，作为代谢热辅助参数。
其中，本实施例的步骤s401中确定受检者的内在体温日节律的流程如图6所述，包括以下步骤：
步骤s601，按照一般人群体温日节律规律，预先制定并保存统一的体温日节律曲线。本实施例中，按照一般人群体温日节律规律，预先制定统一的体温日节律曲线，并存入仪器。根据仪器时钟的精度，确定时间坐标的最小单位，比如分。按此曲线，可以得到一天内任一分钟时的一般人群内在体温平均值。
步骤s602，测试受检者基础体温和其它时段下空腹状态(比如三餐前，就寝前或上一次进餐4小时以后的任何时刻)的体温。
步骤s603，用测出的体温替代原曲线上相应时刻的内在体温值。
步骤s604，根据已修改的时间点体温，用通用插值法(如拉格朗日插值公式)计算出原曲线上未修正时间点的体温值，用其替代原体温值，得到适合受检者的体温日节律曲线。
步骤s605，多次重复步骤s602至s604，得到受检者的内在体温日节律。本实施例中以后每检测一次空腹血糖，都会得到一个检测时刻的体温值，用此值替代原曲线上相应时刻的体温值。用前述插值法进一步修改体温-时间曲线，不断重复该过程，使曲线越来越接近受检者本身的内在体温变化规律。
其中，本实施例的步骤s402中确定生育期妇女的月节律波动值的流程如图7所述，包括以下步骤：
步骤s701，按照一般生育期妇女体温月节律规律，预先制定并保存统一的体温月节律曲线。本实施例中，按照一般生育期妇女体温月节律规律，预先制定统一的体温月节律曲线，并存入仪器。根据仪器时钟精度，确定时间坐标的最小单位，比如分。按此曲线，可以得到一个月内任一天任一分钟时的一般生育期妇女的内在体温平均值。
步骤s702，在受检者月经开始后的半个周期内，测试该受检者的基础体温和其它时段空腹状态下的体温。本实施例中，要求仪器使用者掌握自己月经的大致规律(比如月经周期的天数)。在月经开始后的半个周期(低温期)内，测试自己的基础体温和空腹状态(比如三餐前，就寝前或上一次进餐4小时以后的任何时刻)的体温。
步骤s703，用测出的体温替代原曲线上相应时刻的内在体温值。
步骤s704，在后面的半个周期(高温期)内，进行同样的测量和修正。
步骤s705，根据已修改的时间点体温，用通用插值法(如拉格朗日插值公式)计算出原曲线上未修正时间点的体温值，用其替代原体温值，得到适合受检者的月节律波动曲线。与其他人群不同的是，这种曲线是按月经周期有所改变的。即前一半周期内，每天的体温日节律曲线要低于后一半周期。
步骤s706，多次重复步骤s702至s705，得到生育期妇女的月节律波动值。本实施例中以后每检测一次空腹血糖，都会得到一个检测时刻的体温值，用此值替代原曲线上相应日子相应时刻的体温值。用前述插值法进一步修改体温-时间曲线，不断重复该过程，使曲线越来越接近受检者本身的内在体温变化规律。
本发明在进行血糖测量时应注意的问题及具体实现方式如下：
1、本发明选择血糖检测部位的原则是：该部位受环境和自身因素的干扰应尽可能小，而代谢产热效应尽可能大。为此，选定身体表面皮肤，腋下，耳孔和/或口腔作为检测部位。口腔检测比皮肤，耳孔和腋下受环境因素(温度，湿度和风速)的影响更小，且更接近身体核心，故作为核心体温的检测部位。表面皮肤和腋下可作为皮肤散发代谢热的测量部位。耳孔是介于核心体温和皮肤温之间的检测部位，其特点是：(1)人体体表各部分的皮肤温度差别极大。环境温度为23℃时，足部皮肤温为27℃，手部为30℃，额部为33-34℃。只有在环境温度超过32℃后，皮肤温的部位差才减小。寒冷环境中，随气温下降，手，足的皮肤温下降最明显，所有裸露部位中，头部皮肤温变动最小。耳孔位于头部，其温度受环境温度变化的影响相对较小。(2)脑重量只占体重的2％左右。但在安静状态下，约有13％的循环血量进入脑循环系统，说明脑组织代谢水平非常高。其耗氧量为肌肉组织的20倍。但据测定，睡眠和活跃的精神状态下，脑中葡萄糖的代谢率几乎没有差别，集中思考问题时，产热量的增加也不超过4％。说明靠近大脑的耳孔处，代谢产热效应大，且受脑组织本身状况影响较小。(3)大量实验文献表明，鼓膜温度的变化大致与下丘脑温度的变化成正比，生理实验中常用鼓膜温度作为大脑组织温度的替代指标。(4)将检测探头外形按人耳孔形状设计，使探头进入耳孔后，在耳内形成一个局部密闭的空间，外界环境因素(低温，风速和湿度)的干扰能得到一定程度的消除。(5)口腔和腋下的操作不如耳孔方便。而且耳孔可长时间放置探头，进行24小时监测。
本发明采用耳孔，腋下和/或其它身体表面部位进行散发到体外的代谢热测量。采用耳孔或/和口腔进行导致核心体温升高的代谢热测量。
2、本发明对代谢热参数进行测量的具体内容包括：
(1)参数形式
本发明中的代谢热参数并不是直接的热量或热流，而是两类间接的物理量。
a、具有确定材质，确定结构，确定质量，确定形状，确定尺寸，确定热参数和确定初始温度的探头，受机体加热时，其温度升高的速度参数。该参数可以是升温速度，一定时间内温度的增加值或一定温度增加所需的时间。
b、具有确定材质，确定结构，确定质量，确定形状，确定尺寸，确定热参数和确定初始温度的温度传感器，在表面皮肤，耳孔，口腔或腋窝与周围机体达到热平衡后显示的温度，近似于此时医学意义上的皮肤温度，鼓膜温度，口腔温度或腋窝温度。
(2)采集方式
相应于上述两类间接物理量，有两种采集方式。一是将具有确定材质，确定结构，确定质量，确定形状，确定尺寸，确定热参数和确定初始温度的探头放置于表面皮肤，耳孔，口腔或腋窝，测出该探头受热升温的速度参数。另一种是将具有确定材质，确定结构，确定质量，确定形状，确定尺寸，确定热参数和确定初始温度的探头放在表面皮肤，耳孔，口腔(舌下)或腋窝，测量达到热平衡时的温度。
(3)温度传感器类型
代谢热测量探头可以采用两类温度传感器制造。一类是红外温度传感器，可用于皮肤温度，耳孔鼓膜温度或腋窝温度检测。另一类是用其它类型的温度传感器(热敏电阻，温敏二极管，热电偶，热电阻或集成温度传感器等)。用于放入口腔的测量探头。
(4)探头初始温度的确定原则
a、不论外部环境条件如何，代谢热检测探头的初始温度不高于35℃。
b、探头的初始温度取决于环境温度和湿度，环境温度和湿度越高，初时温度设置得越高，反之亦反。
c、预设的初始温度值可以通过经验公式t0＝f(th，ph)计算，其中th和ph分别代表环境温度和湿度。也可以通过预设于仪器内的环境温度，湿度和初始温度之间的对照表，查出某环境温度和湿度下的初始温度。
3、环境参数测量
(1)环境温度的检测方式及对代谢热参数值的影响
a、传感器应安放在离受试者和室内热源一定距离的位置，避免人体发热和其它热源对传感器的影响。
b、环境温度升高，体热散发必然增强，而血糖并不随环境温度的升高而升高，根据人体散热测出的代谢热参数值就较实际值偏大。所以，如环境温度比标定时的温度高，就应向下修正代谢热参数值。本发明采用根据环境温度和湿度确定代谢热探头初始温度的方法，能修正一部分影响。此外，还根据当前环境温度与标定时环境温度之差，在计算公式中作进一步修正。
c、考虑在环境温度很低(接近0℃)和很高(高于35℃)的情况下，人体会发生寒战或大量出汗，将严重影响到代谢热的正常检测，采用上述方法已难于将偏离值修正到应有的准确度。所以对环境温度的适用范围有明确规定。比如从5℃到30℃。超出该范围，仪器将自动显示检测无效的信号。
(2)环境湿度的检测方式及对血糖值的影响
a、传感器应安放在离受试者和潮湿空气源(如加湿器)一定距离的位置，避免人体发汗和潮湿空气源对传感器的影响。
b、环境湿度升高，蒸发形式的散热受阻，皮肤温度，包括耳孔的温度均会升高，导致测出的血糖值较实际值偏大。所以当前环境湿度比标准时刻高，就应向下修正代谢热参数值。本发明采用根据环境温度和湿度确定代谢热探头初始温度的方法，能修正一部分影响。此外，本发明还根据当前环境湿度与标定时环境湿度之差，在计算公式中作修正。
c、考虑在环境相对湿度很低(接近0％)和很高(接近100％)的情况下，蒸发散热效应急剧变化，会严重影响代谢热的正常检测，采用上述方法已难于将偏离值修正到应有的准确度。所以对环境湿度的适用范围有明确规定。比如从5％到95％。超出该范围，仪器将自动显示检测无效的信号。
(3)耳孔局部湿度的检测方式及对代谢热参数值的影响
a、耳孔内的局部湿度受两个方面的共同作用。一是外界的环境湿度，一是耳孔皮肤汗液的蒸发。所以测量出的耳孔湿度减掉外界的环境湿度，其差值就代表了皮肤汗液的蒸发速率。差值越大，蒸发越快，皮肤温度就越低，所以如果当前耳孔湿度差高于标准时刻，应向上修正代谢热参数值。本发明根据当前耳孔湿度差与标定时之差，在计算公式中作修正。
b、与环境相对湿度的检测一样。但传感器要求体积很小，安装在鼓膜温度传感器附近。当耳孔相对湿度超过95％时，仪器将自动显示此次检测无效。
(4)环境风速的检测方式及对血糖值的影响
a、环境风速越大，蒸发越快，皮肤温度，包括耳孔的温度均会下降，导致测出的血糖值较实际值偏小。所以如果当前风速高于标准时刻，应向上修正血糖值。本发明根据当前环境风速与标定时环境风速之差，在计算公式中作修正。
b、考虑在环境风速很高(如大于10m/s)的情况下，蒸发散热效应急剧变化，会严重影响血糖的正常检测，采用上述方法已难于将偏离值修正到应有的准确度。所以对环境风速的适用范围有明确规定。超出该范围，仪器将自动显示检测无效的信号。
(5)气压的检测方式及对血糖值的影响
a、环境气压降低，血氧将下降，代谢速率减慢，产热减少，测出的血糖值较实际值将偏小。所以如果当前时刻的气压低于标准时刻，应向上修正血糖值。本发明根据当前环境气压与标定时环境气压之差，在计算公式中作修正。
b、考虑在环境气压很低(如低于2/3海平面大气压)的情况下，血氧急剧变化，会严重影响血糖的正常检测，采用上述方法已难于将偏离值修正到应有的准确度。所以对环境气压的适用范围有明确规定。超出该范围，仪器将自动显示检测无效的信号。
4、生理参数测量
(1)当前体温的预警作用
当前体温(鼓膜温度，口腔温度或腋窝温度)是作为代谢热参数形式之一。但当前体温检测还可以发现异常状况，及时排除干扰。比如在某空腹状态下检测血糖时，测出的鼓膜温度明显高出正常体温日节律曲线上的对应值，而测出的环境温度和湿度均正常，血氧变化也不大，但脉搏加快很多，就应考虑是否之前有激烈运动或洗热水澡，是否有感冒发热，是否饮用高浓度酒精饮料或进食辛辣食物，影响了检测结果。在鼓膜温度偏离正常体温日节律曲线过多(如低于1℃或高于1℃)的情况下，人体身体状态已经不正常，会严重影响血糖的检测，采用上述方法已难于将偏离值修正到应有的准确度。所以规定超出该范围，仪器将自动显示检测无效的信号。
(2)血氧的检测方式及对血糖值的影响
a、传感器检测部位是手指，应避免手指发汗和污物对传感器的影响。
b、血氧下降，代谢速率减慢，产热减少，但血糖不随血氧降低而下降，测出的血糖值较实际值将偏小。所以应根据当前血氧与标定时的血氧浓度之差向上修正血糖值。
除有呼吸功能障碍的气管，肺或心脏疾病患者外，一般人群的血氧变化较小。慢性支气管炎，肺气肿和支气管哮喘均可能出现气道阻塞。称为慢性阻塞性肺病(COPD)。急性或重度的COPD，血氧饱和度会降到90％以下。中度急性哮喘发作时，血氧在91-95％的范围，轻度的COPD，血氧一般大于95％。病人吸氧后，血氧在短时内明显升高。相对于体温等其他影响因素，血氧变化对血糖准确性的影响较小。
c、考虑在血氧饱和度很低(如小于90％)和很高(如接近100％)的情况下，人体身体状态已经不正常(重度COPD或过度吸氧)，会严重影响血糖的检测，采用上述方法已难于将偏离值修正到应有的准确度。所以对血氧的适宜范围有明确规定。超出该范围(如低于90％或高于99％)，仪器将自动显示检测无效的信号。
(3)脉搏的检测方式及对血糖值的影响
a、传感器检测部位是手指，应避免手指发汗和污物对传感器的影响。
b、每分钟脉搏数越高，血液流量越大，代谢热就越高，但血糖与脉搏没有必然联系，根据人体散热测出的血糖值就较实际值偏大。所以当前每分钟脉搏数超出血糖标定时的脉搏数是需向下修正血糖值。
c、如当前脉搏明显高于标定时的脉搏(比如已超过100％)，表明受试者生理或心理状态有较大变化(如激烈运动，感冒发烧，受严重刺激，精神紧张，恐惧等)，可能影响血糖检测。所以同样也对脉搏的适宜范围有明确规定。超出该范围(如当前每分钟的脉搏数超过血糖标定时的脉搏数100％，或者任何时候，每分钟脉搏数大于一定值，如150次)，仪器将自动判断检测无效。
5、基础体温和基础代谢率的测定和计算
(1)测定基础体温和基础代谢率的目的是鉴别受试者当前与代谢相关的身体状况，通过归类和选择合适的修正公式以排除自身生理或病理方面的各种干扰。
(2)一般情况下，基础体温和基础代谢率随年龄增大而渐减。男性比女性稍高。但只要检测条件不变，同一人在不同时日的基础体温和基础代谢率相差很小。
(3)如前所述，育龄期女性的基础体温有月经周期规律。
(4)基础体温和基础代谢率的检测条件是：清晨未进餐之前(12-14小时前最好素食)，静卧半小时以上，排除精神紧张因素，室温保持在18-25℃之间。
(5)用放入耳孔，口腔或腋下的温度传感探头测试此时的鼓膜，口腔或腋下温度，作为基础体温。一般人群通过鼓膜测出的基础体温容易通过文献查找。正常范围为36-37.4℃。女性平均比男性高0.3℃。如超过此范围，表明可能出现病理性变化。测出的基础体温将自动存入仪器。
(6)同时将具有确定材质，确定结构，确定质量，确定形状和尺寸，确定热参数和确定初始温度t0的温度传感检测探头放入另一耳孔，口腔或腋下，测量该探头在此后的某一固定时间段(如1分钟)内，温度的升高值Δt。并按下式计算基础代谢率：
Q＝60λcΔt/(μL+vP-κ)
上式中各参数意义如下。λ：比例系数；c：探头比热；Δt：探头在插入耳孔后1分钟内的温度增加(℃)；L：受试者身高(m)；P：受试者体重(kg)；μ：比例系数(对于中国人约为0.0061)；v：比例系数(对于中国人约为0.0128)；κ：常数(对于中国人约为0.1529)
(7)受试者代谢水平的衡量。将测出的基础代谢率与正常人群的平均基础代谢率相比，以衡量受试者的代谢水平。正常人群的平均基础代谢率容易从文献查出，比如中国人种的平均值按年龄和性别的平均基础代谢率如表1所示：
表1
| 年龄 | 11-15 | 16-17 | 18-19 | 20-30 | 31-40 | 41-50 | 51以上 |
| 男性 | 46.7 | 46.2 | 39.7 | 37.7 | 37.9 | 35.8 | 35.6 |
| 女性 | 41.2 | 43.4 | 36.8 | 35.0 | 35.1 | 34.0 | 33.1 |
按下式计算受试者基础代谢率超出正常人群平均值的百分比：
F＝[(Q-B)/B]100％
上式中参数意义是：Q：受试者基础代谢率；B：根据受试者人种，性别和年龄段查出的正常基础代谢率。一般-15％≤F≤15％属正常范围。F超过正常值+/-20％可能为病态变化。比如，甲状腺功能不足，F通常低于正常20-40％；甲状腺功能亢进会高于正常值25-80％。糖尿病，红细胞增多，白血病及伴有呼吸困难的心脏病，也会出现基础代谢率增高。而肾病综合症，阿狄森氏病，肾上腺皮质和脑下垂体功能减低以及病理性饥饿时，F将低于正常值范围。
6、受检者生理和病理状态调查
为了进一步排除受试者自身生理或病理因素的干扰，在使用本发明之前，将首先了解受试者的基本生理或病理状态，然后根据他/她的生理或病理状况，归入一定的类别，选择不同的经验公式，使之更接近真实代谢热值。这种方法称为个性化的检测模式。本发明采取下列措施和步骤了解受试者自身生理或病理状况：
(1)通过测定受试者的基础体温和基础代谢率，了解与代谢相关的生理或病理状况。
(2)通过在仪器界面上设置一系列需要回答的问题，包括年龄，性别，体重，身高，近期空腹血糖值，近期餐后2小时血糖值，近期月经情况(周期长短，前一次月经开始的时间)以及是否有某些特别的疾病来进一步了解受试者的生理或病理状况。这些疾病是：
1)长期低烧slight fever for a long time
2)甲亢hyperthyroidism
3)白血病leukemia
4)皮质醇增多症hypercortisolism
5)恶性淋巴瘤malignant lymphoma
6)胰腺病变(胰腺炎pancreatitis，胰腺癌pancreatic cancer，胰高血糖素瘤glucagonoma of pancreas，胰切除pancreatectomy)
7)红细胞增多症erythromatosis
8)脑垂体功能亢进hyperpituitarism
9)先天性风疹，感染巨细胞病毒
10)肾上腺皮质功能亢进hyperadrenocorticism
11)重症肝炎severehepatitis，肝硬化cirrhosis，肝癌livercancer
12)胰岛素过多hyperinsulinism(胰岛β细胞增生hyperplasiaofpancreaticisletβcell，胰岛素瘤insulinoma)
13)肾上腺皮质功能减低adrenocorticalfailureordyscorticism
14)脑垂体功能减低hypopituitarism
15)酒精中毒alcoholism
16)长期营养不良malnutritionforalongtime
17)慢性阻塞性肺病chronicobstructivepulmonarydisease(慢性支气管炎chronicbronchitis，肺气肿pulmonaryemphyaema)
18)是否怀孕Areyoupregnantnow
19)是否正在服用下列药物Doyoutakethefollowingmedicine(噻嗪类利尿药thiazinediuretic，避孕药oralcontraceptives，大剂量激素largedosehormone)。
7、受试者分类原则
根据了解到的受试者血糖水平，基础体温和基础代谢率，以及生理或病理状况，分为七大类(14个小类)，分别采用不同的血糖计算公式。
第一大类
(1)正常人群：
-----空腹血糖(静脉血浆)在3.9-6.1mmol/L之间
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)在7.8-11.1mmol/L之间
-----基础体温BBTs(鼓膜)在36-37℃之间
-----代谢水平范围：-10％≤F≤10％
-----个人健康分类标准：前述19个有关个人健康问题的回答均是否定
(2)代谢率偏低的正常人群
-----空腹血糖(静脉血浆)在3.9-6.1mmol/L之间
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)在7.8-11.1mmol/L之间
-----基础体温BBTs(鼓膜)在35.5-36.0℃之间
-----代谢水平范围：-20％≤F≤-10％
-----个人健康分类标准：前述19个有关个人健康问题的回答均是否定
(3)单纯耐糖量减低人群
-----空腹血糖(静脉血浆)在6.1-7.0mmol/L之间
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)在7.8-11.1mmol/L之间
-----基础体温BBTs(鼓膜)在36.5-37.5℃之间
-----代谢水平范围：15％≤F≤25％
-----个人健康分类标准：前述19个有关个人健康问题的回答均是否定
第二大类
(4)代谢率偏高的正常人群
-----空腹血糖(静脉血浆)在3.9-6.1mmol/L之间
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)在7.8-11.1mmol/L之间
-----基础体温BBTs(鼓膜)在37.0-37.5℃之间
-----代谢水平范围：10％≤F≤20％
-----个人健康分类标准：前述19个有关个人健康问题的回答均是否定
(5)单纯糖尿病人群
-----空腹血糖(静脉血浆)≥7.0mmol/L
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)≥11.1mmol/L
-----基础体温BBTs(鼓膜)在36.5-37.5℃之间
-----代谢率水平范围：15％≤F≤40％
-----个人健康分类标准：前述19个有关个人健康问题的回答均是否定
(6)妊娠糖尿病(GDM)人群
-----空腹血糖(静脉血浆)≥7.0mmol/L
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)≥11.1mmol/L
-----基础体温BBTs(鼓膜)在36.5-37.5℃之间
-----代谢率水平范围：15％≤F≤40％
-----个人健康分类标准：前述19个有关个人健康问题除第18个外，其余问题回答“不是”。
第三大类
(7)单纯代谢率异常增高人群
-----空腹血糖(静脉血浆)在3.9-6.1mmol/L之间
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)在7.8-11.1mmol/L之间
-----基础体温BBTs(鼓膜)在37.0-37.5℃之间
-----代谢水平范围：20％＜F
-----个人健康分类标准：前述有关个人健康问题中，从第1到第10，至少有一个问题回答“是”，其余回答“不是”
(8)复合型糖尿病人群
-----空腹血糖(静脉血浆)≥7.0mmol/L
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)≥11.1mmol/L
-----基础体温BBTs(鼓膜)在36.5-37.5℃之间
-----代谢水平范围：25％≤F
-----个人健康分类标准：前述有关个人健康问题中，从第1到第10，至少有一个问题回答“是”，其余回答“不是”
(9)糖尿病，甲亢合并妊娠人群
-----空腹血糖(静脉血浆)≥7.0mmol/L
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)≥11.1mmol/L
-----基础体温BBTs(鼓膜)在36.5-37.5℃之间
-----代谢水平范围：25％≤F
-----个人健康分类标准：前述有关个人健康问题中，从第1到第10，至少有一个问题回答“是”，第18个问题也回答“是”，其余回答“不是”
第四大类
(10)单纯代谢率异常降低人群
-----空腹血糖(静脉血浆)在3.9-6.1mmol/L之间
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)在7.8-11.1mmol/L之间
-----基础体温BBTs(鼓膜)在35.5-36.0℃之间
-----代谢水平范围：F＜-20％
-----个人健康分类标准：前述有关个人健康问题中，从第12到第16，至少有一个问题回答“是”，其余回答“不是”
(11)低血糖人群(第9类)
-----空腹血糖(静脉血浆)：＜3.9mmol/L
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)：＜7.8mmol/L
-----基础体温BBTs(鼓膜)在35.5-36.0℃之间
-----代谢水平范围：F≤-10％
-----个人健康分类标准：前述有关个人健康问题中，从第12到第16，至少有一个问题回答“是”，其余回答“不是”
第五大类
(12)严重肝病导致血糖异常增高人群
-----空腹血糖(静脉血浆)：≥7.0mmol/L
-----餐后2小时血糖(静脉血浆)：≥11.1mmol/L
-----基础体温BBTs(鼓膜)在35.5-37.5℃之间
-----代谢水平范围：-10％≤F≤20％
-----个人健康分类标准：前述有关问题中，第11问题回答“是”。
第六大类
(13)慢性阻塞性肺病(COPD)人群
-----个人健康分类标准：前述有关问题中，第17问题回答“是”。
第七大类
(14)不适合检测的特别人群
-----近期大量服用噻嗪类利尿药，口服避孕药或大剂量激素(如强的松)的人群。个人健康分类标准：前述有关个人健康问题中，第19问题回答“是”。
-----艾滋病人群
-----吸毒人群
-----精神病人群
-----脱水，缺氧，窒息，昏迷，脑卒中，心梗，严重外伤和有严重妊娠反应的人群。
8、血糖标定
(1)血糖标定的原因
本发明技术可以用于血糖检测。但同任何其他的无创血糖检测方法一样，根据本技术在标准化的环境和身体条件下，测出和经修正的代谢热参数(标定代谢热参数)，需要与同样条件下，同一时刻的真实血糖值进行对比，计算出该参数与真实血糖的换算关系后，才能在其他任何时刻，不同条件下，用测出和修正后的代谢热参数计算出这些时刻的血糖值。这种换算关系可以是简单的比例系数或解析公式，也可以是较复杂的经验公式，还可以是存于数据库中的曲线，表格或者其它类似的数学关系。这种标准化条件下的对比过程就是血糖标定。
(2)血糖标定的时刻
血糖标定要求受试者至少在两个有代表性的标准化时刻进行。比如清晨餐前的某一时刻和餐后两小时左右的某一时刻。也可以选择午餐前和午餐后两小时，或者早餐前和午餐后两小时等等。如选择餐后一小时内作为标准化时刻，因该时段血糖变化快，标定误差较大。
(3)血糖标定的一般操作
在每个标准化时刻测量代谢热的同时，采用常规血糖检测方法(如葡萄糖氧化酶法)获得各标准时刻的真实血糖值，将其先后输入仪器。如果有把握知道标定时刻的真实血糖值(比如标定在清晨空腹状态下进行，而受试者的空腹血糖值变化很小)，可直接输入该值，不必再用采血方法。但如果对此时的血糖值没有把握，还需进行有创检测，输入准确的血糖值。
(4)重新进行血糖标定的准则
血糖标定并非是一劳永逸的事。当外界环境条件或受试者自身生理或病理状况有较大变化，足以影响到检测的准确性时，就需重新进行标定。决定重新标定的原则是：
a、环境温度和湿度，尤其是前者，对血糖检测的准确性有很大影响。它们之间的关系是高度非线性的。不可能用一个非线性公式完全修正环境温度大范围变化带来的影响。作为替代，可以将环境温度划分为若干区间，不同区间采用不同的血糖标定和不同的修正公式。显然，区间划分得越细，每一区间的温度范围越窄，就越容易得到准确的检测结果，但仪器的使用也会越不方便，标定操作也越频繁。这就需要寻找一个平衡点。其原则是：在保证有足够检测精度的前提下，尽可能少地划分环境温度区间。比如，将环境温度分为小于5℃，5-10℃，10-20℃，20-30℃和大于30℃共5个区间。一旦环境温度从某一区间变到另一区间(比如室温从25℃降到18℃)，就需重新进行血糖标定，因原区间的标定参数已不能用于新的区间。
b、受试者生理，心理或病理状态有较大改变时，也会影响血糖检测的准确性。如果改变是短暂的(如感冒)，可以暂时不测或用其他方式检测血糖。如果改变是长期的(如怀孕，患慢性病，受重大刺激后精神状态长期不能恢复)，就需在新的状态下重新进行血糖标定。
c、受试者的习惯，行为或生活规律有较大改变时，同样会影响血糖检测的准确性。如果改变是短暂的(如参加运动比赛，演出，考试，暴饮暴食)，可以暂时不测或用其他方式检测血糖。如果改变是长期的(如戒烟，戒酒，戒毒，工作单位或性质突然改变等)，就需在新的状态下重新进行血糖标定。
d、受试者的糖尿病病情或治疗方案改变会直接影响到血糖检测的准确性。比如，因控制不力，血糖水平近期显著升高，最好在此血糖水平下重新标定。又如，在医生指导下换用另一种降糖药，改变胰岛素剂量或改变服药规律，也须重新标定。
本发明的血糖测量的方法看起来复杂繁琐，但环境温度，湿度，风速和气压；基础体温，基础代谢率，当前体温以及脉搏等生理参数均能方便准确地测量，调查受检者的生理和病理状态并不困难。相关经验公式的建立需一定工作量，但主要的环境，生理或病理的影响因素基本都可以考虑进去，测出的代谢热和血糖值会更为准确可靠。
本发明的代谢热参数测量设备通过同时测量受检者的核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数，以及同时测量并纪录各环境参数和生理参数，根据受检者目前的生理和病理状态选用相应的经验公式进行血糖值的计算，从而使得测出的代谢热和血糖值更为准确可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种代谢热参数测量设备，其特征在于，所述设备包括探头、信号输入电路、主控制器、存储单元、输入按键、显示单元和电源；
所述探头包括耳孔湿度/温度探头、口腔温度探头、体表皮肤或腋下温度探头、环境温度/湿度探头；
所述信号输入电路包括多路开关、信号放大器和A/D转换器；所述多路开关的输入端分别与所述耳孔湿度/温度探头、口腔温度探头、体表皮肤或腋下温度探头、环境温度/湿度探头连接，输出端与所述信号放大器的输入端连接；所述A/D转换器的输入端与所述信号放大器的输出端连接，输出端与所述主控制器连接；
所述存储单元与所述主控制器连接，用于存储检测数据和存储有检测程序和定量关系式；
所述输入按键与所述主控制器连接，用于输入控制命令、用于标定的有创检测血糖值和受检者类别；
所述显示单元与所述主控制器连接，用于对所述主控制器的输出信息进行显示；
所述主控制器用于根据所述存储单元存储的信息和所述输入按键的输入信息，对检测数据进行分析处理，得出血糖值；
所述电源用于为所述代谢热参数测量设备供电；
所述主控制器包括对应关系获取单元、辅助参数获取单元、分类单元、修正单元和血糖值获取单元，其中所述修正单元分别与所述辅助参数获取单元、分类单元和血糖值获取单元连接，所述对应关系获取单元分别与所述辅助参数获取单元和血糖值获取单元连接；
所述对应关系获取单元，用于获取受检者代谢热与血糖水平之间的对应关系；
所述辅助参数获取单元，用于获取受检者代谢热辅助参数；
所述分类单元，用于获取受检者目前的生理和病理状态，并对所述受检者进行分类；
所述修正单元，用于获取受检者的当前代谢热主参数，根据所述受检者所属的类别选用相应的经验公式，从所述当前代谢热主参数中逐一去除辅助参数的影响，得到修正后的当前代谢热主参数；
所述血糖值获取单元，用于将修正后的当前代谢热主参数与标定代谢热主参数进行比较，通过代谢热与血糖水平之间的对应关系，得出血糖值；
所述对应关系获取单元包括：
内在体温日节律确定子单元，用于确定受检者的内在体温日节律；
月节律波动值确定子单元，用于确定生育期妇女的月节律波动值；
标定代谢热主参数获取子单元，用于根据在特定部位、在确定的标准化时刻测量的代谢热综合参数，以及所述受检者的内在体温日节律和月节律波动值，获取标定代谢热主参数；
真实血糖值存储子单元，用于存储所述标准化时刻的真实血糖值；
比较子单元，用于比较所述标定代谢热主参数与真实血糖值，得到代谢热与血糖水平之间的对应关系。
2.如权利要求1所述的代谢热参数测量设备，其特征在于，所述探头包括至少一个温度传感器及其外围的保护材料；所述温度传感器包括热电偶传感器、热敏电阻传感器、半导体PN 结型传感器、石英晶体振荡测温传感器或热释电红外传感器，用于通过接触热传导、对流或/和辐射方式检测温度变化；
所述探头具有确定材质、确定结构确定热参数和确定初始温度；所述材质包括金属、陶瓷或塑料；所述结构包括温度传感器在中心，保护材料在外层的筒状或柱状结构；所述热参数包括所述探头的整体热容量、比热和热传导能力；所述初始温度为所述探头在检测前的整体温度。
3.如权利要求1所述的代谢热参数测量设备，其特征在于，所述辅助参数获取单元包括：
当前代谢热主参数获取子单元，用于根据在特定部位、在任意时刻测量的代谢热综合参数，以及所述受检者的内在体温日节律和月节律波动值，获取当前代谢热主参数；
比较子单元，用于比较所述当前代谢热主参数与标定代谢热主参数，求出差值作为代谢热辅助参数。
4.如权利要求1或3所述的代谢热参数测量设备，其特征在于，所述代谢热综合参数为核心体温参数或通过皮肤向外散发的热效应参数或核心体温参数和通过皮肤向外散发的热效应参数的组合；其组合方式为：首先统一单位，然后对两个参数进行加权求和。
5.如权利要求4所述的代谢热参数测量设备，其特征在于，所述核心体温参数包括核心速度参数或核心温度参数，所述核心速度参数为将探头放置于耳孔和/或口腔中测出的该探头受热升温时的速度；所述核心温度参数为将探头放于耳孔和/或口腔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度；
所述通过皮肤向外散发的热效应参数包括热效应速度参数或热效应温度参数，所述热效应速度参数为将探头放置于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头受热升温时的速度；所述热效应温度参数为将探头放于体表皮肤、腋下和/或耳孔中测出的该探头与周围机体达到热平衡时的温度。
6.如权利要求1至3任一项所述的代谢热参数测量设备，其特征在于，所述设备还包括探头加热/冷却单元，用于对所述探头进行加热和冷却，使所述探头达到预设的初始温度。
7.如权利要求1至3任一项所述的代谢热参数测量设备，其特征在于，所述设备还包括声光提示/报警单元，用于当探头达到所需初始温度或者检测无效，以及血糖严重超过或低于平常值情况下，进行声光提示或报警。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160214 Address after: 101111 Beijing City, Daxing District branch of Beijing economic and Technological Development Zone, fourteen Street No. 99 building 33 room 508 building B Patentee after: Beijing Galaxy boat Technology Co., Ltd. Address before: 100021 Beijing city Chaoyang District Xiaoyun Road No. 32 Patentee before: He Zongyan |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171227 Address after: No. 225300 Jiangsu city of Taizhou province (east side of City Avenue, south medicine medicine City Avenue Road Building 1613, room 1615) C1 Patentee after: Jiangsu sugar three medical technology Co Ltd Address before: 101111 Beijing City, Daxing District branch of Beijing economic and Technological Development Zone, fourteen Street No. 99 building 33 room 508 building B Patentee before: Beijing Galaxy boat Technology Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180713 Address after: 100176 room 33, block B, 99 Chuang fourteen street, Beijing economic and Technological Development Zone, 508. Patentee after: Beijing Galaxy boat Technology Co., Ltd. Address before: 225300 C1, building 1613 and 1615, No. 1, Yao Cheng Road, Jiangsu (Taizhou Road, south side of the city road). Patentee before: Jiangsu sugar three medical technology Co Ltd |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180917 Address after: 213159 Jiangsu Changzhou West Taihu science and technology industry director Yang Road 9 Patentee after: Jiangsu Jing CE Medical Technology Co., Ltd. Address before: 100176 room 33, block B, 99 Chuang fourteen street, Beijing economic and Technological Development Zone, 508. Patentee before: Beijing Galaxy boat Technology Co., Ltd. |