CN102788825B

CN102788825B - 一种血糖检测方法和血糖仪

Info

Publication number: CN102788825B
Application number: CN201210265558.3A
Authority: CN
Inventors: 江晓明; 朱娜; 郭坤琪; 袁丽
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Hangzhou Weice Biotechnology Co.,Ltd.
Priority date: 2012-07-29
Filing date: 2012-07-29
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2032-07-29
Also published as: CN102788825A

Abstract

本发明公开了一种血糖检测方法和血糖仪，其技术方案是：一种血糖检测方法，包括下列步骤：设在试纸与血液的反应有效期限时T内，等时间间隔内获取N个血糖反应电流I_i后，从所述第一自适应拟合曲线数据关系表中，得到对应的电压放大系数k_i；将电压放大系数k_i设定为电压放大电路的放大系数，N个血糖反应电流I_i通过电压放大电路，得到N个对应的放大电压值：U_i=k_i*I_i；根据抽头调整系数A_j对每一个放大电压值U_i进行调整，调整后的放大电压值U_j=A_j*U_i；通过计算获得的反应血糖反应电流值的最终放大电压值；根据最终放大电压与实际血糖值的直接关系函数，输出并显示最终放大电压值U所对应的血糖值P。

Description

一种血糖检测方法和血糖仪

技术领域

本发明涉及一种血糖的检测方法和血糖仪。

背景技术：

根据2010年的调查，我国目前有糖尿病患者9200万人，糖尿病前期患者1.48亿人，糖尿病成为严重影响我国公共卫生的主要问题之一。而在血糖的监测领域，我国仅有1.5％的糖尿病患者有自己的血糖监测仪，而欧美国家90％以上的糖尿病患者都有自己的便携式血糖监测仪。目前我国血糖仪产品市场主要由美国强生、德国罗氏等国外品牌所占领，国产品牌仅仅占有不到10%左右的市场份额，且大多数国产品牌的血糖仪和相应的配套试纸插件都存在不同程度上的配合问题。

我国便携医疗电子产品的出现和推广，源于家庭医疗护理的兴起、消费者对自身健康关注度的增加，以及个人消费者对医疗保健和简单诊断产品的需求。一方面，我国人口老龄化加剧、人们生活水平提高及医疗服务需求增加等因素促使传统医疗方式的变革，便携化和智能化管理成为了影响医疗电子产业市场的关键和必须。另一方面，在快速处理计算、高精度模数转换和不断创新的医学电子测量方法等科学技术进步的带动下，医疗电子产品逐渐走向便携式、小型化和精确化。比如便携式小型血糖仪在提高操作简便化和智能化的同时，更要求通过高精度的算法测量，获得准确血糖值测量结果。

目前医院采用的精确血糖测量仪器是血糖生化仪，方法是通过抽静脉血后用离心机分离血液得到血浆，血浆通过与葡萄糖氧化酶反应氧化葡萄糖后产生过氧化氢，通过测定过氧化氢的多少，从而得出血糖含量。生化仪的优点主要是测量非常精确，缺点是测量时间慢，通常第二天才能得到结果；用血量多，通常要3000～5000微升；操作复杂，只有受过专业培训的人才能操作；机器价格昂贵，只有部分医院才有配备。

自从70年代发明袖珍便携式快速血糖仪，可以用一滴血来测定血糖以来，病人可以根据情况自测血糖，并快速得出结果，因而认为是糖尿病治疗史上的一个里程碑。快速血糖仪由于可由病人自行操作等优点，故糖尿病协会不但推荐使用自测血糖快速血糖仪为病人家居自带用，且定为住院病人床边检查之用，尤其在急诊室、手术室、特护病房等更为适用。目前的情况是，强调要推广快速血糖仪自测血糖，而使用生化仪的静脉血浆测量测定作为诊断、校正袖珍血糖仪，科研及做其它生化检查时附带测定。目前强生、罗氏等各大医疗器械厂商出品的便携式血糖仪的主要测量方法是葡萄糖氧化酶电极测量法。

便携式快速血糖仪产品的葡萄糖氧化酶电极测量法的基本测量原理为：通过测量血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖氧化酶反应产生的电流量测量血糖。具体为：在滴血后5-10秒内，血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖氧化酶会产生反应，在反应的过程中，一般取5秒到10秒内的单一任何时间点（各个血糖仪厂家取得的时间点不一），实测对应的反应电流，通过便携式血糖仪电流传感器获得该反应电流，并通过便携式血糖仪的嵌入式系统的电压放大器电路获得实时放大的电压值，经过嵌入式单片机（8051系列、ARM系列或DSP系列）的模数转换和函数转换获得血糖值的测量值，并在便携式血糖仪上实现快速显示或语音提示。

显然上述葡萄糖氧化酶电极测量法比较生化仪的化学法具备测量更快（一般不超过20秒），用血量更少（5微升）的优点。其缺点主要有两个方面，一是由于空气中的氧含量比氢含量高得多，试纸容易受空气影响，一般试纸从容器中取出后要在5分钟之内需要使用完毕，试纸受潮而测量不准的可能性很大，再加上嵌入式电子测量设备的电子器件存在固有误差，导致测量准确性下降。二是血糖仪测量算法和配套试纸反应过程存在问题，具体是当前的配套的试纸内的反应药品含量大小和质量优劣存在偏差，即使是同一批试纸也存在这类问题，导致在单一的测量时间点上，试纸药品和虹吸吸入的血液反应产生的瞬时电流值与实际血糖反应产生的电流值存在参考误差，导致模数转换后，血糖值的测量不准确欠稳定，和部分医院所用的生化血糖检测仪在稳定度和准确性上存在差距。

发明内容

本发明专利，一种提高检测精度的血糖仪自适应曲线拟合斜率获取测量方法，其目的在于克服和优化当前便携式血糖仪检测技术的缺陷，提供一种测量精确度更高的血糖检测方法和血糖仪。本发明血糖仪还具有携带方便、操作简单的优点，进一步地，它还能实现与计算机和智能手机的数据通信功能。

实现本发明一个目的技术方案是：

一种血糖检测方法，包括下列步骤：

步骤1根据多次测量数据的分析和总结，获得反映血糖量的反应电流值I_i和电压放大系数k_i之间关系的第一自适应拟合曲线及相应的数据关系表，i＝1，2，3……n；

步骤2根据多次测量数据分析和总结，获得反映放大电压值U_i与抽头调整系数A_j的之间关系的第二自适应拟合曲线及相应的数据关系表；

步骤3设在试纸与血液的反应有效期限时T内，等时间间隔内获取N个血糖反应电流I_i后，从所述第一自适应拟合曲线数据关系表中，得到对应的电压放大系数k_i；

步骤4将电压放大系数k_i设定为电压放大电路的放大系数，N个血糖反应电流I_i通过电压放大电路，得到N个对应的放大电压值：U_i=k_i*I_i；

步骤5根据抽头调整系数A_j对每一个放大电压值U_i进行调整，调整后的放大电压值U_j＝A_j*U_i；

步骤6通过计算获得的反应血糖反应电流值的最终放大电压值

步骤7根据最终放大电压与实际血糖值的直接关系函数，输出并显示最终放大电压值U所对应的血糖值P。

作为本发明的进一步改进，针对生产的不同批次和不同药品剂量的试纸，所述步骤1中设有多个第一自适应拟合曲线及相应的数据关系表，针对不同批次的试纸，可以选择使用。

作为本发明的进一步改进，该检测方法还包括将检测结果通过无线蓝牙接口或USB接口发送至通信终端上显示。

实现本发明另一个目的技术方案是：

一种血糖仪，包括核心单片机芯片C8051F330，核心芯片中设有：

反映血糖量的反应电流值I_i和电压放大系数k_i之间关系的第一自适应拟合曲线及相应的数据关系表，i＝1，2，3……n；

根据反应电流值I_i，在第一自适应拟合曲线及相应的数据关系表中选择电压放大电路的电压放大系数k_i的单元，

根据反应电流值I_i得到一个对应的放大电压值U_i＝k_i*I_i的放大单元；

反映放大电压值U_i与抽头调整系数A_j的之间关系的第二自适应拟合曲线及相应的数据关系表，i＝1，2，3……n；

根据放大电压值U_i，在第二自适应拟合曲线及相应的数据关系表中选择抽头调整系数A_j的单元；

根据抽头调整系数A_j对每一个放大电压值U_i进行调整，调整后的一个放大电压值U_j＝A_j*U_i的调整单元；

通过计算获得的反映血糖量的反应电流值的最终放大电压值的单元；

根据最终放大电压与实际血糖值的直接关系函数，输出并显示最终放大电压值U所对应的血糖值P的输出单元。

作为本发明的进一步改进，所述血糖仪上设有通信芯片和通信接口。

作为本发明的进一步改进，所述通信芯片为蓝牙收发模块或USB芯片，所述通信接口为蓝牙或GPRS无线连接接口或USB接口。

作为本发明的通信接口进一步改进，所述血糖仪还包括显示终端，用于通过USB接口或蓝牙接口和所述通信芯片进行数据传输，显示血糖检测界面。

由本发明专利创新点和改进的指标主要为：

1）改进和区别于市面上主流血糖仪的传统测量算法-葡萄糖氧化酶电极测量法中的一次测量获得单一血糖测量的结果，通过在测量有效时间段内，获取电流对应的瞬间值，使用已知的自适应曲线拟合斜率获取的测量方法，得到更准确更稳定的用户实时血糖值，避免突发误差导致的测量数值偏差。通过相应配套测试，可以得到改进后的准确度和稳定性指标大大优于国际标准化组织ISO和国内行业标准指标，具体改进后的准确性指标为：当血糖溶度低于4.2mmol/L，检测结果误差在正负0.2mmol/L的范围内；当血糖溶度大于4.2mmol/L，检测结果误差在正负5%范围内。稳定度指标为：STDEV标准差小于0.1，CV（%）小于2%。

2）在上述改进的测量算法的基础上，进行进一步的算法细化，对不同区间的血糖值，通过血糖仪的开发和测试阶段获得的大量测量结果，获得相应的血糖仪反应电压和通过电压放大器之后的放大电压之间的自适应拟合曲线，以保证在极小的测量电流的区间内，确定某一测量值对应的斜率。利用大量的已知数据，建立对应的放大电压-斜率表，对照表格并结合血糖值和反应电压的曲线函数，调整相应的嵌入式单片机内嵌入式程序中曲线函数的抽头系数，在进一步提高用户实时血糖值准确性的基础上，保证在对关键的血糖区间进行区分时，高血糖/正常血糖/低血糖的区分错误率降低到0.5%（千分之五）以下。

附图说明

图1为本发明实施例2的结构示意图；

图2为本发明实施例2通信接口数据传输示意图；

图3为本发明实施例2蓝牙模块结构示意图；

图4为本发明实施例1的血糖检测流程图。

具体实施方式

实施例1

如图4所示，一种血糖检测方法，包括下列步骤：

步骤3设在试纸与血液的反应有效期限时T内，等时间间隔内获取N个血糖反应电流I_i后，从第一自适应拟合曲线数据关系表中，得到电压放大电路对应的放大系数k_i，N个血糖反应电流I_i通过电压放大电路，即等同于N个血糖反应电流I_i乘上数据关系表中的放大系数k_i后，得到N个对应的放大电压值：U_i=k_i*I_i；

步骤4根据放大电压值U_i，在第二自适应拟合曲线及相应的数据关系表中选择抽头调整系数A_j的单元；

步骤6通过计算获得的反映血糖反应电流值的最终放大电压值

步骤7根据最终放大电压与实际血糖值的直接关系函数，输出并显示最终放大电压值U所对应的血糖值P；

步骤8将检测结果发送至无线通信终端上显示。

使用本实施例得到下面医学测量指标参数：

当血糖溶度低于4.2mmol/L，检测结果误差在正负0.2mmol/L的范围内；

当血糖溶度大于4.2mmol/L，检测结果误差在正负5%范围内；

医学测量准确度指标为：STDEV标准差小于0.1；

医学测量稳定度度指标为：CV（%）小于2%。

高血糖/正常血糖/低血糖的区分错误率，降低到0.5%（千分之五）以下。

实施例2

如图1血糖仪，一种血糖仪，包括核心单片机1和血糖试纸的测量接口2。血糖仪中设置了USB控制芯片PL2303和对应的USB接口3，可以对血糖仪进行硬件结构改变和嵌入式程序设计，也可通过USB线与台式计算机或智能手机相连和数据交换。血糖仪中还设有蓝牙无线连接控制芯片BTM-68B和对应的蓝牙接口4，可以对血糖仪进行硬件结构改变，也可以通过该无线蓝牙芯片的控制，实现与智能手机相连和数据交换。

如图3所示，血糖仪中设有蓝牙收发模块和收发模块。

如图2为通信接口数据控制软件程序流程图，该软件能使台式计算机对血糖仪的控制测量和数据管理。血糖仪与台式计算机的USB通信，接口通信波特率为19200bps。

如图4所示，核心单片机1中设有：

根据抽头调整系数A_j对每一个放大电压值U_i进行调整，调整后的放大电压值U_j＝A_j*U_i的调整单元；

Claims

1.一种血糖检测方法，其特征是，该方法包括下列步骤：

步骤1根据多次测量数据的分析和总结，获得反映血糖量的反应电流值I_i和电压放大系数k_i之间关系的第一自适应拟合曲线及相应的数据关系表，i=1，2，3……n；

步骤3设在试纸与血液的反应有效期限T内，等时间间隔内获取N个血糖反应电流I_i后，从所述第一自适应拟合曲线数据关系表中，得到对应的电压放大系数k_i；

步骤5根据抽头调整系数A_j对每一个放大电压值U_i进行调整，调整后的放大电压值U_j=A_j*U_i；

步骤6通过计算获得的反应血糖反应电流值的最终放大电压值

2.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征是，所述步骤1中设有多个第一自适应拟合曲线及相应的数据关系表。

3.根据权利要求1所述的血糖检测方法，其特征是将检测结果通过无线蓝牙接口或USB接口发送至通信终端上显示。

4.一种血糖仪，包括核心单片机芯片，其特征是，所述核心芯片中设有：

反映血糖量的反应电流值I_i和电压放大系数k_i之间关系的第一自适应拟合曲线及相应的数据关系表，i=1，2，3……n；

根据反应电流值I_i得到一个对应的放大电压值U_i=k_i*I_i的放大单元；

反映放大电压值U_i与抽头调整系数A_j的之间关系的第二自适应拟合曲线及相应的数据关系表，i=1，2，3……n；

根据抽头调整系数A_j对每一个放大电压值U_i进行调整，调整后的一个放大电压值U_j=A_j*U_i的调整单元；

5.根据权利要求4所述的血糖仪，其特征是，所述血糖仪上设有通信芯片和通信接口。

6.根据权利要求5所述的血糖仪，其特征是，所述通信芯片为蓝牙收发模块或USB芯片，所述通信接口为蓝牙或GPRS无线连接接口或USB接口。