CN102809591B - 用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块及补偿方法 - Google Patents

Abstract

用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块，包括胰岛素泵和手持控制器，手持控制器上具有血糖检测模块、温度传感器和温度补偿模块，温度补偿模块包括计算单元和补偿单元，温度传感器获得的实际温度减去计算单元获得的温升得到修正温度，修正温度对应温度校正系数。温度补偿方法包括手持控制器启动或者由休眠模式唤醒后立即记录当前设备的温度；计算显示屏背光的温升；计算电池放电温升；计算处理器温升；将显示屏背光温升、电池放电温升和处理器温升相加获得总温升；用实际温度减去⊿T获得修正温度，将该修正温度对应血糖检测模块的温度校正系数对血糖测试值进行修正。本发明具有能够对手持控制器内部温度进行补偿，提高血糖检测精度的优点。

Description

用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块及补偿方法

技术领域

本发明涉及一种用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块及补偿方法。

技术背景

日常在每次注射胰岛素之前，糖尿病人通常需要知道自身此刻的血液葡萄糖水平。一般糖尿病人在使用胰岛素注射泵的情况下，会配合同时使用便携式血糖仪。市面上也已有同时包含有血糖检测模块的胰岛素泵系统产品，但为数不多。代表品牌有国外的美敦力和OmniPod等。其中OmniPod使用了FreeStyle的血糖仪，而美敦力则使用了Bayer的血糖仪。这类产品的一个特点是血糖检测模块与胰岛素泵控制器合二为一，作为一个类似PDA的手持式设备供用户使用。一方面用户可以使用该手持设备以无线的方式对胰岛素泵进行控制，并获得胰岛素泵的运行情况信息；另一方面，也可以把该设备作为普通的血糖仪使用，随时了解自身的血糖水平。

准确的血糖检测功能对使用胰岛素泵的I型糖尿病人和重度II型糖尿病人来说是很重要的。因为每次血糖检测的结果都可能直接应用于随后胰岛素注射量的考量。该血糖检测功能的准确性能否顺利实现，取决于多个因素，而其中一个重要影响因素是测试动作发生时的血液样品以及与血液样品接触的化学试剂的温度。

体表针刺后取出的少量血液一般在被取出人体后就趋于与环境温度一致，因此环境温度也指示了血液和试剂的温度。环境温度通常由放置于血糖检测模块上的温度传感器测定，所以该温度传感器的位置必须合理，才能有效并准确地感应环境温度，并将该温度应用于血糖测试值的校正。

血糖仪通常是通过试条表面的葡萄糖氧化酶或脱氢酶与血液中的葡萄糖发生生物化学反应来进行微电流信号检测的，微电流的信号基本与血糖浓度成正比。由于温度对葡萄糖氧化酶或脱氢酶的反应活性有重要影响，温度升高使酶的反应活性加强，测定值就有可能偏高；温度降低使酶的反应活性减弱，测定值也就有可能降低。为消除温度对测定值的影响，血糖仪里面设置了温度校正系数，对于在各种环境温度中得到的微电流信号进行数值补偿。补偿的方法可以是对相对低温环境中测到的偏低信号进行放大，对相对高温环境中测到的偏高信号进行缩小，以尽可能接近标准参考温度下测到的信号。标准参考温度和具体补偿方法由厂家对血糖仪进行定制。只有当血糖仪自身感受到的温度与实际环境温度一致时，这种温度校正功能才是正确的。若测试到的温度与实际环境温度不一致，则会因为不适当的过度补偿而产生测试偏差。举例来说，当测试时的室内环境温度为20℃，如果将一台在室外低温环境（如10℃）放置的仪器拿到室内来测定。如果仪器没有进行温度平衡就开始测定，此时仪器自身的温度还在10℃左右，仪器就要执行低温“增加值”的补偿，而实际测定的室内环境温度却是20℃，因此仪器执行的低温“增加值”补偿将使测定值偏高。相反，如果是将放置在室内暖和环境或衣服兜里的仪器拿到室外低温环境测定，在没有进行温度平衡的情况下，仪器自身的温度高于环境温度而没有进行高温“增加值”的补偿或补偿不足，将导致测定值偏低。

常规的血糖仪多属于单片机结构，使用无背光的单色液晶显示屏，并采用纽扣电池供电，整机功耗较低，使用过程中发热量小，产生的热量不会显著积聚在温度传感器周围，因此温度传感器所测试得到的温度非常接近血糖仪所处周围环境的温度，也就是接近血糖测试反应时的血液和试剂的温度。

WO2009125398号专利申请披露了一种贴敷式胰岛素泵系统，这种胰岛素泵系统的手持控制器中集成有血糖测试模块，使患者在使用贴敷式胰岛素泵系统时可以同时使用血糖测试功能，无需另外购置血糖仪。然而集成了血糖测试模块的胰岛素泵手持控制器为提升用户体验，多采用类似智能手机的系统平台，配备了高性能处理器，带背光的彩色液晶显示屏，并且电池为大容量可充电式。这类平台运行过程中的整机功耗大大高于常规的血糖仪，因而产生的热量也比较可观，会令设备内部温度明显升高，导致温度传感器直接测得的温度与环境温度存在较大的差异。在这种情况下，如果仍把设备内部温度作为环境温度用于血糖测试结果的校正将引入较大的检测误差，血糖检测精度低。

发明内容

为克服现有的胰岛素泵手持控制器在使用过程中功耗大而导致温度传感器测得的实际温度和环境温度存在较大差异，容易造成血糖测试结果产生较大误差的缺点，本发明提供了一种能够对手持控制器内部温度进行补偿，提高血糖检测精度的血糖检测模块具有温度补偿的胰岛素泵系统及其温度补偿方法。

用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块，包括胰岛素泵和手持控制器，手持控制器上具有血糖检测模块和温度传感器；

其特征在于：手持控制器中还设有温度补偿模块，温度传感器感应的温度输入温度补偿模块中，温度补偿模块包括计算手持控制器内部温升的计算单元和补偿单元，补偿单元用温度传感器获得的实际温度减去计算单元获得的温升得到修正温度，补偿单元输出的修正温度对应血糖检测模块的温度校正系数。

进一步，计算单元输出的温升⊿T = ⊿T_DIS+⊿T_BAT+⊿T_CPU，

其中：⊿T_DIS表示显示屏背光的温升，⊿T_BAT表示电池的温升，⊿T_CPU表示主处理器的温升；

温度补偿模块还设有持续记载背光灯开启时长的计时器，计时器与计算单元连接，显示屏背光开启时间⊿t_DIS＜阈值时间时，显示屏背光的温升⊿T_DIS = C_DIS×B_DIS×⊿t_DIS；显示屏背光开启时间⊿t_DIS＞阈值时间时，显示屏背光的温升⊿T_DIS = 背光开启阈值时间后温度 –显示屏开启前一时刻的设备内部温度； C_DIS为校正系数，C_DIS通过有限次测试即可获得；B_DIS为显示屏背光亮度；

电池的温升⊿T_BAT = C_BAT×I_BAT×⊿t_BAT；C_BAT为校正系数，通过有限次测试即可获得；I_BAT为电池放电电流；⊿t_BAT为电池放电时间；

主处理器的温升⊿T_CPU = C_CPU×L_CPU×⊿t_CPU；C_CPU为校正系数，通过有限次测试即可获得；L_CPU为处理器负荷；⊿t_CPU为处理器工作时间。

用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块的温度补偿方法包括以下步骤：

1）、手持控制器启动或者由休眠模式唤醒后立即记录当前设备的温度，将该当前温度作为外部环境温度；因为手持控制器在关闭或休眠状态下，电子元器件的功耗小、基本不产生热量或者产生的热量可以忽略不计，因此，可认为此时的设备内部温度与外部环境温度一致；

2）、判断显示屏背光是否开启，若显示屏背光为关闭状态，则持续跟踪设备内部温度，并记录背光开启的前一时刻的设备内部温度，并将该前一时刻的设备内部温度作为初始环境温度；

若显示屏背光为开启状态，则持续记录显示屏背光开启时间⊿t_DIS；判断显示屏背光开启时间是否大于阈值时间，若是，则认为显示屏背光引起的温升⊿T_DIS = 背光开启阈值时间后的当前温度–初始环境温度；

若显示屏背光开启时间小于阈值时间，则显示屏背光的温升⊿T_DIS = C_DIS×B_DIS×⊿t_DIS；B_DIS为当前显示屏背光亮度；

3）、判断电池的当前放电电流是否大于预设的阈值电流，当电池放电电流超越该阈值电流时电池的发热量将影响设备内部温度，持续记录放电电流大于阈值电流的电池放电时间⊿t_BAT和电池放电电流I_BAT；电池放电温升⊿T_BAT = C_BAT×I_BAT×⊿t_BAT；

4）、判断主处理器的运行负荷是否大于预设的阈值负荷，当运行负荷超过该阈值负荷时，主处理器运行时产生的发热量将影响设备内部温度，持续记录放电电流大于阈值负荷的处理器工作时间⊿t_CPU和处理器运行负荷L_CPU；处理器温升⊿T_CPU = C_CPU×L_CPU×⊿t_CPU；

5）、将显示屏背光温升、电池放电温升和处理器温升相加获得总温升⊿T = ⊿T_DIS+⊿T_BAT+⊿T_CPU；

6）、读取当前温度传感器获得的实际温度，实际温度-⊿T=修正温度，将该修正温度对应血糖检测模块的温度校正系数对血糖测试值进行修正。

本发明的技术构思是：胰岛素泵手持控制器内部的主要发热部件包括了显示屏背光、电池和主处理器3部分，其它部件的功耗较小，产生的热量基本可以忽略。

手持控制器所使用的智能操作系统平台通常可以提供显示屏背光亮度、电池电流以及主处理器运行负荷等参数，再结合每个部件的工作时间即可推算出部件产生的温升。最后把3个主要部件产生的温升进行叠加便得到设备内部与外部环境的温差值。将温度传感器感应到的实际温度减去主要部件产生的温升以进行温度补偿，补偿单元输出的修正温度接近环境温度，将补偿单元输出的温度作为血糖检测模块的温度并计算相应的温度校正系数，避免因手持控制器发热对血糖检测的影响，测量精度高。

本发明具有能够对手持控制器内部温度进行补偿，提高血糖检测精度的优点。

附图说明

图1为手持式控制器启动后显示屏背光关闭时的热敏电阻读数和温度值变化。

图2为手持式控制器启动后显示屏背光开启时的热敏电阻读数和温度值变化。

图3为血糖检测模块温度补偿流程示意图。

图4为显示屏背光温升计算流程示意图。

图5为主处理器温升计算流程示意图。

图6为电池温升计算流程示意图。

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明：

用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块，包括胰岛素泵和手持控制器，手持控制器上具有血糖检测模块和温度传感器；

手持控制器中还设有温度补偿模块，温度传感器感应的温度输入温度补偿模块中，温度补偿模块包括计算手持控制器内部温升的计算单元和补偿单元，补偿单元用温度传感器获得的实际温度减去计算单元获得的温升得到修正温度，补偿单元输出的修正温度对应血糖检测模块的温度校正系数。本实施例中，采用热敏电阻作为温度传感器。

结合试验可知，手持式控制器开启状态中的温升主要由显示屏背光、电池和主处理器三部分的温升组成。温度补偿模块采用单片机芯片实现，其功耗小，发热量基本可忽略不计。

因此，计算单元输出的温升⊿T = ⊿T_DIS+⊿T_BAT+⊿T_CPU，

其中：⊿T_DIS表示显示屏背光的温升，⊿T_BAT表示电池的温升，⊿T_CPU表示主处理器的温升。

图1所示为手持控制器启动后保持显示屏背光处于关闭状态时，热敏电阻的阻值及相应的设备内部温度随时间变化的情况。由图1可知如果显示屏背光不开启，设备内部温度基本不会发生变化，这时热敏电阻测得的温度与外部环境温度近似，不需要进行温度补偿。

图2所示为手持控制器启动后开启显示屏背光并保持最大亮度时，热敏电阻的阻值及相应的设备内部温度随时间变化的情况。由图2可知显示屏背光开启时间越长，设备内部的温升越高，但当背光开启约7分钟后温度不再上升而基本保持稳定，因此将阈值时间设定为7分钟。显示屏背光开启时间⊿t_DIS＜7分钟时，⊿T_DIS = C_DIS×B_DIS×⊿t_DIS。显示屏背光开启时间⊿t_DIS＞7分钟时，⊿T_DIS = 背光开启7分钟后温度 – 设备开启前温度=3.9℃； C_DIS为校正系数，C_DIS通过有限次测试即可获得；B_DIS为显示屏背光亮度。

电池的温升⊿T_BAT = C_BAT×I_BAT×⊿t_BAT；C_BAT为校正系数，通过有限次测试即可获得；I_BAT为电池放电电流；⊿t_BAT为电池放电时间。

主处理器的温升⊿T_CPU = C_CPU×L_CPU×⊿t_CPU；C_CPU为校正系数，通过有限次测试即可获得；L_CPU为处理器负荷；⊿t_CPU为处理器工作时间。

本发明的技术构思是：胰岛素泵手持控制器内部的主要发热部件包括了显示屏背光、电池和主处理器3部分，其它部件的功耗较小，产生的热量基本可以忽略。

手持控制器所使用的智能操作系统平台通常可以提供显示屏背光亮度、电池电流以及主处理器运行负荷等参数，再结合每个部件的工作时间即可推算出部件产生的温升。最后把3个主要部件产生的温升进行叠加便得到设备内部与外部环境的温差值。将温度传感器感应到的实际温度减去主要部件产生的温升以进行温度补偿，补偿单元输出的修正温度接近环境温度，将补偿单元输出的温度作为血糖检测模块的温度并计算相应的温度校正系数，避免因手持控制器发热对血糖检测的影响，测量精度高。

本实施例具有能够对手持控制器内部温度进行补偿，提高血糖检测精度的优点。

实施例二

参照图3、图 4、图 5和图 6

用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块的温度补偿方法的温度补偿方法包括以下步骤：

1）、手持控制器启动或者由休眠模式唤醒后立即记录当前设备的温度，将该当前温度作为外部环境温度；因为手持控制器在关闭或休眠状态下，电子元器件的功耗小、基本不产生热量或者产生的热量可以忽略不计，因此，可认为此时的设备内部温度与外部环境温度一致；

2）、判断显示屏背光是否开启，若显示屏背光为关闭状态，则持续跟踪设备内部温度，并记录背光开启的前一时刻的设备内部温度，并将该前一时刻的设备内部温度作为初始环境温度；

若显示屏背光为开启状态，则持续记录显示屏背光开启时间⊿t_DIS；判断显示屏背光开启时间是否大于阈值时间，若是，则认为显示屏背光引起的温升⊿T_DIS = 背光开启阈值时间后的当前温度–初始环境温度；

若显示屏背光开启时间小于阈值时间，则显示屏背光的温升⊿T_DIS = C_DIS×B_DIS×⊿t_DIS；B_DIS为当前显示屏背光亮度；参照图1和图2可知，该阈值时间可经过有限次的实验获得，当背光开启约7分钟后温度不再上升而基本保持稳定，因此将阈值时间设定为7分钟。

3）、判断电池的当前放电电流是否大于预设的阈值电流，当电池放电电流超越该阈值电流时电池的发热量将影响设备内部温度，该阈值电流可以通过有限次的实验测量获得，持续记录放电电流大于阈值电流的电池放电时间⊿t_BAT和电池放电电流I_BAT；电池放电温升⊿T_BAT = C_BAT×I_BAT×⊿t_BAT；

4）、判断主处理器的运行负荷是否大于预设的阈值负荷，当运行负荷超过该阈值负荷时，主处理器运行时产生的发热量将影响设备内部温度，该阈值负荷可通过有限次的实验测量获得，持续记录放电电流大于阈值负荷的处理器工作时间⊿t_CPU和处理器运行负荷L_CPU；处理器温升⊿T_CPU = C_CPU×L_CPU×⊿t_CPU；

5）、将显示屏背光温升、电池放电温升和处理器温升相加获得总温升⊿T = ⊿T_DIS+⊿T_BAT+⊿T_CPU；

6）、读取当前温度传感器获得的实际温度，实际温度-⊿T=修正温度，将该修正温度血糖检测模块温度校正系数对血糖测试值进行修正。

本实施例具有能够对手持控制器内部温度进行补偿，提高血糖检测精度的优点。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (2)

1.用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块，包括胰岛素泵和手持控制器，手持控制器上具有血糖检测模块和温度传感器；

其特征在于：手持控制器中还设有温度补偿模块，温度传感器感应的温度输入温度补偿模块中，温度补偿模块包括计算手持控制器内部温升的计算单元和补偿单元，补偿单元用温度传感器获得的实际温度减去计算单元获得的温升得到修正温度，补偿单元输出的修正温度对应血糖检测模块的温度校正系数；

所述计算单元输出的温升⊿T = ⊿T_DIS+⊿T_BAT+⊿T_CPU，

其中：⊿T_DIS表示显示屏背光的温升，⊿T_BAT表示电池的温升，⊿T_CPU表示主处理器的温升；

温度补偿模块还设有持续记载背光灯开启时长的计时器，计时器与计算单元连接，显示屏背光开启时间⊿t_DIS＜阈值时间时，显示屏背光的温升⊿T_DIS = C_DIS×B_DIS×⊿t_DIS；显示屏背光开启时间⊿t_DIS＞阈值时间时，显示屏背光的温升⊿T_DIS = 背光开启阈值时间后温度 –显示屏开启前一时刻的设备内部温度； C_DIS为校正系数，C_DIS通过有限次测试即可获得；B_DIS为显示屏背光亮度；

电池的温升⊿T_BAT = C_BAT×I_BAT×⊿t_BAT；C_BAT为校正系数，通过有限次测试即可获得；I_BAT为电池放电电流；⊿t_BAT为电池放电时间；

主处理器的温升⊿T_CPU = C_CPU×L_CPU×⊿t_CPU；C_CPU为校正系数，通过有限次测试即可获得；L_CPU为处理器负荷；⊿t_CPU为处理器工作时间。

2.如权利要求1所述的用于胰岛素泵系统的温度自补偿血糖检测模块的温度补偿方法，包括以下步骤：

1）、手持控制器启动或者由休眠模式唤醒后立即记录当前设备的温度，将该当前温度作为外部环境温度；因为手持控制器在关闭或休眠状态下，电子元器件的功耗小、基本不产生热量或者产生的热量可以忽略不计，因此，可认为此时的设备内部温度与外部环境温度一致；

2）、判断显示屏背光是否开启，若显示屏背光为关闭状态，则持续跟踪设备内部温度，并记录背光开启的前一时刻的设备内部温度，并将该前一时刻的设备内部温度作为初始环境温度；

若显示屏背光为开启状态，则持续记录显示屏背光开启时间⊿t_DIS；判断显示屏背光开启时间是否大于阈值时间，若是，则认为显示屏背光引起的温升⊿T_DIS = 背光开启阈值时间后的当前温度–初始环境温度；

若显示屏背光开启时间小于阈值时间，则显示屏背光的温升⊿T_DIS = C_DIS×B_DIS×⊿t_DIS；B_DIS为当前显示屏背光亮度；

3）、判断电池的当前放电电流是否大于预设的阈值电流，当电池放电电流超越该阈值电流时电池的发热量将影响设备内部温度，持续记录放电电流大于阈值电流的电池放电时间⊿t_BAT和电池放电电流I_BAT；电池放电温升⊿T_BAT = C_BAT×I_BAT×⊿t_BAT；

4）、判断主处理器的运行负荷是否大于预设的阈值负荷，当运行负荷超过该阈值负荷时，主处理器运行时产生的发热量将影响设备内部温度，持续记录放电电流大于阈值负荷的处理器工作时间⊿t_CPU和处理器运行负荷L_CPU；处理器温升⊿T_CPU = C_CPU×L_CPU×⊿t_CPU；

5）、将显示屏背光温升、电池放电温升和处理器温升相加获得总温升⊿T = ⊿T_DIS+⊿T_BAT+⊿T_CPU；

6）、读取当前温度传感器获得的实际温度，实际温度-⊿T=修正温度，将该修正温度对应血糖检测模块的温度校正系数对血糖测试值进行修正。