CN103713024B - 一种血糖电子测量的稳定取值方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种血糖电子测量的稳定取值方法，属于医疗测量器械领域。本发明利用电化学分析仪，实时监测反应过程中电流的变化，在检测电流稳定的情况下，抽取n个样本电流值，并取平均值，并经过，电压放大器电路获得实时放大的电压值，再利用模数转换和函数转换获得血糖值的测量值。本发明能够降低不可控因素给血糖电子测量造成的误差，从而得到比较稳定精准的血糖值。
Description
技术领域
本发明属于医疗测量器械领域，更准确地说，本发明涉及一种便携式血糖仪测量精度的稳定取值方法。
背景技术
糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所致的以高血糖为主要特征的代谢性疾病。近30年来，我国糖尿病患病率显著增加。1980年糖尿病的患病率约为0.7%。2007-2008年，我国20岁以上的成年人糖尿病患病率达到9.7%。2010年，我国有糖尿病患者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。
目前精确的血糖测量仪器是医院采用的血糖生化仪，其优点主要是测量非常精确，但也有其测量时间慢、用血量多、操作复杂、机器价格昂贵等很明显的缺陷。自70年代发明袖珍便携式快速血糖仪以来，病人可以根据情况自测血糖，并快速得出结果，因而认为其是糖尿病治疗史上的一个里程碑。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利用葡萄糖氧化酶电极测量法。
上述便携式血糖仪的基本测量原理是：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。其具体步骤为：将血液滴到试纸上，经过宏吸吸收后5-10秒内，血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖氧化酶会发生反应。在反应的过程中，一般取5秒到10秒内的单一任何时间点，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（ARM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。但也有其不可避免的缺点，主要有以下几个方面：
(1)试纸容易受环境温度、湿度的影响。不同温度对测量结果影响很大，且一般试纸从容器中取出后要在5分钟之内使用完毕，以免受潮而影响测量的准确性；
(2)氧化酶的浓度不同，反应程度不同，测量会产生误差。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；
(3)宏吸吸入血浆量的多少也会影响测量结果，导致在单一的测量时间点上，试纸药品和宏吸吸入的病人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；
(4)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。
文献1（酶电极法血糖仪的研制仪器仪表学报杂志于杨春2003年24期）提到了酶电极法血糖仪是采用酶的固化技术以及电检测的方法研制而成，测量酶的电极上反应产生的微电流转换获得血糖值，但并未提及如何改进具体的测量算法以提高血糖测量精度和稳定度。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术中便携式血糖仪存在的由于环境温度、湿度、血浆浓度等各种不可控因素而产生的血糖电子测量误差的问题，提供一种便携式血糖仪测量精度的稳定取值方法。该方法监测试纸中化学反应的反应电流的波动，确定反应电流值趋向稳定时的时间区间端点，在区间内多次抽样，并取反应电流的平均值。降低不可控因素给最终血糖值造成的误差，从而得到比较稳定精准的血糖值。
具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括以下步骤：
1）在血糖试纸与血液发生反应时，利用电化学分析仪读取化学反应电流，并每隔0.1s读取一次反应电流值Ii（i＝1，2，...m）；
2）若每两次的电流值相差精度满足|Ii-Ii-1|≤0.001μA时，开始提取抽样电流，直到检测电流的差值范围|Ii-Ii-1|>0.001μA时终止抽样；
3）从抽样电流中抽取n个样本电流，记为Ij（j＝1，2，...n），取平均值
4）根据步骤3）中得到的样本电流的平均值通过电压放大器电路获得实时放大的电压值，再经过模数转换和函数转换获得血糖值的测量值。
上述技术方案的进一步特征在于，所述血糖试纸上表面为炭浆，下表面为银，中间部分为葡萄糖氧化酶，左端边缘处为宏吸。
上述技术方案的进一步特征在于，所述n=50。
本发明的有益效果如下：本发明能够实时监测试纸中化学反应的反应电流的波动情况，确定反应电流值趋向稳定时的时间区域端点，在区间内定时抽样，并将抽样得到的瞬时电流采用加权平均的方式算得一个最逼近的结果，从而降低不可控因素给最终血糖值造成的误差，得到比较稳定精准的血糖值。基于本发明专利的发明方法，得到创新改进后的血糖仪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，其具体有益效果可以体现在以下医学测量指标参数的改进：1）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；2）当血糖溶度大于4.2mmol/L，检测结果误差在正负5%范围内；3）医学测量准确度指标为STDEV标准差小于0.1；4）医学测量稳定度度指标为CV（%）小于2%。由于国家规定的电子血糖仪可接受的误差范围是15%-20%，而本发明可以将血糖值的测量误差范围降到10%以下，并且通过细化对反应电流的监测取样算法能够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，因此本发明能够大幅提高血糖电子测量的稳定性。
附图说明
图1为血糖试纸的微观结构图，其中1为上表面，2为葡萄糖氧化酶，3为下表面，4为宏吸。
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
本发明方法的主要原理是，为了得到更加稳定精确的血糖值，降低环境温度、湿度、血浆浓度等各种外界因素对血糖测量值的影响，本发明方法利用电化学分析仪，实时监测反应过程中电流的变化，在检测电流稳定的情况下，抽取样本电流值并取平均值，并经过电压放大器电路获得实时放大的电压值，再利用模数转换和函数转换获得血糖值的测量值。
本发明采用的血糖试纸的微观结构如图1所示，在其上表面是一层炭浆（C），下表面为银（Ag），上下表面构成了化学反应中的正负两极。其中，炭浆层为正极，银表面为负极。其中间部分为葡萄糖氧化酶，便携式血糖仪的基本原理就是试纸通过左端边缘处的宏吸吸收血浆后，血浆中的葡萄糖与试纸夹层中的葡萄糖氧化酶发生化学反应，产生反应电流。为了清晰地看出反应电流的大小，可将试纸右端的正负极连接到电化学分析仪上。
本发明方法的流程如图2所示，包括以下步骤：
1）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。在反应的同时，利用电化学分析仪读取化学反应电流，同时每隔0.1s读取一次反应电流值Ii（i＝1，2，...m）。
2）若每两次的电流值相差精度满足|Ii-Ii-1|≤0.001μA，开始提取抽样电流，直到检测电流的差值范围|Ii-Ii-1|>0.001μA终止抽样。
3）从抽样电流中抽取n个（如50个）样本电流值，记为Ij（j＝1，2，...n），取平均值
4）根据上述样本电流平均值，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Va，再经过嵌入式单片机（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A，得到更加稳定精准的血糖值，在便携式血糖仪上实现快速显示或语音提示。
由以上流程可知，本发明能够实时监测试纸中化学反应的反应电流的波动情况，确定反应电流值趋向稳定时的时间区域端点，在区间内定时抽样，并将抽样得到的瞬时电流采用加权平均的方式，算得一个最逼近的结果，从而降低不可控因素给最终血糖值造成的误差，得到比较稳定精准的血糖值。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (2)
1.一种血糖电子测量的稳定取值方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在血糖试纸与血液发生反应时，利用电化学分析仪读取化学反应电流，并每隔0.1s读取一次反应电流值Ii(i＝1，2，...m)；所述血糖试纸上表面为炭浆，下表面为银，中间部分为葡萄糖氧化酶，左端边缘处为宏吸；
2)若每两次的电流值相差精度满足|Ii-Ii-1|≤0.001μA时，开始提取抽样电流，直到检测电流的差值范围|Ii-Ii-1|>0.001μA时终止抽样；
3)从抽样电流中抽取n个样本电流，记为Ij(j＝1，2，...n)，取平均值
4)根据步骤3)中得到的样本电流的平均值通过电压放大器电路获得实时放大的电压值，再经过模数转换和函数转换获得血糖值的测量值。
2.根据权利要求1所述的血糖电子测量的稳定取值方法，其特征在于，所述n＝50。
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