CN105433954B - 一种无创血糖检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无创血糖检测设备，包括动态磁能传递电路、动态磁能激励源功率放大器、能量消耗检测电路、电压信号调理电路、信号同步电路和数据处理电路，所述动态磁能传递电路接收所述动态磁能激励源功率放大器传输的动态调制电流并转换成磁能后，向外发出动态调制的动态磁能波束；所述动态磁能波束的动态磁能与被测体的生物磁能耦合达到能量平衡后，所述信号同步电路关闭所述动态磁能激励源功率放大器，同时触发所述能量消耗检测电路将检测到的能量消耗值发送至所述电压信号调理电路；所述电压信号调理电路将所述能量消耗值发送至所述数据处理电路进行换算，得出糖原浓度值。可见，该无创血糖检测设备，能够实现无创检测血糖的目的，安全方便。

Description

一种无创血糖检测设备

技术领域

本发明涉及人体血糖无创检测技术领域，尤其涉及一种无创血糖检测设备。

背景技术

众所周知，糖尿病是由于人体内胰岛素缺乏引起的代谢紊乱性疾病或内分泌疾病。血糖浓度异常导致人体内代谢紊乱，这将会引起糖尿病酮症、心脑血管病变、胃病、眼病等并发症。我国上亿人患糖尿病，而根治这种疾病的有效手段仍然匮乏。目前主要的手段是通过控制血糖浓度以预防或减轻并发症的发生，如较为常见的通过频繁地检测血糖浓度，以便及时调整口服降糖药物和胰岛素的用量的手段。当前测量血糖浓度的方法有：生化法、微创法和无创法，其中，生化法和微创法技术较成熟。但这两种方法均需要采血测量。由于抽血(或扎手指取血)会造成患者痛苦，而且存在感染的危险，这就限制了测定血糖浓度的频率，使大多数糖尿病患者不能实现所希望的血糖实时监测的目的。人体无创伤血糖检测方法技术目前也是逐步趋于成熟。对于无创伤血糖检测法，大致上包括微波法、旋光法、光声光谱法、激光拉曼光谱法、光散射系数法、红外光谱法、超声波-电传导-热容三种技术结合等几种方法。

以上方法优点明显，都可以实现无创伤血糖浓度检测，但同时也都存在不足，具体如下：

1.微波法：该方法的微波通过人体组织时，其损耗较大，反射信号微弱，使得检测困难较大。

2.旋光法：该方法通过测量偏转角度来得出葡萄糖的浓度，因偏转角较小，测量难度大，人眼测量实现难度大，患者不易接受。

3.光声光谱法：该方法灵敏度高，但其对组织内部结构的变化比较敏感，背景噪声不易消除。

4.激光拉曼光谱法(RAMAN方法)：该方法由于生物组织的吸收和散射效应，RAMAN信号检测极其困难，另外蛋白质类分子产生的背景荧光信号强度经常与RAMAN信号相当。基于上述各种原因，该方法一般选用眼前房作为最佳测量部位。但受到眼睛的安全辐射剂量限制，入射光能很小，使能检测到的信号强度非常微弱。

5.光散射系数法：至今仅有一些反映变化趋势的研究成果，尚无商品化。

6.红外光谱法：该方法是无创血糖检测领域相对较好的方法，已有产品面市。但是，由于被测对象是活体，信号又非常微弱，并且一些相关问题涉及的学科较多而且复杂，还存在测量条件选取、测量部位选择、重叠光谱中提取微弱化学信息的方法等关键性问题并未完全解决。

7、超声波-电传导-热容三种技术结合检测法：该方法是将超声传感器、电容极板电磁传感器和热传导传感器三者结合，实现无创检测人体血糖的目的。不过因为检测时要夹在耳垂上，目前还不能覆盖所有年龄患者，特别不适用于未成年人。

所以，工程师可以继续对无创伤血糖浓度检测的设备进行优化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无创血糖检测设备，能够实现无创检测血糖的目的，安全方便。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种无创血糖检测设备，包括动态磁能传递电路、动态磁能激励源功率放大器、能量消耗检测电路、电压信号调理电路、信号同步电路和数据处理电路，所述动态磁能传递电路的输入端与所述动态磁能激励源功率放大器的输出端连接，所述动态磁能传递电路的输出端与所述能量消耗检测电路的输入端连接，所述能量消耗检测电路的输出端与所述电压信号调理电路的输入端连接，所述电压信号调理电路的输出端与所述数据处理电路的输入端连接，所述动态磁能激励源功率放大器的输入端与所述数据处理电路的输出端连接，所述信号同步电路的一端连接所述动态磁能激励源功率放大器，所述信号同步电路的另一端连接所述能量消耗检测电路；

所述动态磁能传递电路接收所述动态磁能激励源功率放大器传输的动态调制电流并转换成磁能后，向外发出预设的动态调制的第一个动态磁能波束；所述第一个动态磁能波束的动态磁能与被测体的生物磁能耦合后，所述能量消耗检测电路检测动态磁能的能量消耗的初值，并判断被测体吸收的能量是否饱和，若否，则所述信号同步电路再次控制所述动态磁能激励源功率放大器对所述动态磁能传递电路发送动态调制电流，经过若干个动态磁能波束后，所述能量消耗检测电路检测到被测体不再吸收能量，被测体的磁能升与所述动态磁能传递电路发出的磁能已达到能量平衡，则所述信号同步电路关闭所述动态磁能激励源功率放大器，使其停止对所述动态磁能传递电路发送动态调制电流，同时，所述信号同步电路触发所述能量消耗检测电路将检测到的能量消耗值发送至所述电压信号调理电路；所述电压信号调理电路将所述能量消耗值转换为电压参量的放大值后，将所述电压参量的放大值发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路将所述电压参量的放大值与预设标准数据进行换算，得出糖原浓度值；

其中，所述生物磁能为被测体组织内被糖原包覆的细胞所携带的磁能。

其中，所述动态磁能波束为锯齿动态磁能波束，其功率为5mW；

所述动态磁能波束由一个5-12匝、直径5-12mm的单向传递磁能的平面电感线圈发出。

其中，所述能量消耗值与所述被测体的磁能升之间具备线性关系。

其中，所述无创血糖检测设备还包括能量输出稳定控制器，所述的动态磁能激励源功率放大器的控制反馈信号端与所述的能量输出稳定控制器的输入1端连接，所述能量输出稳定控制器的输入2端与数据处理电路的模拟信号的输出端连接，所述的能量输出稳定控制器的输出1端与动态磁能激励源功率放大器的控制信号端连接，所述的能量输出稳定控制器的输出2端与数据处理电路的控制信号端连接。

其中，所述无创血糖检测设备还包括显示器和键盘，所述显示器和键盘分别与所述数据处理电路电性连接。

其中，所述无创血糖检测设备还包括无线数据传输电路，所述无线数据传输电路与所述数据处理电路电性连接。

其中，所述无创血糖检测设备还包括USB接口和/或RS232接口，所述USB接口与所述数据处理电路电性连接，所述RS232接口与所述数据处理电路电性连接。

其中，所述无创血糖检测设备还包括语音接口，所述语音接口与所述数据处理电路电性连接。

其中，所述无创血糖检测设备还包括电源电路，所述电源电路与所述数据处理电路电性连接。

其中，所述电源电路为3.3V的电源电路。

本发明的有益效果在于：一种无创血糖检测设备，包括动态磁能传递电路、动态磁能激励源功率放大器、能量消耗检测电路、电压信号调理电路、信号同步电路和数据处理电路，所述动态磁能传递电路接收所述动态磁能激励源功率放大器传输的动态调制电流并转换成磁能后，向外发出动态调制的动态磁能波束；所述动态磁能波束的动态磁能与被测体的生物磁能耦合达到能量平衡后，所述信号同步电路关闭所述动态磁能激励源功率放大器，使其停止对所述动态磁能传递电路发送动态调制电流，同时触发所述能量消耗检测电路将检测到的能量消耗值发送至所述电压信号调理电路；所述电压信号调理电路将所述能量消耗值转换为电压参量的放大值后，将所述电压参量的放大值发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路将所述电压参量的放大值与预设标准数据进行换算，得出糖原浓度值。可见，该无创血糖检测设备，能够实现无创检测血糖的目的，安全方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的无创血糖检测设备的结构方框图。

图2是本发明提供的无创血糖检测设备处于能量平衡过程中的时间血糖曲线图。

图3是本发明提供的无创血糖检测设备的结构主视图。

图4是本发明提供的无创血糖检测设备的结构侧视图。

图5是应用本发明提供的无创血糖检测设备和其他型号设备进行血糖测试的血糖结果对比表。

附图标记说明如下：

100-被测体；1-动态磁能传递电路；2-动态磁能激励源功率放大器；

3-能量消耗检测电路；4-电压信号调理电路；5-能量输出稳定控制器；

6-数据处理电路；7-显示器；8-键盘；9-无线数据传输电路；

10-USB接口/RS232接口；11-语音接口；12-信号同步电路；

13-电源电路；101-无创血糖检测设备；201-显示屏；301-主按钮；

401-选择按钮；501-电源开关。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，其是本发明提供的无创血糖检测设备101的结构方框图。

该无创血糖检测设备101，包括动态磁能传递电路1、动态磁能激励源功率放大器2、能量消耗检测电路3、电压信号调理电路4、信号同步电路12和数据处理电路6，所述动态磁能传递电路1的输入端与所述动态磁能激励源功率放大器2的输出端连接，所述动态磁能传递电路1的输出端与所述能量消耗检测电路3的输入端连接，所述能量消耗检测电路3的输出端与所述电压信号调理电路4的输入端连接，所述电压信号调理电路4的输出端与所述数据处理电路6的输入端连接，所述动态磁能激励源功率放大器2的输入端与所述数据处理电路6的输出端连接，所述信号同步电路12的一端连接所述动态磁能激励源功率放大器2，所述信号同步电路12的另一端连接所述能量消耗检测电路3；

所述动态磁能传递电路1接收所述动态磁能激励源功率放大器2传输的动态调制电流并转换成磁能后，向外发出预设的动态调制的第一个动态磁能波束；所述第一个动态磁能波束的动态磁能与被测体100的生物磁能耦合后，所述能量消耗检测电路3检测动态磁能的能量消耗的初值，并判断被测体100吸收的能量是否饱和，若否，则所述信号同步电路12再次控制所述动态磁能激励源功率放大器2对所述动态磁能传递电路1发送动态调制电流，经过若干个动态磁能波束后，所述能量消耗检测电路3检测到被测体100不再吸收能量，被测体100的磁能升与所述动态磁能传递电路1发出的磁能已达到能量平衡，则所述信号同步电路12关闭所述动态磁能激励源功率放大器2，使其停止对所述动态磁能传递电路1发送动态调制电流，同时，所述信号同步电路12触发所述能量消耗检测电路3将检测到的能量消耗值发送至所述电压信号调理电路4；所述电压信号调理电路4将所述能量消耗值转换为电压参量的放大值后，将所述电压参量的放大值发送至所述数据处理电路6；所述数据处理电路6将所述电压参量的放大值与预设标准数据进行换算，得出糖原浓度值；

其中，所述生物磁能为被测体100组织内被糖原包覆的细胞所携带的磁能。

优选地，所述动态磁能波束为锯齿动态磁能波束，其功率为5mW；

所述动态磁能波束由一个5-12匝、直径5-12mm的单向传递磁能的平面电感线圈发出。

上述锯齿动态磁能波束的参量是经过本领域技术人员反复试验，最终选择的最适合进行人体血糖检测的数值。当然，本领域技术人员还可以根据公知常识，在本技术方案的技术背景下选择其他的动态磁能波束的参量，不过相应的预设标准数据就需要重新进行测量并校准以实现计算出糖原浓度值的目的，此处不再举例赘述。

需要说明的是，本发明实施例提供的无创血糖检测设备101是根据被测体100，如人体内组织细胞携带的生物磁能的变化，对包覆这些组织细胞的糖原施加一个能力相当于电功率5mW的调制动态磁能波束。该调制动态磁能波束通过一个5至12匝、直径5至12mm的单向传递磁能的平面电感线圈发出，该调制动态磁能波束的磁能与被糖原包覆的带生物磁能的细胞相互耦合，然后产生能量平衡效应。

优选地，所述能量消耗值与所述被测体100的磁能升之间具备线性关系。

针对这种物理-化学效应的实验结果证明，被测体100内组织细胞和包体周围存储的糖原吸收外部总能量和向外做功的大小有线性关系。也就是说，当这个平面电感线圈发出的调制动态磁能波束与被测体100内组织细胞携带的生物磁能耦合后，被测体100获得磁能，其细胞内能升高(即磁能升)，于此同时也对外做功(即能量消耗值)，这个过程可以用数学模型来表示，具体如下：

dUe＝δm-δPc………………………………………………………………(1)

式(1)中dUe为被测体100组织内能增量，δm为被测体100组织吸收的磁能，即被测体100组织向动态磁能传递电路1吸收的磁能，δPc为被测体100组织吸收磁能后对外所做的功。把这种非电量的变化过程的信号变化通过单向传递磁能的平面电感线圈及能量消耗检测电路3转换成电压的物理量后，再经过电压信号调理电路4的调理放大和信息分类，最后与预设标准数据进行比对换算，就可以计算出糖原(血糖)的浓度值。

请参考图2，其是本发明提供的无创血糖检测设备101处于能量平衡过程中的时间血糖曲线图。

需要说明的是，对一般被测体100内覆盖组织细胞的糖原施加一个能力相当于电功率5mW的调制动态磁能波束后，调制动态磁能波束的磁能与生物磁能耦合以达到能量平衡，其平衡过程的血糖-时间变化过程基本都符合图2的规律。

本发明实施例提供的无创血糖检测设备101，与目前市面上已有的血糖检测设备不同，其工作原理是通过被测体100，如人体组织内的糖原/生物磁能与外部施加调制的锯齿动态磁能波束相互耦合，在耦合过程中能量实现自动平衡。由于能量的传递到平衡整个过程中携带着糖原浓度信息，通过一个直径5至12mm的平面电感线圈及能量消耗检测电路3，将这些糖原浓度信息的变化的非电量转换为电信号，然后再经过电压信号调理电路4的调理放大后，通过数据处理电路6标度计算就可得出血糖的浓度。

本发明实施例提供的无创血糖检测设备101，所述动态磁能传递电路1接收所述动态磁能激励源功率放大器2传输的动态调制电流并转换成磁能后，向外发出动态调制的动态磁能波束；所述动态磁能波束的动态磁能与被测体100的生物磁能耦合达到能量平衡后，所述信号同步电路12关闭所述动态磁能激励源功率放大器2，同时触发所述能量消耗检测电路3将检测到的能量消耗值发送至所述电压信号调理电路4；所述电压信号调理电路4将所述能量消耗值发送至所述数据处理电路6进行换算，得出糖原浓度值。可见，该无创血糖检测设备101，能够实现无创检测血糖的目的，安全方便。

需要说明的是，所述动态磁能传递电路1包括一个5-12匝、直径5-12mm的单向传递磁能的平面电感线圈。

优选地，所述无创血糖检测设备101还包括能量输出稳定控制器5，所述的动态磁能激励源功率放大器2的控制反馈信号端与所述的能量输出稳定控制器5的输入1端连接，所述能量输出稳定控制器5的输入2端与数据处理电路6的模拟信号的输出端连接，所述的能量输出稳定控制器5的输出1端与动态磁能激励源功率放大器2的控制信号端连接，所述的能量输出稳定控制器5的输出2端与数据处理电路6的控制信号端连接。

优选地，所述无创血糖检测设备101还包括显示器7和键盘8，所述显示器7和键盘8分别与所述数据处理电路6电性连接。

优选地，所述无创血糖检测设备101还包括无线数据传输电路9，所述无线数据传输电路9与所述数据处理电路6电性连接。

优选地，所述无创血糖检测设备101还包括USB接口和/或RS232接口，所述USB接口和/或RS232接口分别与所述数据处理电路6电性连接。

优选地，所述无创血糖检测设备101还包括语音接口11，所述语音接口11与所述数据处理电路6电性连接。

优选地，所述无创血糖检测设备101还包括电源电路13，所述电源电路13与所述数据处理电路6电性连接。

优选地，所述电源电路13为3.3V的电源电路。所述电源电路13包括电源开关501。

本发明实施例提供的无创血糖检测设备101，包括：动态磁能传递电路1、动态磁能激励源功率放大器2、能量消耗检测电路3、电压信号调理电路4、数据处理电路6、能量输出稳定控制器5、信号同步电路12、显示器7、键盘8、无线数据传输电路9、USB接口/RS232接口10、语音接口11、电源电路13等。所述的动态磁能传递电路1的输入端和输出端分别与锯齿波的动态磁能激励源功率放大器2的输出端和能量消耗检测电路3的输入端相连。所述的锯齿波的动态磁能激励源功率放大器2的另一输出端与所述的信号同步电路12连接，信号同步电路12与能量消耗检测电路3的输入端连接。所述的能量消耗检测电路3的输出端与所述的电压信号调理电路4的输入端连接，所述的电压信号调理电路4的输出端与数据处理电路6的模拟信号的输入端连接，所述的磁能激励源功率放大器的控制反馈信号端与所述的能量输出稳定控制器5的输入1端相连，能量输出稳定控制器5的输入2端与数据处理电路6的模拟信号的输出端连接，所述的能量输出稳定控制器5的输出2端与数据处理电路6的控制信号端连接，所述的数据处理电路6与显示器7相连，所述的数据处理电路6与操作的键盘8相连，所述的数据处理电路6所述的无线数据传输电路9的输入/输出接口相连。所述的数据处理电路6与所述的USB/RS-232接口相连。所述的数据处理电路6与所述的语音接口11连接。

请分别参考图3和图4，其分别是本发明提供的无创血糖检测设备101的结构主视图和结构侧视图。

使用本发明提供的无创血糖检测设备101的具体操作步骤如下：

在工作时，打开电源开关501，无创血糖检测设备101自动校准，显示屏201出现血糖检测界面。点击测量确认键(或者通过主按钮301或者选择按钮401进行选择)，被测手指末梢轻轻触压无创血糖检测设备101外侧的动态磁能传递电路1的顶端结构，当手指有效覆盖住整个顶端结构后，动态磁能波束的动态磁能便从手指外表传递到手指的生物组织，生物组织中携带的内部磁能与外部施加的磁能相互耦合，然后生物组织得到新的能量，该能量的变化有一个剧变过渡过程。随着时间的推移迅速达到平衡。这个能量过渡信号通过单向传递磁能的电感线圈及能量消耗检测单元转换成电压的物理量。然后经过电压信号调理电路4放大，再经数据处理电路6的数字化处理、最后与预设标准数据进行比对换算计算标度得出糖原结果，并由显示屏201显示糖原(血糖)结果值，或通过无线数据传输电路9的无线接口传输给上位机。

请参考图5，其是应用本发明提供的无创血糖检测设备101和其他型号设备进行血糖测试的血糖结果对比表。本发明提供的无创血糖检测设备101的机型为手持机B#。

从图5可知，应用本发明提供的无创血糖检测设备101和其他市面上现有型号设备进行血糖测试的血糖结果差别不大，均处于正常的波动范围。可见，本发明实施例提供的无创血糖检测设备101，能够实现无创检测血糖的目的，安全方便。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种无创血糖检测设备，其特征在于，包括动态磁能传递电路、动态磁能激励源功率放大器、能量消耗检测电路、电压信号调理电路、信号同步电路和数据处理电路，所述动态磁能传递电路的输入端与所述动态磁能激励源功率放大器的输出端连接，所述动态磁能传递电路的输出端与所述能量消耗检测电路的输入端连接，所述能量消耗检测电路的输出端与所述电压信号调理电路的输入端连接，所述电压信号调理电路的输出端与所述数据处理电路的输入端连接，所述动态磁能激励源功率放大器的输入端与所述数据处理电路的输出端连接，所述信号同步电路的一端连接所述动态磁能激励源功率放大器，所述信号同步电路的另一端连接所述能量消耗检测电路；

所述动态磁能传递电路接收所述动态磁能激励源功率放大器传输的动态调制电流并转换成磁能后，向外发出预设的动态调制的第一个动态磁能波束；所述第一个动态磁能波束的动态磁能与被测体的生物磁能耦合后，所述能量消耗检测电路检测动态磁能的能量消耗的初值，并判断被测体吸收的能量是否饱和，若否，则所述信号同步电路再次控制所述动态磁能激励源功率放大器对所述动态磁能传递电路发送动态调制电流，经过若干个动态磁能波束后，所述能量消耗检测电路检测到被测体不再吸收能量，被测体的磁能升与所述动态磁能传递电路发出的磁能已达到能量平衡，则所述信号同步电路关闭所述动态磁能激励源功率放大器，使其停止对所述动态磁能传递电路发送动态调制电流，同时，所述信号同步电路触发所述能量消耗检测电路将检测到的能量消耗值发送至所述电压信号调理电路；所述电压信号调理电路将所述能量消耗值转换为电压参量的放大值后，将所述电压参量的放大值发送至所述数据处理电路；所述数据处理电路将所述电压参量的放大值与预设标准数据进行换算，得出糖原浓度值；

其中，所述生物磁能为被测体组织内被糖原包覆的细胞所携带的磁能。

2.根据权利要求1所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述动态磁能波束为锯齿动态磁能波束，其功率为5mW；

所述动态磁能波束由一个5-12匝、直径5-12mm的单向传递磁能的平面电感线圈发出。

3.根据权利要求1所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述能量消耗值与所述被测体的磁能升之间具备线性关系。

4.根据权利要求1所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述无创血糖检测设备还包括能量输出稳定控制器，所述的动态磁能激励源功率放大器的控制反馈信号端与所述的能量输出稳定控制器的输入1端连接，所述能量输出稳定控制器的输入2端与数据处理电路的模拟信号的输出端连接，所述的能量输出稳定控制器的输出1端与动态磁能激励源功率放大器的控制信号端连接，所述的能量输出稳定控制器的输出2端与数据处理电路的控制信号端连接。

5.根据权利要求4所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述无创血糖检测设备还包括显示器和键盘，所述显示器和键盘分别与所述数据处理电路电性连接。

6.根据权利要求4所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述无创血糖检测设备还包括无线数据传输电路，所述无线数据传输电路与所述数据处理电路电性连接。

7.根据权利要求4所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述无创血糖检测设备还包括USB接口和/或RS232接口，所述USB接口与所述数据处理电路电性连接，所述RS232接口与所述数据处理电路电性连接。

8.根据权利要求4所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述无创血糖检测设备还包括语音接口，所述语音接口与所述数据处理电路电性连接。

9.根据权利要求4所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述无创血糖检测设备还包括电源电路，所述电源电路与所述数据处理电路电性连接。

10.根据权利要求9所述的无创血糖检测设备，其特征在于，所述电源电路为3.3V的电源电路。