CN105496419A - 贴黏式电容量测装置及其电极组件与电容量测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种贴黏式电容量测装置及其电极组件及电容量测方法，用以提升诊断装置的实用性及方便性，该贴黏式电容量测装置包含：一电极组件，该电极组件包含一贴合件，该贴合件设有一第一电极区及一第二电极区，该第一电极区设有数个第一电极元件，该第二电极区设有数个第二电极元件；及一控制器，该控制器包含一量测单元及一处理单元，该量测单元电性连接该数个第一电极元件及该数个第二电极元件，该量测单元用以测量该第一电极区与该第二电极区之间的一电容值，该处理单元耦接于该量测单元，以接收该量测单元所测量的该电容值，并进行数据处理以产生一电容值量测结果。
Description
技术领域
本发明涉及贴黏式电容量测技术，尤其涉及一种贴黏式电容量测装置及其电极组件与电容量测方法，其能够贴附于人体特定部位进行电容值测量。
背景技术
在人体中，血糖的浓度是被严格控制的，通常维持在900毫克/升（5mmol/L）左右。正常范围4-6mmol/L，即血糖的恒定性。循环血液中正常的葡萄糖含量为3.3-7克（假设人体含血量为5升，相当于男子的平均含血量）。血糖浓度失调会导致多种疾病，如持续血糖浓度过高的高血糖和过低的低血糖。而由多种原因导致的持续性高血糖就会引发糖尿病，这也是与血糖浓度相关的最显著的疾病。另外，人在极度紧张，恐惧，劳累的状态下，会使肾上腺激素激增，阻止胰岛素生成，从而影响血糖值。
近年来，随着医学及检测技术的蓬勃发展，血糖检测也越来越精准、方便，诸如各类血糖机已广泛应用于各级医疗院所当中，且已开发成一般民众即可自行在家检验的随身型血糖检测机。
然而，上述各式检验血糖值过程中，从受测者身体某部位（例如：手臂或指尖）进行穿刺取血，方能进行检测。由于所述的检测方法，乃属侵入式检测，可能引发受测者身体产生不适（例如：疼痛、害怕或伤口感染等），且对于需定期检测者而言，长期接受上述侵入式检测，除了会受测者本身麻烦外，有可能对受测者身体特定部位造成伤口感染等问题，造成现有检测技术的安全性与便利性不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种贴黏式电容量测装置，用以作为人体血糖浓度的一种检测装置，具有提升检测装置的安全性的功效，并能够在无须采用侵入式取血的情况下，提供血糖值的检测数据，进而辅助了解受测者的身体状况。
本发明另一目的在于提供一种应用该贴黏式电容量测装置的量测方法，用以作为人体血糖浓度的一种检测方法，具有增加检验方法的实用性的功效。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种贴黏式电容量测装置，包含：一电极组件，该电极组件包含一贴合件，该贴合件供黏贴于身体的特定部位，该贴合件设有一第一电极区及一第二电极区，该第一及第二电极区具有一间距，且该第一电极区设有数个第一电极元件，该第二电极区设有数个第二电极元件；及一控制器，该控制器包含一供电单元，该供电单元分别电性连接一量测单元及一处理单元，该量测单元电性连接该第一电极区所设有的数个第一电极元件，该量测单元另电性连接该第二电极区所设有的数个第二电极元件，该量测单元用以测量该第一电极区与该第二电极区之间的一电容值，该处理单元耦接于该量测单元，以供接收该量测单元所测量的该电容值，并进行数据处理以产生一电容值量测结果。
本发明的贴黏式电容量测装置，其中，该第一电极区所设有的数个第一电极元件采用矩阵形式连续排列，该第二电极区所设有的数个第二电极元件亦采用矩阵形式连续排列。
本发明的贴黏式电容量测装置，其中，该第一电极区所设有的各该第一电极元件，其外围设有一围阻体，该第二电极区所设有的各该第二电极元件，其外围设有一围阻体。
本发明的贴黏式电容量测装置，其中，该第一电极区设有一第一电连接件，该第二电极区设有一第二电连接件，该第一及第二电连接件用以电性连接该控制器。
本发明的贴黏式电容量测装置，其中，该贴合件设有一固定部。
本发明的贴黏式电容量测装置，其中，该控制器的处理单元另耦接一储存单元，以供储存该处理单元所产生的该电容值量测结果。
本发明的贴黏式电容量测装置，其中，该控制器的处理单元另耦接一显示单元，该处理单元将该量测单元所测量产生的该电容值量测结果进行数据处理，并且将该数据处理结果显示于该显示单元。
一种应用该贴黏式电容量测装置所执行的电容测量方法，包含：一启动步骤，透过该量测单元以该供电单元所提供的电力在该第一及第二电极区之间产生一电压差；一量测步骤，由该量测单元利用该电压差以测量该第一电极区与及该第二电极区之间的电容值；及一数据处理步骤，由该处理单元对该数个第一电极元件与该数个第二电极元件之间的电容值进行数据处理，以产生一电容值量测结果。
本发明的电容测量方法，其中，该数据处理步骤所产生的该电容值量测结果，为该第一电极元件所设有的各该第一电极元件与该第二电极区所设有的各该第二电极元件间的电容值的总和或平均值。
本发明的贴黏式电容量测装置的电极组件，包含：一贴合件，该贴合件设有一第一电极区及一第二电极区，该第一及第二电极区具有一间距，且该第一电极区设有数个第一电极元件，该第二电极区设有数个第二电极元件。
本发明的贴黏式电容量测装置及其测量方法，该处理单元将数个该第一电极元件与该数个第二电极所量测的电容数据透过矩阵的快速傅立叶变换（FastFourierTransform,FFT），可以得到电容值对应血糖浓度的数据数据，藉此提升诊断装置的实用性及方便性。
附图说明
图1为本发明第一实施例之外观示意图。
图2为本发明第一实施例之使用状况图。
图3为本发明第一实施例之控制器的系统架构图。
图4为本发明第二实施例之控制器的系统架构图。
图5为利用本发明贴黏式电容量测装置之第一实施例所执行之一测量方法的步骤示意图。
【主要组件符号说明】
1电极组件
11贴合件12第一电极区121第一电极元件122围阻体123第一电连接件
13第二电极区131第二电极元件132围阻体
133第二电连接件
14固定部2控制器21供电单元22量测单元23处理单元24储存单元25显示单元H手臂
ΔV电位差C电容值E电场d间距
V1第一电位V2第二电位
S1启动步骤S2量测步骤S3数据处理步骤。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明贴黏式电容量测装置及其电极组件与电容量测方法作进一步详细的说明。
本发明所述的耦接（coupling），指二装置之间藉由有线实体、无线媒介或其组合（例如：异质网络）等方式，使该二装置可以相互传递数据，本发明所属技术领域中具有通常知识者可以理解。
请参照图1所示，本发明贴黏式电容量测装置之第一实施例包含一电极组件1及一控制器2，该电极组电1耦接于该控制器2。
该电极组件1供用户黏贴或贴附于身体的特定部位，举例而言，在本实施当中，该电极组件1可供用户贴附于身体上手臂的位置。然而，该电极组件1亦可为各种形状，如圆型、矩形或三角形等各种形式，本发明并不以此为限。该电极组件1包含一贴合件11，该贴合件11设有一第一电极区12及一第二电极区13，其中，该第一电极区12设有数个第一电极元件121，该第二电极区13设有数个第二电极元件131，该第一电极区12及该第二电极区13可以黏贴方式分别供该数个第一电极元件121及该数个第二电极元件131贴设；该第一电极区12所可设有一第一电连接件123及该第二电极区13可设有一第二电连接件133，该第一电连接件123与该数个第一电极元件121电性连接，该第二电连接件133与该数个第二电极元件131电性连接，以供该控制器2耦接。
更详言之，在本实施例当中，该电极组件1包含的该贴合件11设有一第一电极区12及一第二电极区13。请一并参照图2所示，该贴合件11的第一电极区12设有数个第一电极元件121，该第一电极元件121可以采用矩阵形式连续排列；该贴合件11的第二电极区13设有数个第二电极元件131，该第二电极元件131可以采用矩阵形式连续排列。更详言之，所述数个第一电极元件121及第二电极元件131分别于该第一电极区12及该第二电极区13形成数组(Matrix)设置，该数个第一电极元件121与该数个第二电极元件131的数目可以相同或不同，每一电极元件的尺度(Size)可以落在数十微米，且各第一电极元件121的四周可以设有围阻体122，各第二电极元件131的四周可以设有围阻体132，用以提供绝缘效果，避免两相邻的电极元件产生电性干扰，本领域技术人员所能思及者。此外，该贴合件11可至少设有一固定部14，该固定部14可以为各种固定方式（例如：可饶式固定条、黏性胶条），使该固定件14结合于该贴合件11时，透过该固定部14，即可将该贴合件11固定于使用者手臂，本领域技术人员所能理解实施者。
请参照图3所示，该控制器2之架构示意图。该控制器2包含一供电单元21，该供电单元21分别电性连接一量测单元22及一处理单元23，以对所述量测单元22及处理单元23进行供电。该量测单元22可以为现有电容测量装置，且该量测单元22分别耦接该该电极组件1的第一电极区12及第二电极区13，详言之，该量测单元22可分别直接电性连接该第一电极元件121及第二电极元件131，亦或该量测单元22分别与该电极组件1上的该第一电连接件123及第二电连接件133电性连接，间接与该第一电极元件111及第二电极元件131电性连接，方便依不同使用者更换新的电极组件1。藉此，该量测单元22能够利用该供电单元21所提供的电力，以在该第一及第二电极区12、13之间产生一电压差ΔV。换言之，由于该量测单元22分别电性连接该第一电极区12所设有的数个第一电极元件121，因此该量测单元22能够使设置于该第一电极区12的数第一电极元件121具有一第一电位V1；类似地，由于该量测单元22电性连接该第二电极区13所设有的数个第二电极元件131，因此该量测单元22能够使设置于该第二电极区13的数个第二电极元件131具有与该第一电位不同的一第二电位V2。据此，该量测单元22能够利用该第一电位V1与该第二电位V2的差异在该第一电极区12及第二电极区13之间产生一电压差ΔV。
当该电压差ΔV形成于该第一电极区12与该第二电极13之间时，该第一电极区12与该第二电极区13分别通入相反电性但数量相同的静电荷(Charges)，该量测单元22遂能够利用该电压差ΔV，以测量该第一电极区12所设有的各个第一电极元件121的电容值。值得注意的是，该量测单元22所测量该第一电极区12的其中一第一电极元件121的电容值可以为该数个第一电极元件121与一参考点间的电容值，所述参考点可以为该第二电极区13的其中一第二电极元件131，本领域技术人员均能理解实施；惟，在本实施例中，为使该量测单元22的量测结果更为精确，该第一电极区12的其中一第一电极元件121的电容值可以为该各个第一电极元件121与该第二电极区13所设有的数个第二电极元件131间的电容值的总和（或平均值），本发明并不加以限制。同样地，该量测单元22遂能够利用该电压差ΔV，以测量该第二电极区13所设有的各第二电极元件131的电容值。
该处理单元23可以为微控制单元、个人计算机、工作站或云端服务器等习用运算装置，该处理单元23耦接于该量测单元22，以供接收该量测单元22对该第一电极区12及第二电极区13所设有的数个第一电极元件121与第二电极元件131之间的电容值量测结果，据以进行后续分析运算，且该处理单元23另耦接一储存单元24，该储存单元24可以为硬盘或现用非挥发性内存（例如：闪存），以供该处理单元23将所述电容值量测结果储存于该储存单元24当中。举例而言，该处理单元23所能进行的分析运算包含：判断该量测单元22所测得的电容值是否超出预设的一门坎值，并且在判定该电容值量测结果超出该门坎值时发出一警示讯息；或者，该处理单元23可以计算该量测单元22所测得的电容值的变异度、标准偏差或震幅等统计参数，据以判断是否需发出一警示讯息。该处理单元23可以将上述分析运算连同所述电容值量测结果一并储存于该储存单元24当中。
请续参照图2所示，在本实施例当中，假设该第一电极区12所设有的数个第一电极元件121与该第二电极区13所设有的数个第二电极元件131之间通电后产生一电场E，则电容值可以表示如下式(1)及(2)所示：
C=Q÷V(1)
C=Q÷(E×d)(2)
其中，C为电容值；Q为平行极板所储存的电荷量；E为极板之间所形成的电场；d为则该第一电极元件121与该第二电极元件131之间的平均间距。
藉由上述结构，本发明贴黏式电容量测装置的第一实施例实际使用时，使用者可以将该电极组件1黏贴于手臂H，由于该电极组件1所包含的该贴合件11设有一固定部14，因此能够确保该贴合件11能够贴附于使用者的手臂H的皮肤。藉此，即可利用该控制器2的量测单元22对该电极组件1的各该第一电极元件12与各该第二电极元件13间的电容值进行量测，并且以该控制器2的处理单元23根据所述电容值量测结果进行分析运算或储存。在本实施例当中，由于该第一及第二电极区12、13可以分别设置于该贴合件11上并形成一间距，因此该第一实施例的控制器2的量测单元22能够针对该第一电极区12所设有的数个第一电极元件121与该第二电极区13所设有的数个第二电极元件131间的电容值进行量测，由于电容量测的原理是两个导体探针(Probe)之间在供给静电压时会有电力线生成，电力线的特性是会穿透人体各种组织，加上电力线与电力线间从正电极出发终止于负电极且彼此间平行不交会，而且电力线穿透的路径上如果有介质改变，其电力线质量也随之改变，而电力线质量最后以电容量测质去做呈现，如此就可达到对量测者皮下血管组织与血管中的血糖浓度进行电容值量测并经由软件做回归分析转换得的血糖真正浓度的效果。
虽然体表的任一处至体表另一处可视为具有无数条导路径，然而由于人体的导电度较低，因此当该第一电极区12的一第一电极元件121与该第二电极区13的一第二电极元件131分别贴附于使用者的体表的不同位置时，该量测单元22仍然能够利用该第一电极区12与该第二电极区13之间的电压差ΔV测得一电容值，本领域技术人员能够理解实施。注意到，当人体中血糖的糖分子(C6H12O6)，因电荷分布不平均，在氧原子端的氧原子的阴电性强故电子密度较高是呈现负电性端，在含碳端的碳原子的阴电性弱故电子密度较低是呈现正电性端，如此可知糖分子具有极强的极性(Polar)，一但血管中具有极性的醣分子出现的个数或密度不一样时，会被从正电端出发的电力线所察觉，并改变电力线的质量，并将以电容值表现出来，换言之，血液中的血糖浓度可以由电容值大小或者是单位时间电容值改变量所察觉。举例而言，当该第一电极区12通入正电荷，该第二电极区13通入负电荷，此时，电力线由该电极组件1的第一电极区12正电极端出发，并回到第二电极区13负电极端，所以电力线一定会穿越某一深度的血管，这电力线经历路程所通过环境(人体组织)会影响其量测值，血管中的血糖浓度可以由电容值大小或者是单位时间电容值改变量所表现出来。
更详言之，请参照图4，本发明贴黏式电容量测装置之第二实施例，与前述第一实施例相异之处在于：在本实施例当中，该控制器2的处理单元23另耦接一显示单元25，该显示单元25可以为现有显示器（例如：液晶显示器）。藉此，该处理单元23可以将该量测单元22对该第一电极区12及第二电极区13所设有的数个第一及第二电极元件121、131的电容值量测结果进行分析与运算经由该显示单元25输出，以供相关人员检视血糖浓度。
据此，请参照图5所示，利用本发明贴黏式电容量测装置之第一实施例所执行之一测量方法，该测量方法包含一启动步骤S1一量测步骤S2及一数据处理步骤S3。该启动步骤S1透过该量测单元22以该供电单元21所提供的电力，在该第一及第二电极区12、13之间产生一电压差ΔV；该量测步骤S2系由该量测单元22利用该电压差ΔV，以测量各该第一电极元件121与各第二电极元件131间的电容值；该数据处理步骤S3系由该处理单元23对各该第一电极元件121与各第二电极元件131间的电容值量测结果，并对该电容值量测结果进行傅立叶变换等数据运算，即可得到对应的血糖浓度。
据由前述结构，本发明第一及第二实施例的体表电容量测量装置的主要特点在于：
提供一电极组件1，该电极组件1包含一贴合件11供使用者黏贴在身体的特定部位，该贴合件11至少设有一第一电极区12及一第二电极区13，该第一电极区12设有数个第一电极元件121及该第二电极区13设有数个第二电极元件131。该控制器2包含一量测单元22，该量测单元22系分别电性连接该第一及第二电极区12、13所设有的数个第一电极元件121及第二电极元件131。藉此，该量测单元22能够利用一供电单元21所提供的电力在该第一及第二电极区12、13之间产生一电压差ΔV，以测量该数个第一电极元件121与该数个第二电极元件131间的电容值。该处理单元23系耦接于该量测单元22，用以接收该量测单元22所量测的该电容值，并对所述电容值进行数据处理，以产生该电容值量测结果。
由于人体中各种不同组织具有不同的介电常数，故该量测单元22针对该第一电极区12及第二电极区13所设有的各该第一电极元件121与各该第二电极元件131间的电容值进行量测，所得的结果能够作为使用者血糖状况的一种量测指标。相较现有制表技术需仰赖侵入性量测，本发明各实施例的贴黏式电容测量装置无须采用侵入是采血方法，仅需在该第一及第二电极区12、13之间产生该电压差ΔV，并且测量各该第一电极元件121与各该第二电极元件131间的电容值，即可取得使用者血糖浓度的指标，确实具有提升血糖量测装置的实用性及安全性的功效。
综上所述，本发明贴黏式电容量测装置及其电极组件及电容量测方法确可达到提升血糖量测装置的实用性及降低风险等诸多功效。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种贴黏式电容量测装置，其特征在于，包含：
一电极组件，该电极组件包含一贴合件，该贴合件供黏贴于身体的特定部位，该贴合件设有一第一电极区及一第二电极区，该第一及第二电极区具有一间距，且该第一电极区设有数个第一电极元件，该第二电极区设有数个第二电极元件；及
一控制器，该控制器包含一供电单元，该供电单元分别电性连接一量测单元及一处理单元，该量测单元电性连接该第一电极区所设有的数个第一电极元件，该量测单元另电性连接该第二电极区所设有的数个第二电极元件，该量测单元用以测量该第一电极区与该第二电极区之间的一电容值，该处理单元耦接于该量测单元，以供接收该量测单元所测量的该电容值，并进行数据处理以产生一电容值量测结果。
2.如权利要求1所述的贴黏式电容量测装置，其特征在于，其中，该第一电极区所设有的数个第一电极元件采用矩阵形式连续排列，该第二电极区所设有的数个第二电极元件亦采用矩阵形式连续排列。
3.如权利要求1所述的贴黏式电容量测装置，其特征在于，其中，该第一电极区所设有的各该第一电极元件，其外围设有一围阻体，该第二电极区所设有的各该第二电极元件，其外围设有一围阻体。
4.如权利要求1所述的贴黏式电容量测装置，其特征在于，其中，该第一电极区设有一第一电连接件，该第二电极区设有一第二电连接件，该第一及第二电连接件用以电性连接该控制器。
5.如权利要求1所述的贴黏式电容量测装置，其特征在于，其中，该贴合件设有一固定部。
6.如权利要求1所述的贴黏式电容量测装置，其特征在于，其中，该控制器的处理单元另耦接一储存单元，以供储存该处理单元所产生的该电容值量测结果。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6任一项所述的贴黏式电容量测装置，其特征在于，其中，该控制器的处理单元另耦接一显示单元，该处理单元将该量测单元所测量产生的该电容值量测结果进行数据处理，并且将该数据处理结果显示于该显示单元。
8.一种电容量测方法，利用如权利要求1所述的贴黏式电容量测装置执行以下步骤，其特征在于，包含：
一启动步骤，透过该量测单元以该供电单元所提供的电力在该第一及第二电极区之间产生一电压差；
一量测步骤，由该量测单元利用该电压差以测量该第一电极区与及该第二电极区之间的电容值；及
一数据处理步骤，由该处理单元对该数个第一电极元件与该数个第二电极元件之间的电容值进行数据处理，以产生一电容值量测结果。
9.如权利要求8所述的电容量测方法，其特征在于，其中，该数据处理步骤所产生的该电容值量测结果，为该第一电极元件所设有的各该第一电极元件与该第二电极区所设有的各该第二电极元件间的电容值的总和或平均值。
10.一种电极组件，其特征在于，包含：
一贴合件，该贴合件设有一第一电极区及一第二电极区，该第一及第二电极区具有一间距，且该第一电极区设有数个第一电极元件，该第二电极区设有数个第二电极元件。
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