CN107898468A - 一种基于智能手机的新型血糖测量系统 - Google Patents

一种基于智能手机的新型血糖测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于智能手机的新型血糖测量系统，包括血糖测量系统，血糖测量系统的KP‑2012P3C晶体管采用交流耦合结构来增强对微弱信号放大，经晶体管检测出来的信号采样时分两路，一路直流信号线路，晶体管输出经射随输入单片机的A/D转换通道口0，检测晶体管是否处于有效工作状态；另一路交流信号线路，先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入单片机的A/D转换通道1。滤波电路为两级带通滤波电路，由于脉搏波的频谱蕴含丰富病理信息，预处理电路的上下限频率设计为48Hz和0.86Hz。本发明测量便捷，测量精度高，数据可上传，具有很强的创造性。

Description

一种基于智能手机的新型血糖测量系统
技术领域
本发明涉及血糖测量技术领域，具体涉及一种基于智能手机的新型血糖测量系统。
背景技术
血中的葡萄糖称为血糖(Glu)。葡萄糖是人体的重要组成成分，也是能量的重要来源。正常人体每天需要很多的糖来提供能量，为各种组织、脏器的正常运作提供动力。所以血糖必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要。正常人血糖的产生和利用处于动态平衡的状态，维持在一个相对稳定的水平，这是由于血糖的来源和去路大致相同的结果。血糖的来源包括：①食物消化、吸收；②肝内储存的糖原分解；③脂肪和蛋白质的转化。血糖的去路包括：①氧化转变为能量；②转化为糖原储存于肝脏、肾脏和肌肉中；③转变为脂肪和蛋白质等其他营养成分加以储存。肝脏是体内调节血糖的血糖浓度的主要器官，此外，血糖浓度还受神经、内分泌激素的调节。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下，氧化生成葡萄糖酸并释放过氧化氢。过氧化氢在过氧化物酶和色原性受体的存在下释放氧，使色素原氧化成红色醌类化合物。在505nm处，醌的生成量与葡萄糖量成正比。
血糖监测，就是对于血糖值的定期检查。实施血糖监测可以更好的掌控糖尿病患者的血糖变化，对生活规律，活动，运动，饮食以及合理用药都具有重要的指导意义，并可以帮助患者随时发现问题，及时到医院就医。现今社会的血糖测量变得尤为普通，因此如何提供一种可以基于智能手机，测量便捷，测量精度高，数据可上传的基于智能手机的新型血糖测量系统缺少技术性解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于智能手机的新型血糖测量系统，用于解决如何提供一种可以基于智能手机，测量便捷，测量精度高，数据可上传的基于智能手机的新型血糖测量系统的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于智能手机的新型血糖测量系统，包括血糖测量app，其特征在于：包括血糖测量系统，所述血糖测量系统的KP-2012P3C晶体管采用交流耦合结构来增强对微弱信号放大，经晶体管检测出来的信号采样时分两路，一路直流信号线路，它是晶体管输出经射随输入单片机的A/D转换通道口0，用来检测晶体管是否处于有效工作状态；另一路是交流信号线路，它是先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入单片机的A/D转换通道1.该滤波电路为两级带通滤波电路，由于脉搏波的频谱蕴含丰富病理信息，特别是在5～40Hz这个区间的频谱携带了大量与冠心病病变有关的信息，预处理电路的上下限频率设计为48Hz和0.86Hz，所述血糖测量系统与血糖测量app相集成，用于向血糖测量app传输血糖数据，所述血糖测量app可通过web将数据上传至云端。
优选的，所述血糖测量系统采用检测反应过程中产生的电流信号的原理来反应血糖值，酶与葡萄糖反应产生的电子通过电流记数设施，读取电子的数量，再转化成葡萄糖浓度读数。
优选的，所述血糖测量系统为了检测葡萄糖氧化酶和葡萄糖反应所生成的自由电子数，需要在电极两端施加一固定偏压，而后检测该偏压驱动自由电子产生的电流来计算血糖质量浓度值，根据测试片上所涂化学材质的不同，所需要的偏置电压也不相同。
优选的，所述血糖测量系统中该偏置电压是由液晶驱动模块的VLL1引脚输出的1V稳压通过电阻分压而得，偏置电压在273mV左右，正常人的血液与葡萄糖氧化酶反应后生成的电流大小为nA至μA级别，为了能将该电流量转换成电压量并且准确测量出来，需要信号变换及电压放大电路。
优选的，所述血糖测量系统使用的是LL16芯片自身所带的比较器模块，比较器的正端接273mV的偏置电压，该偏置电压由LL16的LCD模块提供的VLL1通过R6、R5和R4三个电阻分压而得，滤波电容C4是为了滤除VLL1自身带有的高频噪声，以保证偏置电压的稳定。
优选的，所述血糖测量系统比较器的负端连接试纸的酶电极，即四号引脚，电极上的自由电子在偏置电压的驱动下定向流动，等效于一个电阻Rx，Rx阻值越小，血糖质量浓度越高，计算出该等效电阻阻值同样可以计算出血糖质量浓度值。
优选的，所述血糖测量系统的待测电阻Rx的阻值范围为18kΩ至300kΩ，3V电池供电最低电压为2.3V左右，为了保证比较器的最大输出不能超出最低供电电压，要求放大电路的放大倍数不能过大，所以取R3为120kΩ，这样当待测电阻为18kΩ时，放大电路的输出电压为2.1V，小于电池供电最低电压。
(三)有益效果
本发明血糖测量系统的KP-2012P3C晶体管采用交流耦合结构来增强对微弱信号放大，经晶体管检测出来的信号采样时分两路，一路直流信号线路，它是晶体管输出经射随输入单片机的A/D转换通道口0，用来检测晶体管是否处于有效工作状态；另一路是交流信号线路，它是先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入单片机的A/D转换通道1.该滤波电路为两级带通滤波电路，由于脉搏波的频谱蕴含丰富病理信息，特别是在5～40Hz这个区间的频谱携带了大量与冠心病病变有关的信息，预处理电路的上下限频率设计为48Hz和0.86Hz。本发明测量便捷，测量精度高，数据可上传，具有很强的创造性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的血糖信号变换及放大电路原理图；
图2是本发明的血糖测试电路原理图；
图3是葡萄糖氧化酶(GOD)血糖工作原理图；
图4是葡萄糖脱氢酶(GDH)血糖工作原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通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。
如图1所示，本发明的KP-2012P3C晶体管采用交流耦合结构来增强对微弱信号放大。经晶体管检测出来的信号采样时分两路。一路是直流信号线路。它是晶体管输出经射随输入单片机的A/D转换通道口0，可用来检测晶体管是否处于有效工作状态；另一路是交流信号线路。它是先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入单片机的A/D转换通道1.该滤波电路为两级带通滤波电路，由于脉搏波的频谱蕴含丰富病理信息，特别是在5～40Hz这个区间的频谱携带了大量与冠心病病变有关的信息，故考虑到今后功能的扩展，预处理电路的上下限频率设计为48Hz和0.86Hz。
如图2所示，为了检测葡萄糖氧化酶和葡萄糖反应所生成的自由电子数，需要在电极两端施加一固定偏压，而后检测该偏压驱动自由电子产生的电流来计算血糖质量浓度值。根据测试片上所涂化学材质的不同，所需要的偏置电压也不相同，本设计中该偏置电压是由液晶驱动模块的VLL1引脚输出的1V稳压通过电阻分压而得，偏置电压在273mV左右。正常人的血液与葡萄糖氧化酶反应后生成的电流大小为nA至μA级别，为了能将该电流量转换成电压量并且准确测量出来，需要信号变换及电压放大电路。图2所示是由比较器实现的放大电路，使用的是LL16芯片自身所带的比较器模块。比较器的正端接273mV的偏置电压，该偏置电压由LL16的LCD模块提供的VLL1通过R6、R5和R4三个电阻分压而得，滤波电容C4是为了滤除VLL1自身带有的高频噪声，以保证偏置电压的稳定。比较器的负端连接试纸的酶电极，即四号引脚，电极上的自由电子在偏置电压的驱动下定向流动，等效于一个电阻Rx，Rx阻值越小，血糖质量浓度越高，计算出该等效电阻阻值同样可以计算出血糖质量浓度值。
血糖测量根据所采用的酶不同又分为如图3所示的葡萄糖氧化酶(GOD)血糖原理和如图4所示的葡萄糖脱氢酶(GDH)血糖原理。
采用葡萄糖氧化酶作为氧化酶的血糖检测，其特点是特异性高，技术成熟，但由于反应过程需要氧的参与，因此测量结果容易受血氧含量影响而造成结果出现偏差；试纸也容易与空气中氧气发生反应，一般应在开封后3～4个月内用完。萄糖氧化酶血糖技术的血糖监测系统检测动脉、静脉和新生儿血液标本受到限制，多只用来检测毛细血管血液标本的葡萄糖浓度。此外，葡萄糖氧化酶血糖技术的血糖监测系统还会与尿酸，对乙酰氨基酚等药物和体内代谢产物反应，产生假性结果。
与葡萄糖氧化酶相比，葡萄糖脱氢酶血糖技术不受血液或空气中氧分子的干扰，准确性高，采血量少，适合多部分采血且试纸一般可以使用至标明的有效期。但是由于反应过程需要一定的辅酶和介质的参与，有些辅基如吡咯喹啉醌(PQQ)可能与注射用麦芽糖、口服木糖和半乳糖发生反应，造成结果假性升高。所以，除了少数应用含有上述糖类的患者之外，葡萄糖脱氢酶血糖技术技术可用于其他合适的患者。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于智能手机的新型血糖测量系统，包括血糖测量app，其特征在于：包括血糖测量系统，所述血糖测量系统的KP-2012P3C晶体管采用交流耦合结构来增强对微弱信号放大，经晶体管检测出来的信号采样时分两路，一路直流信号线路，它是晶体管输出经射随输入单片机的A/D转换通道口0，用来检测晶体管是否处于有效工作状态；另一路是交流信号线路，它是先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入单片机的A/D转换通道1.该滤波电路为两级带通滤波电路，由于脉搏波的频谱蕴含丰富病理信息，特别是在5～40Hz这个区间的频谱携带了大量与冠心病病变有关的信息，预处理电路的上下限频率设计为48Hz和0.86Hz，所述血糖测量系统与血糖测量app相集成，用于向血糖测量app传输血糖数据，所述血糖测量app可通过web将数据上传至云端。
2.根据权利要求1所述的基于智能手机的新型血糖测量系统，其特征在于：所述血糖测量系统采用检测反应过程中产生的电流信号的原理来反应血糖值，酶与葡萄糖反应产生的电子通过电流记数设施，读取电子的数量，再转化成葡萄糖浓度读数。
3.根据权利要求1所述的基于智能手机的新型血糖测量系统，其特征在于：所述血糖测量系统为了检测葡萄糖氧化酶和葡萄糖反应所生成的自由电子数，需要在电极两端施加一固定偏压，而后检测该偏压驱动自由电子产生的电流来计算血糖质量浓度值，根据测试片上所涂化学材质的不同，所需要的偏置电压也不相同。
4.根据权利要求3所述的基于智能手机的新型血糖测量系统，其特征在于：所述血糖测量系统中该偏置电压是由液晶驱动模块的VLL1引脚输出的1V稳压通过电阻分压而得，偏置电压在273mV左右，正常人的血液与葡萄糖氧化酶反应后生成的电流大小为nA至μA级别，为了能将该电流量转换成电压量并且准确测量出来，需要信号变换及电压放大电路。
5.根据权利要求3或4所述的基于智能手机的新型血糖测量系统，其特征在于：所述血糖测量系统使用的是LL16芯片自身所带的比较器模块，比较器的正端接273mV的偏置电压，该偏置电压由LL16的LCD模块提供的VLL1通过R6、R5和R4三个电阻分压而得，滤波电容C4是为了滤除VLL1自身带有的高频噪声，以保证偏置电压的稳定。
6.根据权利要求1所述的基于智能手机的新型血糖测量系统，其特征在于：所述血糖测量系统比较器的负端连接试纸的酶电极，即四号引脚，电极上的自由电子在偏置电压的驱动下定向流动，等效于一个电阻Rx，Rx阻值越小，血糖质量浓度越高，计算出该等效电阻阻值同样可以计算出血糖质量浓度值。
7.根据权利要求1所述的基于智能手机的新型血糖测量系统，其特征在于：所述血糖测量系统的待测电阻Rx的阻值范围为18kΩ至300kΩ，3V电池供电最低电压为2.3V左右，为了保证比较器的最大输出不能超出最低供电电压，要求放大电路的放大倍数不能过大，所以取R3为120kΩ，这样当待测电阻为18kΩ时，放大电路的输出电压为2.1V，小于电池供电最低电压。
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