CN109507428A - 智能血糖监测分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及血糖监测技术领域，尤其为智能血糖监测分析仪，包括用于抽取血液的抽血筒、用于血糖检测的检测模块、用于数据传输的无线传输模块以及用于数据分析的PDA模块，该智能血糖监测分析仪，通过设置检测模块，能够对血糖浓度值进行检测，通过设置语音播报模块用于对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报，同时设置检测数据储存模块，能够血糖值浓度和测试日期的信息进行储存，便于后期数据的查询和观察，通过设置智能算法模块，能够对血糖检测信息的规律进行运算，并在PDA模块上进行显示，便于医护人员及时产生患者病情，并进行相应的诊断治疗。

Description

智能血糖监测分析仪

技术领域

本发明涉及血糖监测技术领域，具体为智能血糖监测分析仪。

背景技术

临床治疗过程中对病人血糖的检查是一项必要的检查，尤其对高血糖患者尤为重要。实施血糖监测可以更好的掌控自身的血糖变化，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。

目前市场上的血糖检测产品仅仅支持血糖的测定，不能够与其他设备进行协调工作更不能对医院PDA系统对接进行实时数据传输和储存，导致患者的血糖检测数据无法记录，影响患者的治疗效果。鉴于此，我们提出智能血糖监测分析仪。

发明内容

本发明的目的在于提供智能血糖监测分析仪，以解决上述背景技术中提出的血糖检测产品仅仅支持血糖的测定，不能够与其他设备进行协调工作更不能对医院PDA系统对接进行实时数据传输和储存的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

智能血糖监测分析仪，包括用于抽取血液的抽血筒、用于血糖检测的检测模块、用于数据传输的无线传输模块以及用于数据分析的PDA模块，所述抽血筒的内部安装有挡板，所述抽血筒的顶部开设有收纳仓，所述挡板上安装有传动齿，所述抽血筒内壁靠近所述挡板顶部安装有微型电机，所述微型电机的输出轴上安装有主动齿，所述传动齿内安装有螺杆，且所述螺杆贯穿所述挡板，所述螺杆的底部安装有活塞垫，所述抽血筒的底部安装有四通管，所述四通管外表面分别安装有用于控制所述四通管内部流量的普通阀，所述四通管的左右两端均安装有软管，其中一个所述软管连通有储血袋，另一个所述软管连通有血糖检测装置，所述四通管的底部安装有连接头。

作为优选，所述主动齿和所述传动齿啮合。

作为优选，所述抽血筒和所述四通管相通。

作为优选，所述传动齿的底部安装有轴承环，所述传动齿的内壁设置有与所述螺杆相适配的内螺纹，所述挡板的中心位置开设有通孔，所述挡板的顶部开设有凹槽。

作为优选，所述轴承环和所述凹槽卡接配合。

作为优选，所述活塞垫的两端分别安装有定位滑块，所述抽血筒的内壁两侧开设有定位滑槽。

作为优选，所述定位滑块和所述定位滑槽滑动配合。

作为优选，所述检测模块设置在血糖检测装置内，所述检测模块包括酶电极传感模块、血糖信号处理模块、检测数据储存模块、显示模块以及语音播报模块，所述血糖信号处理模块包括温度检测模块、A/D转换模块以及单片机控制模块；

所述酶电极传感模块用于将血液中的酶发生的特异性反应转换为能够识别的电信息；

所述血糖信号处理模块用于对血液中的血糖浓度值进行检测；

所述检测数据储存模块用于对血糖值浓度和测试日期的信息进行储存；

所述显示模块用于对血糖检测的血糖值浓度值进行显示；

所述语音播报模块用于对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报；

所述温度检测模块用于根据温度进行温度补偿以保证葡萄糖氧化酶的活性；

所述A/D转换模块用于对检测到的模拟信号转化为数字信号；

所述单片机控制模块采用单片机完成信号的转化和以及预警设定。

作为优选，所述PDA模块包括微控制器、稳压电源模块、LCD液晶显示模块、NORFLASH储存器、USB接口控制电路、音频解码电路、microSD卡接口电路以及智能算法模块；

所述微控制器用于对接收到的血糖检测信息进行运算处理；

所述稳压电源模块用于为PDA模块提供稳定电压；

所述LCD液晶显示模块用于对处理后的数据进行显示；

所述NORFLASH储存器用于对处理后的数据进行储存；

所述USB接口控制电路用于连接USB接口进行在线数据拷贝；

所述音频解码电路用于对读取的数字音频信息转换成模拟音频信号输出；

所述microSD卡接口电路用于连接microSD卡进行数据拷贝；

所述智能算法模块用于对血糖检测信息的规律进行运算。

本发明的智能血糖监测分析仪操作步骤如下：

S1：抽血，将位于连接头一侧的普通阀打开，再将位于储血袋和血糖检测装置一侧的普通阀关闭，此时连接头和抽血筒为唯一的通道，微型电机带动主动齿顺时针旋转，而与主动齿啮合的传动齿在轴承环上逆时针旋转，与传动齿内壁螺纹连接的螺杆在传动齿逆时针旋转状态下实现向上运动，通过螺杆在抽血筒向上内运动带动活塞垫抽取抽血筒内的空气，并在抽血筒内形成负压，使得血液从一次性针头吸入到抽血筒内；

S2：血液传输，将位于血糖检测装置一侧的普通阀打开，再将位于储血袋和连接头一侧的普通阀关闭，此时血糖检测装置和抽血筒为唯一的通道，微型电机带动主动齿逆时针旋转时，与主动齿啮合的传动齿在轴承环上顺时针旋转，进而带动螺杆向下位移，通过螺杆在抽血筒向下内运动带动活塞垫排出抽血筒内的血液，一定的血液进入到血糖检测装置内进行血糖检测；

S3：排血，将位于储血袋一侧的普通阀打开，再将位于血糖检测装置和连接头一侧的普通阀关闭，此时抽血筒和储血袋为唯一的通道，微型电机带动主动齿逆时针旋转时，与主动齿啮合的传动齿在轴承环上顺时针旋转，进而带动螺杆向下位移，通过螺杆在抽血筒向下内运动带动活塞垫排出抽血筒内剩下的血液，剩下的血液进入到储血袋内进行储存。

S4：血糖检测，通过酶电极传感模块将血液中的酶发生的特异性反应转换为能够识别的电信息，通过血糖信号处理模块用于对血液中的血糖浓度值进行检测，通过检测数据储存模块对血糖值浓度和测试日期的信息进行储存，通过显示模块用于对血糖检测的血糖值浓度值进行显示，通过语音播报模块对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报；

S5：血糖规律分析，通过微控制器对接收到的血糖检测信息进行运算处理，通过稳压电源模块为PDA模块提供稳定电压，通过LCD液晶显示模块对处理后的数据进行显示，通过NORFLASH储存器对处理后的数据进行储存，通过USB接口控制电路连接USB接口进行在线数据拷贝，通过音频解码电路对读取的数字音频信息转换成模拟音频信号输出，通过microSD卡接口电路连接microSD卡进行数据拷贝，通过智能算法模块对血糖检测信息的规律进行运算。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该智能血糖监测分析仪，通过微型电机带动主动齿的旋转，而与主动齿啮合的传动齿在轴承环上与主动齿反方向转动，能够带动活塞垫和螺杆进行上下位移运动，并通过普通阀的调节，实现抽血、验血以及排血工作，同时设置能够与一次性针头以及和者患者身上的插管进行对接的连接头，便于医护人员进行血液采集，且整体装置结构简单，操作方便，实用性强。

2、该智能血糖监测分析仪，通过设置检测模块，能够对血糖浓度值进行检测，通过设置语音播报模块用于对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报，同时设置检测数据储存模块，能够血糖值浓度和测试日期的信息进行储存，便于后期数据的查询和观察。

3、该智能血糖监测分析仪，通过设置智能算法模块，能够对血糖检测信息的规律进行运算，并在PDA模块上进行显示，便于医护人员及时产生患者病情，并进行相应的诊断治疗。

4、该智能血糖监测分析仪，通过设置无线传输模块，实现数据的同步传输和更新。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的传动齿结构示意图；

图3为本发明的挡板结构示意图；

图4为本发明的图1中A处结构示意图；

图5为本发明的无线遥控电路图；

图6为本发明的无线接收电路图；

图7为本发明的整体结构模块图；

图8为本发明的无线传输模块电路图；

图9为本发明的检测模块图；

图10为本发明的血糖信号处理模块图；

图11为本发明的血糖信号处理模块电路图；

图12为本发明的温度检测模块电路图；

图13为本发明的检测数据储存模块电路图；

图14为本发明的A/D转换模块电路图；

图15为本发明的单片机控制模块电路图；

图16为本发明的显示模块电路图；

图17为本发明的语音播报模块电路图；

图18为本发明的PDA模块图；

图19为本发明的USB接口控制电路图；

图20为本发明的microSD卡接口电路图。

图中：1、抽血筒；11、挡板；12、收纳仓；13、传动齿；14、微型电机； 15、主动齿；16、螺杆；17、活塞垫；18、四通管；19、软管；110、普通阀； 111、储血袋；112、血糖检测装置；113、连接头；114、轴承环；115、内螺纹；116、通孔；117、凹槽；118、定位滑块；119、定位滑槽。

具体实施方式

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，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

智能血糖监测分析仪，如图1所示，包括用于抽取血液的抽血筒1、用于血糖检测的检测模块、用于数据传输的无线传输模块以及用于数据分析的PDA 模块，抽血筒1的内部安装有挡板11，抽血筒1的顶部开设有收纳仓12，挡板11上安装有传动齿13，抽血筒1内壁靠近挡板11顶部安装有微型电机14，微型电机14的输出轴上安装有主动齿15，传动齿13内安装有螺杆16，且螺杆16贯穿挡板11，螺杆16的底部安装有活塞垫17，抽血筒1的底部安装有四通管18，四通管18外表面分别安装有用于控制四通管18内部流量的普通阀110，四通管18的左右两端均安装有软管19，其中一个软管19连通有储血袋111，另一个软管19连通有血糖检测装置112，四通管18的底部安装有连接头113，主动齿15和传动齿13啮合，抽血筒1和四通管18相通。

本实施例中，活塞垫17采用医用硅胶材质制成，其材质具有良好的密封效果，且活塞垫17与抽血筒1的内壁过盈配合，便于活塞垫17和抽血筒1 形成密封结构，进而通过活塞垫17的运动对抽血筒1进行抽气和打气工作。

进一步的，普通阀110采用嘉善金昌塑料阀门厂生产的型号为DN15丝口内螺纹球阀，值得说明的时，本发明涉及到的普通阀110均为现有技术，本发明也不涉及对普通阀110安装结构以及内部结构的改进。

具体的，连接头113采用韧性塑料材质制成，其材质具有一定的韧性，能够与一次性针头和者患者身上的插管进行对接，便于进行抽血工作。

本实施例的智能血糖监测分析仪的抽血筒1在进行抽血时，先将位于连接头113一侧的普通阀110打开，再将位于储血袋111和血糖检测装置112 一侧的普通阀110关闭，此时连接头113和抽血筒1为唯一的通道，安装时，将连接头113和一次性针头对接，并将一次性针头刺破皮肤，通过螺杆16在抽血筒1向上内运动带动活塞垫17抽取抽血筒1内的空气，并在抽血筒1内形成负压，使得血液从一次性针头吸入到抽血筒1内，在进行血液检测时，将位于血糖检测装置112一侧的普通阀110打开，再将位于储血袋111和连接头113一侧的普通阀110关闭，此时血糖检测装置112和抽血筒1为唯一的通道，通过螺杆16在抽血筒1向下内运动带动活塞垫17排出抽血筒1内的血液，一定的血液进入到血糖检测装置112内进行血糖检测，在进行排血时，将位于储血袋111一侧的普通阀110打开，再将位于血糖检测装置112 和连接头113一侧的普通阀110关闭，此时抽血筒1和储血袋111为唯一的通道，通过螺杆16在抽血筒1向下内运动带动活塞垫17排出抽血筒1内剩下的血液，剩下的血液进入到储血袋111内进行储存，当连接头113和患者身上的插管对接时，能够从插管内抽取患者的血液进行检测，抽取血液的方法同连接头113和一次性针头对接时抽取血液方法相同，在此不再赘述。

实施例2

作为本发明的第二种实施例，为了便于通过微型电机14的工作带动螺杆 16的进行上下位移运动，本发明人员对传动齿13、挡板11、活塞垫17以及抽血筒1的结构作出改进，作为一种优选实施例，如图2、图3和图4所示，传动齿13的底部安装有轴承环114，传动齿13的内壁设置有与螺杆16相适配的内螺纹115，挡板11的中心位置开设有通孔116，挡板11的顶部开设有凹槽117，轴承环114和凹槽117卡接配合，活塞垫17的两端分别安装有定位滑块118，抽血筒1的内壁两侧开设有定位滑槽119，定位滑块118和定位滑槽119滑动配合。

本实施例中，传动齿13和轴承环114转动连接，使得主动齿15带动传动齿13工作时，传动齿13能够在轴承环114上转动。

进一步的，微型电机14采用深圳市光万电子有限公司生产的型号为 68KTYZ的微型电机，其配套电路也可由该厂家提供，除此之外，本发明中涉及到电路和电子元器件以及模块的均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。

具体的，螺杆16和传动齿13内壁螺纹连接，便于通过传动齿13的旋转带动螺杆16的运动。

本实施例的智能血糖监测分析仪的微型电机14工作时，将微型电机14 接入电源使其工作，微型电机14带动主动齿15顺时针旋转，而与主动齿15 啮合的传动齿13在轴承环114上逆时针旋转，由于定位滑块118卡在定位滑槽119内，使得活塞垫17和螺杆16只能进行上下位移运动，与传动齿13内壁螺纹连接的螺杆16在传动齿13逆时针旋转状态下实现向上运动，使得螺杆16向收纳仓12一侧运动，通过活塞垫17抽取抽血筒1内空气，进行血液抽取工作，当微型电机14带动主动齿15逆时针旋转时，与主动齿15啮合的传动齿13在轴承环114上顺时针旋转，进而带动螺杆16向下位移，通过活塞垫17推出抽血筒1内血液，进行血液排出工作。

实施例3

作为本发明的第三种实施例，为了便于对微型电机14进行控制，本发明人员还可以在微型电机14内安装有用于控制微型电机的无线接收芯片以及与无线接收芯片相配合使用的无线遥控芯片。

本实施例中，无线遥控芯片的电路如图5所示，发射电路中LC219、R1、 C1～C3组成F＝1kHz的编码振荡器，VT1、L1、C4、C5组成载频振荡器，C4决定射频信号的频率，L2为高频扼流圈用于沟通载频振荡器的工作电源，第13 脚输出的编码脉冲经电阻R2输入给VT1基极，脉冲为高电平时，VT1导通电路起振；脉冲为低电平时，VT1截止，调制后的高频载波编码脉冲经振荡线圈 L1发射出去，此电路有效发射距离≥40m，电路本身耗极微，与电池自然放电消耗接近，接收电路中，VT1等组成自熄式超再生检波电路，熄灭频率的高低由L2、L3、C3等决定，L1、C1构成接收调谐回路，调节电容C1可改变接收频率，VT2等组成音频放大电路，C6为高频旁路电容，VD1、VD2、VT3组成整流触发电路，VT3的偏置是利用噪声信号整流触发电路，LC220A构成六路解码开关驱动电路，MOD端接成自锁方式。

进一步的，无线接收芯片的电路图如图6所示，VT4-VT9构成微型电机 14正、反转电路，当按下发射电路中的S1时，超再生检波电路收到编码射频信号后将产生特有的噪声信号，经VT2音频放大后，再次被整流，其直流成分用来控制触发管VT3，当噪声信号强时，VT3导通，集电路由高电位变成低电位，送入LC220A的第1脚，经内部解码后由第6脚输出高电位，从而驱动 VT7-VT9导通，微型电机14正转，再按一次S1时，微型电机14反转，便于对微型电机14进行控制，进而方便进行采血工作。

实施例4

作为本发明的第四种实施例，为了便于对血糖进行检查，本发明人员设置检测模块，作为一种优选实施例，如图7、图9和图10所示，检测模块设置在血糖检测装置112内，检测模块包括酶电极传感模块、血糖信号处理模块、检测数据储存模块、显示模块以及语音播报模块，血糖信号处理模块包括温度检测模块、A/D转换模块以及单片机控制模块，酶电极传感模块用于将血液中的酶发生的特异性反应转换为能够识别的电信息，血糖信号处理模块用于对血液中的血糖浓度值进行检测，检测数据储存模块用于对血糖值浓度和测试日期的信息进行储存，显示模块用于对血糖检测的血糖值浓度值进行显示，语音播报模块用于对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报，温度检测模块用于根据温度进行温度补偿以保证葡萄糖氧化酶的活性，A/D转换模块用于对检测到的模拟信号转化为数字信号，单片机控制模块采用单片机完成信号的转化和以及预警设定。

本实施例中，无线网络模块由STC12C5A60S2单片机与nRF24L01无线收发芯片构成的发送端和接收端组成，其电路如图8所示，发送端通过单片机进行A/D变换和无线传输，接收端通过nRF24L01接收数据，再送至 STC12C5A60S2单片机进行显示与分析，无线模块nRF24L01所有配置工作都是通过SPI完成，共有30B的配置字，一般采用EnhancedShockBurstTM收发模式，这种工作模式下，系统的程序编制会更加简单，并且稳定性也会更高， EnhancedShockBurstTM的配置字使nRF24L01能够处理射频协议，配置完成后，在nRF24L01工作的过程中，只需改变其最低一个字节中的内容就可以实现接收模式和发送模式之间的切换。

进一步的，酶电极传感模块利用化学方法把生物酶蛋白肽链打开将酶活性中心暴露或对电极表面进行特殊处理，将生物酶固定于电极表面，在催化氧化反应物的同时直接与电极发生电荷交换，反应过程公式如下：

GOx(FAD)+glucose→GOx(FADH2)+glucolactone

GOx(FADH2)+2e-→GOx(FAD)+2H+

具体的，血糖信号处理模块基于美国德州仪器生产的MSP430系列单片机设计，电路如图11所示，MSP430的A/D模块输出1.5V的稳压通过R2和R3 分压，产生300mV的激励电压，该电压通过运放的正端加到电极两端。R4起到反馈放大的作用，它将运放的输出范围限定在A/D模块的转换范围内。在 PCB板布线时，由于运放输出和MSP430的ADC模块输入I/O口之间的走线比较长，为了确保测量值的准确，需要对测试电压进行滤波，C21就是用来起滤波作用的，以减少走线过长所引入的外来干扰对血糖测试的影响。而运放直接接电容负载容易引起输出震荡，R14的作用就是隔离运放和电容。由于电阻 R14上会有电流流过，这样电阻两端就有压降存在，电压信号会受此影响而变化，为了不影响血糖测试的精度，R14的值不能取得过大，本实施例中R14优选取值为50Ω。

此外，血糖信号处理模块工作时，在酶电极传感模块两端滴入血液后，会产生自由电子，由于电极两端存在激励电压，就会有定向电流流过电极，该激励电压是由ADC模块提供的1.5V稳压通过电阻分压而产生的，大约在 300mV左右，它能产生μA级别的定向电流，由于A/D转换模块测量的是电压，所以需要将该定向电流转换成电压，并且进行一定的放大，运算放大器LM358 的反相端连接酶电极传感模块，当有血液滴入时，该电极与地之间为等效电阻Rx，流过该电阻的电流正比于血液中的血糖浓度值。

除此之外，由于血糖测试是利用生物电化学反应，而影响该反应的重要因素是温度，在不同的温度下，葡萄糖氧化酶的活性不同，即使是相同血糖浓度的血液，采用相同的激励电压，在不同温度下，由葡萄糖氧化酶氧化产生的电流大小也不同，因此本发明人员还设置有温度检测模块，电路如图12 所示，R9是热敏电阻ET833，该电阻具有负温度特性，R10是阻值为83kΩ的高精电阻，R9上端接的是由MSP430的A/D转换模块输出的1.5V稳压，由于该1.5V稳压也是A/D转换模块的参考电压，因此这种接法能够消除A/D参考电压抖动所引起的转换误差，在正常工作时，通过测得P6.1端口的电压，计算出热敏电阻R9的大小，然后根据ET833的特型曲线，推算出温度值，以进行温度补偿。

值得说明的是，为了方便用户能随时查看血糖的变化情况，本发明人员还设置有检测数据储存模块，检测数据储存模块电路如图13所示，24LC64是微芯公司出产的一片E2PROM芯片，能够存储8KB数据，P4.0～P4.3为MSP430 的数字I/O口，P4.1是写保护引脚，用来避免由于外部干扰或者程序出错对 EPROM的误写操作，P4.2和P4.3是24LC64和MSP430进行通信的连接口。P4.0 用于对24LC64供电，利用I/O口对该芯片供电的目的是为了降低系统运行时的整体功耗，此外，还节省了电子开关，降低了成本，有利于布线。

本实施例中，A/D转换模块主要由集成运算放大器、整流二极管、RC滤波器等组成，还包含一个能调整输出电压高低的电位器，用来对交流电压进行校准之用，电路如图14所示，A/D转换模块中的电阻档采用的是比例测量法，由稳压管ZD提供测量基准电压，流过标准电阻0R和被测电阻X R的电流基本相等.所以A/D转换器的参考电压RFE U和输入电压INU有如下关系：

即

进一步的，为了能够更好的现实各种数字和符号的显示，本发明人员采用了12864LCD显示器等组成显示模块，AT89C51通过将电压信号的二进制值进行算法转换后的数值通过IO口输出到LCD显示实时数值，电路如图15和 16所示。

值得说明的是，语音播报模块基于SD1420语音芯片设计，SD1420语音芯片可分段存贮20秒语音信息，将ISD1420的A2～A7与单片机CPU的I/O口连接，如图17所示，这样可单独提取64段语音信息，并在软件的支持下可自动组合成若干段完整的长短语句，接通电源，电路自动进入节电准备状态，按住录音键(REC保持低电平)，电路进入录音状态，录音指示灯亮，直至REC 变高或存储器录满，录音结束进入准备状态，录音完毕即可使用。

本实施例的智能血糖监测分析仪的检测模块在使用时，通过酶电极传感模块将血液中的酶发生的特异性反应转换为能够识别的电信息，通过血糖信号处理模块用于对血液中的血糖浓度值进行检测，通过检测数据储存模块对血糖值浓度和测试日期的信息进行储存，通过显示模块用于对血糖检测的血糖值浓度值进行显示，通过语音播报模块对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报。

实施例5

作为本发明的第五种实施例，为了便于医护人员对患者的血糖规律进行分析，本发明人员还设置有PDA模块，作为一种优选实施例，如图18所示， PDA模块包括微控制器、稳压电源模块、LCD液晶显示模块、NORFLASH储存器、 USB接口控制电路、音频解码电路、microSD卡接口电路以及智能算法模块，微控制器用于对接收到的血糖检测信息进行运算处理，稳压电源模块用于为 PDA模块提供稳定电压，LCD液晶显示模块用于对处理后的数据进行显示， NORFLASH储存器用于对处理后的数据进行储存，USB接口控制电路用于连接USB接口进行在线数据拷贝，音频解码电路用于对读取的数字音频信息转换成模拟音频信号输出，microSD卡接口电路用于连接microSD卡进行数据拷贝，智能算法模块用于对血糖检测信息的规律进行运算。

本实施例中，PDA模块整体由硬件电路和软件系统两部分组成，硬件电路由低功耗ARM微控制器STM32ZET6控制的PDA外围电路组成，软件系统则由硬件驱动程序、μC/OS-Ⅱ实时操作系统、FATFS文件系统、GUI等部分组成 PDA模块将整个软件系统进行了整合，提供一种基于页的机制方法，即每页都是一个线程，利用μC/OS-Ⅱ的信号量、邮箱机制实现多线程之间的任务切换。

进一步的，PDA模块的硬件电路部分由微控制器STM32F103ZET6、16Mb的 NORFLASH存储器、LCD液晶显示模块、USB接口控制电路、VS1003B MP3音频解码电路、2GbmicroSD卡接口电路、2.5-5V的稳压电源模块以及智能算法模块组成。

具体的，USB接口控制电路如图19所示，图中用1欧的电阻F1起到保险丝的作用，用一个二极管D1完成整流作用，接通后，C1会有300V左右的直流电压，通过R2给Q1的基极提供电流，Q1的发射极有R1电流检测电阻R1， Q1基极得电后，会经过T1的(3、4)产生集电极电流，并同时在T1的(5、 6)(1、2)上产生感应电压，这两个次级绝缘的圈数相同的线圈，其中T1(1、 2)输出由D7整流、C5滤波后通过USB座给负载供电；其中T1(5、6)经D6 整流、C2滤波后通过IC1(实为4.3V稳压管)、Q2组成取样比较电路，检测输出电压高低；其中T1(5、6)、C3、R4还组成Q1的正，让Q1工作在高频振荡，不停的给T1(3、4)开关供电。当负载变轻或者电压变高等任何原因导致输出电压升高时，T1(5、6)、IC1取样比较导致Q2导通，Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低；当输出电压降低后，Q2取样后又会截止，Q1的负载能力变强，输出电压又会升高；这样起到自动稳压作用。

此外，microSD卡接口电路选用Freescale公司的32位低功耗微控制器MCF51QE128，采用SPI模式实现与SD卡的接口，由于MCF51QE128是一款低功耗的微控制器，工作电压的典型值为3.6V，与SD卡的工作电压兼容，因而可以直接与SD卡连接，无需电平转换电路，本实施例选用的是MCF51QE128 的第2个SPI口，硬件连接如图20所示。

值得说明的是，智能算法模块采用K-Means算法，对于给定的样本集，按照样本之间的距离大小，将样本集划分为K个簇。让簇内的点尽量紧密的连在一起，而让簇间的距离尽量的大，用数据表达式表示，假设簇划分之间的随机数为(C1，C2，……Ck)，则我们的目标是最小化平方误差E：

E＝∑i＝1k∑x∈Ci||x-μi||22E＝∑i＝1k∑x∈Ci||x-μi||22，

其中μi是簇Ci的均值向量，有时也称为质心，表达式为：

μi＝1|Ci|∑x∈Cixμi＝1|Ci|∑x∈Cix

K-Means算法流程如下：

输入是血糖检测样本集D＝{x1，x2，……xm}D＝{x1，x2，……xm}，聚类的簇树k，最大迭代次数N；输出是簇划分C＝{C1，C2，……Ck}C＝{C1，C2，…… Ck}；

(1)、从数据集D中随机选择k个样本作为初始的k个质心向量：{μ1，μ2，……μk}{μ1，μ2……μk}；

(2)、对于n＝1，2……N；

(3)、将簇划分C初始化为t＝1，2t＝1，2……k；

(4)、对于i＝1，2……m，计算样本xi和各个质心向量μj(j＝1，2…… k)μj(j＝1，2……k)的距离：dij＝||xi-μj||22dij＝||xi-μj||22，将xi 标记最小的为dij所对应的类别λi，此时更新Cλi＝Cλi∪{xi}Cλi＝Cλi ∪{xi}；

(5)、如果所有的k个质心向量都没有发生变化，则转到步骤(5)；

(6)、输出簇划分C＝{C1，C2……Ck}C＝{C1，C2……Ck}。

本实施例的智能血糖监测分析仪的PDA模块在使用时，通过微控制器对接收到的血糖检测信息进行运算处理，通过稳压电源模块为PDA模块提供稳定电压，通过LCD液晶显示模块对处理后的数据进行显示，通过NORFLASH储存器对处理后的数据进行储存，通过USB接口控制电路连接USB接口进行在线数据拷贝，通过音频解码电路对读取的数字音频信息转换成模拟音频信号输出，通过microSD卡接口电路连接microSD卡进行数据拷贝，通过智能算法模块对血糖检测信息的规律进行运算。

本发明的智能血糖监测分析仪操作步骤如下：

S1：抽血，将位于连接头113一侧的普通阀110打开，再将位于储血袋 111和血糖检测装置112一侧的普通阀110关闭，此时连接头113和抽血筒1 为唯一的通道，微型电机14带动主动齿15顺时针旋转，而与主动齿15啮合的传动齿13在轴承环114上逆时针旋转，与传动齿13内壁螺纹连接的螺杆 16在传动齿13逆时针旋转状态下实现向上运动，通过螺杆16在抽血筒1向上内运动带动活塞垫17抽取抽血筒1内的空气，并在抽血筒1内形成负压，使得血液从一次性针头吸入到抽血筒1内；

S2：血液传输，将位于血糖检测装置112一侧的普通阀110打开，再将位于储血袋111和连接头113一侧的普通阀110关闭，此时血糖检测装置112 和抽血筒1为唯一的通道，微型电机14带动主动齿15逆时针旋转时，与主动齿15啮合的传动齿13在轴承环114上顺时针旋转，进而带动螺杆16向下位移，通过螺杆16在抽血筒1向下内运动带动活塞垫17排出抽血筒1内的血液，一定的血液进入到血糖检测装置112内进行血糖检测；

S3：排血，将位于储血袋111一侧的普通阀110打开，再将位于血糖检测装置112和连接头113一侧的普通阀110关闭，此时抽血筒1和储血袋111 为唯一的通道，微型电机14带动主动齿15逆时针旋转时，与主动齿15啮合的传动齿13在轴承环114上顺时针旋转，进而带动螺杆16向下位移，通过螺杆16在抽血筒1向下内运动带动活塞垫17排出抽血筒1内剩下的血液，剩下的血液进入到储血袋111内进行储存。

S4：血糖检测，通过酶电极传感模块将血液中的酶发生的特异性反应转换为能够识别的电信息，通过血糖信号处理模块用于对血液中的血糖浓度值进行检测，通过检测数据储存模块对血糖值浓度和测试日期的信息进行储存，通过显示模块用于对血糖检测的血糖值浓度值进行显示，通过语音播报模块对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报；

S5：血糖规律分析，通过微控制器对接收到的血糖检测信息进行运算处理，通过稳压电源模块为PDA模块提供稳定电压，通过LCD液晶显示模块对处理后的数据进行显示，通过NORFLASH储存器对处理后的数据进行储存，通过USB接口控制电路连接USB接口进行在线数据拷贝，通过音频解码电路对读取的数字音频信息转换成模拟音频信号输出，通过microSD卡接口电路连接microSD卡进行数据拷贝，通过智能算法模块对血糖检测信息的规律进行运算。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.智能血糖监测分析仪，包括用于抽取血液的抽血筒(1)、用于血糖检测的检测模块、用于数据传输的无线传输模块以及用于数据分析的PDA模块，其特征在于：所述抽血筒(1)的内部安装有挡板(11)，所述抽血筒(1)的顶部开设有收纳仓(12)，所述挡板(11)上安装有传动齿(13)，所述抽血筒(1)内壁靠近所述挡板(11)顶部安装有微型电机(14)，所述微型电机(14)的输出轴上安装有主动齿(15)，所述传动齿(13)内安装有螺杆(16)，且所述螺杆(16)贯穿所述挡板(11)，所述螺杆(16)的底部安装有活塞垫(17)，所述抽血筒(1)的底部安装有四通管(18)，所述四通管(18)外表面分别安装有用于控制所述四通管(18)内部流量的普通阀(110)，所述四通管(18)的左右两端均安装有软管(19)，其中一个所述软管(19)连通有储血袋(111)，另一个所述软管(19)连通有血糖检测装置(112)，所述四通管(18)的底部安装有连接头(113)。

2.根据权利要求1所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述主动齿(15)和所述传动齿(13)啮合。

3.根据权利要求1所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述抽血筒(1)和所述四通管(18)相通。

4.根据权利要求1所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述传动齿(13)的底部安装有轴承环(114)，所述传动齿(13)的内壁设置有与所述螺杆(16)相适配的内螺纹(115)，所述挡板(11)的中心位置开设有通孔(116)，所述挡板(11)的顶部开设有凹槽(117)。

5.根据权利要求4所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述轴承环(114)和所述凹槽(117)卡接配合。

6.根据权利要求1所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述活塞垫(17)的两端分别安装有定位滑块(118)，所述抽血筒(1)的内壁两侧开设有定位滑槽(119)。

7.根据权利要求6所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述定位滑块(118)和所述定位滑槽(119)滑动配合。

8.根据权利要求1所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述检测模块设置在血糖检测装置(112)内，所述检测模块包括酶电极传感模块、血糖信号处理模块、检测数据储存模块、显示模块以及语音播报模块，所述血糖信号处理模块包括温度检测模块、A/D转换模块以及单片机控制模块；

所述酶电极传感模块用于将血液中的酶发生的特异性反应转换为能够识别的电信息；

所述血糖信号处理模块用于对血液中的血糖浓度值进行检测；

所述检测数据储存模块用于对血糖值浓度和测试日期的信息进行储存；

所述显示模块用于对血糖检测的血糖值浓度值进行显示；

所述语音播报模块用于对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报；

所述温度检测模块用于根据温度进行温度补偿以保证葡萄糖氧化酶的活性；

所述A/D转换模块用于对检测到的模拟信号转化为数字信号；

所述单片机控制模块采用单片机完成信号的转化和以及预警设定。

9.根据权利要求1所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：所述PDA模块包括微控制器、稳压电源模块、LCD液晶显示模块、NORFLASH储存器、USB接口控制电路、音频解码电路、microSD卡接口电路以及智能算法模块；

所述微控制器用于对接收到的血糖检测信息进行运算处理；

所述稳压电源模块用于为PDA模块提供稳定电压；

所述LCD液晶显示模块用于对处理后的数据进行显示；

所述NORFLASH储存器用于对处理后的数据进行储存；

所述USB接口控制电路用于连接USB接口进行在线数据拷贝；

所述音频解码电路用于对读取的数字音频信息转换成模拟音频信号输出；

所述microSD卡接口电路用于连接microSD卡进行数据拷贝；

所述智能算法模块用于对血糖检测信息的规律进行运算。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的智能血糖监测分析仪，其特征在于：检测步骤如下：

S1：抽血，将位于连接头(113)一侧的普通阀(110)打开，再将位于储血袋(111)和血糖检测装置(112)一侧的普通阀(110)关闭，此时连接头(113)和抽血筒(1)为唯一的通道，微型电机(14)带动主动齿(15)顺时针旋转，而与主动齿(15)啮合的传动齿(13)在轴承环(114)上逆时针旋转，与传动齿(13)内壁螺纹连接的螺杆(16)在传动齿(13)逆时针旋转状态下实现向上运动，通过螺杆(16)在抽血筒(1)向上内运动带动活塞垫(17)抽取抽血筒(1)内的空气，并在抽血筒(1)内形成负压，使得血液从一次性针头吸入到抽血筒(1)内；

S2：血液传输，将位于血糖检测装置(112)一侧的普通阀(110)打开，再将位于储血袋(111)和连接头(113)一侧的普通阀(110)关闭，此时血糖检测装置(112)和抽血筒(1)为唯一的通道，微型电机(14)带动主动齿(15)逆时针旋转时，与主动齿(15)啮合的传动齿(13)在轴承环(114)上顺时针旋转，进而带动螺杆(16)向下位移，通过螺杆(16)在抽血筒(1)向下内运动带动活塞垫(17)排出抽血筒(1)内的血液，一定的血液进入到血糖检测装置(112)内进行血糖检测；

S3：排血，将位于储血袋(111)一侧的普通阀(110)打开，再将位于血糖检测装置(112)和连接头(113)一侧的普通阀(110)关闭，此时抽血筒(1)和储血袋(111)为唯一的通道，微型电机(14)带动主动齿(15)逆时针旋转时，与主动齿(15)啮合的传动齿(13)在轴承环(114)上顺时针旋转，进而带动螺杆(16)向下位移，通过螺杆(16)在抽血筒(1)向下内运动带动活塞垫(17)排出抽血筒(1)内剩下的血液，剩下的血液进入到储血袋(111)内进行储存。

S4：血糖检测，通过酶电极传感模块将血液中的酶发生的特异性反应转换为能够识别的电信息，通过血糖信号处理模块用于对血液中的血糖浓度值进行检测，通过检测数据储存模块对血糖值浓度和测试日期的信息进行储存，通过显示模块用于对血糖检测的血糖值浓度值进行显示，通过语音播报模块对超出血糖值浓度值正常范围进行语音播报；

S5：血糖规律分析，通过微控制器对接收到的血糖检测信息进行运算处理，通过稳压电源模块为PDA模块提供稳定电压，通过LCD液晶显示模块对处理后的数据进行显示，通过NORFLASH储存器对处理后的数据进行储存，通过USB接口控制电路连接USB接口进行在线数据拷贝，通过音频解码电路对读取的数字音频信息转换成模拟音频信号输出，通过microSD卡接口电路连接microSD卡进行数据拷贝，通过智能算法模块对血糖检测信息的规律进行运算。