CN112741625A - 一种基于mems的便携式血糖仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及血糖仪技术领域，具体涉及一种基于MEMS的便携式血糖仪，包括光谱盒、定位扣带和控制器；由于人体生理及测量条件的复杂状况，需要对测量到的大量数据进行处理，不便于应用至小体积的便携式血糖仪中，且光谱的检测精度也难以满足临床要求，同样限制了无创便携式血糖仪的应用；故此，本发明通过设置的光谱仪，能够获得被测物纳米级的位移量，进而增强了对葡萄糖分子在流动血液中的含量状态，且安装的MEMS光感器减小了光谱盒的体积，便于应用在便携式血糖仪中，配合定位扣带的恒温功能，稳定了采集的血糖数值，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。

Description

一种基于MEMS的便携式血糖仪
技术领域
本发明涉及血糖仪技术领域，具体涉及一种基于MEMS的便携式血糖仪。
背景技术
糖尿病目前还没有彻底根治的医学手段，主要通过对患者进行血糖的自我监测，及时的调整口服药物和胰岛素的用量，以预防或减轻并发症的影响，现有的血糖检测方法一般采用针刺法从指尖取血，然后使用快速血糖仪进行测量，但其在日常频繁测量的过程中会造成患者的疼痛并伴有感染风险，且限制了单位时间内能够进行的检测次数，进而降低了掌握血糖参数的准确性。
目前也已出现了无创伤血糖检测的方法，利用红外光谱对人体组织的穿透能力，配合葡萄糖分子在近红外区域具有的特征吸收，以对血糖含量进行光学检测，但由于人体生理条件的复杂状况，以及测量条件的区别，需要对测量到的大量数据进行处理，不便于应用至便携使血糖仪中，且光谱检测方法的精度也难以满足临床要求，同样限制了无创便携式血糖仪的发展。
现有技术中也出现了一些关于便携式血糖仪的技术方案，如申请号为2010101430723的一项中国专利公开了一种无创测量人体血糖的近红外光谱透射方法及装置，电子开关切换电源，两个不同波长的发光二极管的光束波长λ1和λ2；电子开关切换前，光电管及分析器记录两个发光二极管的光束强度I01、I02；用双光束光导纤维束将两个发光二极管的光束在空间上均匀混合后，电子开关的切换分时透过人体局部，电子开关切换瞬间分别记录波长λ1和λ2光束透过同一人体局部后的光束强度I1及I2；分析器通过光束强度I01、I02、I1和I2值计算与血糖值有关的人体介质衰减系数K1值，基于K1值与人体血糖值及当时人体体温相关，则修正体温变化影响，该技术方案利用校准时体温的人体介质衰减系数K10与人体血糖值的函数关系式计算日常测量时的血糖值；但是该方案中未考虑测量的近红外光谱在温度影响下需进行的大量修正计算，且皮肤表面局部的温度差异降低了血糖的测量精度，限制了血糖仪的使用效果。
鉴于此，为了克服上述技术问题，据此本发明提出了一种基于MEMS的便携式血糖仪，采用了特殊的血糖仪结构，解决了上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种基于MEMS的便携式血糖仪，通过设置的光谱仪，能够获得被测物纳米级的位移量，进而增强了对葡萄糖分子在流动血液中的含量状态，且安装的MEMS光感器减小了光谱盒的体积，便于应用在便携式血糖仪中，配合定位扣带的恒温功能，稳定了采集的血糖数值，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
本发明所述的一种基于MEMS的便携式血糖仪，包括光谱盒、定位扣带和控制器；所述光谱盒中安装有光谱仪；所述光谱盒中还预设有MEMS光感器，MEMS光感器用于对光谱仪发射出的反射光进行光谱分析，并将血糖值的结果反馈至光谱盒的显示屏上；所述光谱盒中还安装有电源，电源中还设置有延伸出光谱盒的引线；所述定位扣带的一侧表面上设有恒温布，恒温布的内部埋设有电热丝；所述定位扣带通过恒温布贴合在皮肤上并进行绑缚固定，定位扣带的另一侧表面上还设有定位板，定位板上设置有固定光谱盒的扣块，所述定位扣带中还布设有多条光纤缆，光纤缆在恒温布和定位板上开设有对应的孔口；所述电热丝在定位板上还设置有凸出的触点；所述光谱盒在安装至定位板后，使光谱盒上的引线与触点电性连接起来；所述控制器用于调节血糖仪的运行；
现有技术中，光谱仪通过产生的红外光谱对人体血糖中的葡萄糖进行特征标记，以识别监测血糖含量的变化，而在人体生理及测量条件的复杂状况下，需要对测量到的大量数据进行处理，不便于应用至小体积的便携式血糖仪中，且光谱的检测精度也难以满足临床要求，同样限制了无创便携式血糖仪的应用；
因此，本发明通过设置的光谱盒和定位扣带，将光谱盒固定在定位扣带的定位板上，在控制器的调节下使电源经电性连接的引线和触点启动电热丝，将恒温布的热量传导至皮肤部位，维持其处于稳定的温度范围，然后启动光谱仪使其中的红外光经孔口和光纤缆透射至皮肤的内部，通过MEMS光感器收集皮肤组织中漫反射的红外光，并结合多条光纤缆中采集的红外光谱特征进行综合分析，将测算的血糖值传输至显示屏上，并将其数据进行血糖校准分析，以用于血糖检测；本发明利用了设置的光谱仪，能够获得被测物纳米级的位移量，进而增强了对葡萄糖分子在流动血液中的含量状态，且安装的MEMS光感器减小了光谱盒的体积，便于应用在便携式血糖仪中，配合定位扣带的恒温功能，稳定了采集的血糖数值，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
优选的，所述光谱盒的周向上还设有遮光带，遮光带将定位扣带的定位板边缘包裹起来；所述MEMS光感器在光谱盒中对应安装于光纤缆的位置上，MEMS光感器经深硅刻蚀工艺加工而成；工作时，由于便携式血糖仪的使用特点，会存有在户外条件下进行使用的情况，而日光中含有的红外线会与光谱仪中测量的红外线将产生干涉，继而削弱了血糖仪的检测精度；通过设置在光谱盒上的遮光带，增强光谱盒中光谱仪产生的红外光线对检测区域的照射作用，降低外界日光的干扰，且利用深硅刻蚀工艺制造的MEMS光感器，进一步降低了其占用的体积，进而满足其逐个的安装在光谱盒中以对应光纤缆的位置，确保MEMS光感器的检测取样精度，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
优选的，所述遮光带中还预设有条状的电磁铁，电磁铁位于遮光带的外侧边缘，电磁铁与电源相连接；所述定位板的边缘上安装有对应的磁条；工作时，需保持遮光带与定位板间的密闭性，以满足对外部环境中红外光的隔绝，同时还需要满足光谱盒与定位板间拆装的过程；通过设置在遮光带上的电磁铁，配合定位板边缘的磁条，当光谱盒安装至定位板后，在控制器的调节下对电源进行通电，同时将电磁铁启动起来，使遮光带在电磁铁的作用下紧密贴合在定位板上，确保遮光带在各种位置姿势下发挥的性能，从而稳定了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
优选的，所述定位板上的磁条位置还开设有凹口，凹口分布在定位板的周向边缘上，凹口与电磁铁的尺寸相对应；工作时，需要将遮光带捋平，以确保其在定位板上的贴合状态；通过设置在定位板上的凹口，仅需把电磁条推入凹口中，即可完成遮光带与定位板间的固定，并避免在光谱盒安装至定位扣带的过程中造成遮光带的褶皱，且凹口在定位板上产生的落差进一步增强了遮光性，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
优选的，所述恒温布的孔口上还预设有监测温度的传感器，恒温布内部的电热丝螺旋环绕在孔口位置上；所述控制器将检测的温度参数对MEMS光感器的数据进行修正；工作时，皮肤表面的局部温度差异，会造成MEMS光感器在光谱相图上的分析误差被放大，进而削弱了检测的血糖浓度；通过设置在恒温布的孔口位置监测温度的传感器，配合电热丝的螺旋环绕姿态，确保光纤缆位置的皮肤温度处于稳定状态，并将MEMS光感器与对应检测未知的温度相匹配，增加对光谱相图中血糖浓度分析准确性，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
优选的，所述MEMS光感器还对红外光谱中氧氢键和碳氢键的特征进行监测，并将不同监测位置中氢氧键和碳氢键的浓度差值与葡萄糖分子的浓度差值进行比较，进行血糖仪测量精度的计算；工作时，由于葡萄糖分子中的氢氧键和碳氢键会在红外区域产生吸收效应，通过增加MEMS传感器在红外相图中的特征记录范围，利用葡萄糖分子中产生的氢氧键和碳氢键，反馈出红外光照射下的血檀含量，进而对血糖的检测数据进行校准，增强血糖数据的准确性，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置的光谱仪，增强对葡萄糖分子在流动血液中含量状态的检测效果，且安装的MEMS光感器减小了光谱盒的体积，便于应用在便携式血糖仪中；设置在定位板上的凹口，避免在光谱盒安装至定位扣带的过程中造成遮光带的褶皱，且凹口在定位板上产生的落差进一步增强了遮光性。
2.本发明通过设置在光谱盒上的遮光带，降低外界日光的干扰，且利用深硅刻蚀工艺制造的MEMS光感器，进一步降低了其占用的体积；设置在遮光带上的电磁铁，配合定位板边缘的磁条，使遮光带在电磁铁的作用下紧密贴合在定位板上，确保遮光带在各种位置姿势下发挥的性能。
3.本发明通过设置在恒温布的孔口位置监测温度的传感器，配合电热丝的螺旋环绕姿态，确保光纤缆位置的皮肤温度处于稳定状态；增加MEMS传感器在红外相图中的特征记录范围，利用葡萄糖分子中产生的氢氧键和碳氢键，反馈出红外光照射下的血檀含量，进而对血糖的检测数据进行校准，增强血糖数据的准确性。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明中便携式血糖仪的立体图；
图2是本发明中便携式血糖仪俯视角度的爆炸图；
图3是本发明中便携式血糖仪仰视角度的爆炸图；
图4是本发明中便携式血糖仪部件的剖视图；
图5是图4中A处的局部放大图；
图中：光谱盒1、引线11、定位扣带2、光纤缆21、孔口22、MEMS光感器3、恒温布4、电热丝41、触点42、定位板5、扣块51、磁条52、凹口53、遮光带6、电磁铁61。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种基于MEMS的便携式血糖仪，包括光谱盒1、定位扣带2和控制器；所述光谱盒1中安装有光谱仪；所述光谱盒1中还预设有MEMS光感器3，MEMS光感器3用于对光谱仪发射出的反射光进行光谱分析，并将血糖值的结果反馈至光谱盒1的显示屏上；所述光谱盒1中还安装有电源，电源中还设置有延伸出光谱盒1的引线11；所述定位扣带2的一侧表面上设有恒温布4，恒温布4的内部埋设有电热丝41；所述定位扣带2通过恒温布4贴合在皮肤上并进行绑缚固定，定位扣带2的另一侧表面上还设有定位板5，定位板5上设置有固定光谱盒1的扣块51，所述定位扣带2中还布设有多条光纤缆21，光纤缆21在恒温布4和定位板5上开设有对应的孔口22；所述电热丝41在定位板5上还设置有凸出的触点42；所述光谱盒1在安装至定位板5后，使光谱盒1上的引线11与触点42电性连接起来；所述控制器用于调节血糖仪的运行；
现有技术中，光谱仪通过产生的红外光谱对人体血糖中的葡萄糖进行特征标记，以识别监测血糖含量的变化，而在人体生理及测量条件的复杂状况下，需要对测量到的大量数据进行处理，不便于应用至小体积的便携式血糖仪中，且光谱的检测精度也难以满足临床要求，同样限制了无创便携式血糖仪的应用；
因此，本发明通过设置的光谱盒1和定位扣带2，将光谱盒1固定在定位扣带2的定位板5上，在控制器的调节下使电源经电性连接的引线11和触点42启动电热丝41，将恒温布4的热量传导至皮肤部位，维持其处于稳定的温度范围，然后启动光谱仪使其中的红外光经孔口22和光纤缆21透射至皮肤的内部，通过MEMS光感器3收集皮肤组织中漫反射的红外光，并结合多条光纤缆21中采集的红外光谱特征进行综合分析，将测算的血糖值传输至显示屏上，并将其数据进行血糖校准分析，以用于血糖检测；本发明利用了设置的光谱仪，能够获得被测物纳米级的位移量，进而增强了对葡萄糖分子在流动血液中的含量状态，且安装的MEMS光感器3减小了光谱盒1的体积，便于应用在便携式血糖仪中，配合定位扣带2的恒温功能，稳定了采集的血糖数值，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述光谱盒1的周向上还设有遮光带6，遮光带6将定位扣带2的定位板5边缘包裹起来；所述MEMS光感器3在光谱盒1中对应安装于光纤缆21的位置上，MEMS光感器3经深硅刻蚀工艺加工而成；工作时，由于便携式血糖仪的使用特点，会存有在户外条件下进行使用的情况，而日光中含有的红外线会与光谱仪中测量的红外线将产生干涉，继而削弱了血糖仪的检测精度；通过设置在光谱盒1上的遮光带6，增强光谱盒1中光谱仪产生的红外光线对检测区域的照射作用，降低外界日光的干扰，且利用深硅刻蚀工艺制造的MEMS光感器3，进一步降低了其占用的体积，进而满足其逐个的安装在光谱盒1中以对应光纤缆21的位置，确保MEMS光感器3的检测取样精度，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述遮光带6中还预设有条状的电磁铁61，电磁铁61位于遮光带6的外侧边缘，电磁铁61与电源相连接；所述定位板5的边缘上安装有对应的磁条52；工作时，需保持遮光带6与定位板5间的密闭性，以满足对外部环境中红外光的隔绝，同时还需要满足光谱盒1与定位板5间拆装的过程；通过设置在遮光带6上的电磁铁61，配合定位板5边缘的磁条52，当光谱盒1安装至定位板5后，在控制器的调节下对电源进行通电，同时将电磁铁61启动起来，使遮光带6在电磁铁61的作用下紧密贴合在定位板5上，确保遮光带6在各种位置姿势下发挥的性能，从而稳定了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述定位板5上的磁条52位置还开设有凹口53，凹口53分布在定位板5的周向边缘上，凹口53与电磁铁61的尺寸相对应；工作时，需要将遮光带6捋平，以确保其在定位板5上的贴合状态；通过设置在定位板5上的凹口53，仅需把电磁条52推入凹口53中，即可完成遮光带6与定位板5间的固定，并避免在光谱盒1安装至定位扣带2的过程中造成遮光带6的褶皱，且凹口53在定位板5上产生的落差进一步增强了遮光性，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述恒温布4的孔口22上还预设有监测温度的传感器，恒温布4内部的电热丝41螺旋环绕在孔口22位置上；所述控制器将检测的温度参数对MEMS光感器3的数据进行修正；工作时，皮肤表面的局部温度差异，会造成MEMS光感器3在光谱相图上的分析误差被放大，进而削弱了检测的血糖浓度；通过设置在恒温布4的孔口22位置监测温度的传感器，配合电热丝41的螺旋环绕姿态，确保光纤缆21位置的皮肤温度处于稳定状态，并将MEMS光感器3与对应检测未知的温度相匹配，增加对光谱相图中血糖浓度分析准确性，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述MEMS光感器3还对红外光谱中氧氢键和碳氢键的特征进行监测，并将不同监测位置中氢氧键和碳氢键的浓度差值与葡萄糖分子的浓度差值进行比较，进行血糖仪测量精度的计算；工作时，由于葡萄糖分子中的氢氧键和碳氢键会在红外区域产生吸收效应，通过增加MEMS传感器在红外相图中的特征记录范围，利用葡萄糖分子中产生的氢氧键和碳氢键，反馈出红外光照射下的血檀含量，进而对血糖的检测数据进行校准，增强血糖数据的准确性，从而提升了基于MEMS的便携式血糖仪的使用效果。
工作时，通过设置的光谱盒1和定位扣带2，将光谱盒1固定在定位扣带2的定位板5上，在控制器的调节下使电源经电性连接的引线11和触点42启动电热丝41，将恒温布4的热量传导至皮肤部位，维持其处于稳定的温度范围，然后启动光谱仪使其中的红外光经孔口22和光纤缆21透射至皮肤的内部，通过MEMS光感器3收集皮肤组织中漫反射的红外光，并结合多条光纤缆21中采集的红外光谱特征进行综合分析，将测算的血糖值传输至显示屏上，并将其数据进行血糖校准分析，以用于血糖检测；设置在光谱盒1上的遮光带6，增强光谱盒1中光谱仪产生的红外光线对检测区域的照射作用，降低外界日光的干扰，且利用深硅刻蚀工艺制造的MEMS光感器3，进一步降低了其占用的体积，进而满足其逐个的安装在光谱盒1中以对应光纤缆21的位置，确保MEMS光感器3的检测取样精度；设置在遮光带6上的电磁铁61，配合定位板5边缘的磁条52，当光谱盒1安装至定位板5后，在控制器的调节下对电源进行通电，同时将电磁铁61启动起来，使遮光带6在电磁铁61的作用下紧密贴合在定位板5上，确保遮光带6在各种位置姿势下发挥的性能；设置在定位板5上的凹口53，仅需把电磁条52推入凹口53中，即可完成遮光带6与定位板5间的固定，并避免在光谱盒1安装至定位扣带2的过程中造成遮光带6的褶皱，且凹口53在定位板5上产生的落差进一步增强了遮光性；设置在恒温布4的孔口22位置监测温度的传感器，配合电热丝41的螺旋环绕姿态，确保光纤缆21位置的皮肤温度处于稳定状态，并将MEMS光感器3与对应检测未知的温度相匹配，增加对光谱相图中血糖浓度分析准确性；增加MEMS传感器在红外相图中的特征记录范围，利用葡萄糖分子中产生的氢氧键和碳氢键，反馈出红外光照射下的血檀含量，进而对血糖的检测数据进行校准，增强血糖数据的准确性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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只是说明本发明的原理，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 (6)

1.一种基于MEMS的便携式血糖仪，其特征在于：包括光谱盒(1)、定位扣带(2)和控制器；所述光谱盒(1)中安装有光谱仪；所述光谱盒(1)中还预设有MEMS光感器(3)，MEMS光感器(3)用于对光谱仪发射出的反射光进行光谱分析，并将血糖值的结果反馈至光谱盒(1)的显示屏上；所述光谱盒(1)中还安装有电源，电源中还设置有延伸出光谱盒(1)的引线(11)；所述定位扣带(2)的一侧表面上设有恒温布(4)，恒温布(4)的内部埋设有电热丝(41)；所述定位扣带(2)通过恒温布(4)贴合在皮肤上并进行绑缚固定，定位扣带(2)的另一侧表面上还设有定位板(5)，定位板(5)上设置有固定光谱盒(1)的扣块(51)，所述定位扣带(2)中还布设有多条光纤缆(21)，光纤缆(21)在恒温布(4)和定位板(5)上开设有对应的孔口(22)；所述电热丝(41)在定位板(5)上还设置有凸出的触点(42)；所述光谱盒(1)在安装至定位板(5)后，使光谱盒(1)上的引线(11)与触点(42)电性连接起来；所述控制器用于调节血糖仪的运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS的便携式血糖仪，其特征在于：所述光谱盒(1)的周向上还设有遮光带(6)，遮光带(6)将定位扣带(2)的定位板(5)边缘包裹起来；所述MEMS光感器(3)在光谱盒(1)中对应安装于光纤缆(21)的位置上，MEMS光感器(3)经深硅刻蚀工艺加工而成。
3.根据权利要求2所述的一种基于MEMS的便携式血糖仪，其特征在于：所述遮光带(6)中还预设有条状的电磁铁(61)，电磁铁(61)位于遮光带(6)的外侧边缘，电磁铁(61)与电源相连接；所述定位板(5)的边缘上安装有对应的磁条(52)。
4.根据权利要求3所述的一种基于MEMS的便携式血糖仪，其特征在于：所述定位板(5)上的磁条(52)位置还开设有凹口(53)，凹口(53)分布在定位板(5)的周向边缘上，凹口(53)与电磁铁(61)的尺寸相对应。
5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS的便携式血糖仪，其特征在于：所述恒温布(4)的孔口(22)上还预设有监测温度的传感器，恒温布(4)内部的电热丝(41)螺旋环绕在孔口(22)位置上；所述控制器将检测的温度参数对MEMS光感器(3)的数据进行修正。
6.根据权利要求2所述的一种基于MEMS的便携式血糖仪，其特征在于：所述MEMS光感器(3)还对红外光谱中氧氢键和碳氢键的特征进行监测，并将不同监测位置中氢氧键和碳氢键的浓度差值与葡萄糖分子的浓度差值进行比较，进行血糖仪测量精度的计算。
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