CN114305407B - 无创血糖仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无创血糖仪，包括：无创血糖仪本体、信号采集处理单元和电源管理单元；所述无创血糖仪本体包括：壳体和检测部；所述检测部设置在所述壳体上，用于容置被测生物体；所述电源管理单元设置在所述壳体内，用于对所述信号采集处理单元供电；所述信号采集处理单元设置在所述壳体内，用于对被测生物体的体征参数和环境特征参数进行检测和处理，生成并输出血糖检测结果数据；其中，所述体征参数包括被测生物体的光电容积脉搏波描记(PPG)信号、被测生物体的接触传导温度、被测生物体的热辐射温度；所述环境特征参数包括：被测生物体周围的温度、湿度，无创血糖仪所处环境的温度、湿度。

Description

无创血糖仪

技术领域

本发明涉及医用设备技术领域，尤其涉及一种无创血糖仪。

背景技术

糖尿病是一种常见的代谢内分泌型疾病，以高血糖为主要特征，近年来其发病呈显著上升趋势，目前全世界约10％的成年人身患此病。截止2019年，全球20～79岁的人群中，共有约4.63亿糖尿病患者，其中中国糖尿病患者数排名第一，总人数约为1.164亿人。

糖尿病患者目前的治疗方式主要是对病人体内的葡萄糖代谢进行调控，在临床治疗中重要依据是通过对病人血液的葡萄糖含量的高低来决定用药量，因此血糖监测对于追踪、评估糖尿病的控制及疗效是非常重要的。

目前最直接准确的血糖值检测方法是采集静脉血检测法，即使用生化分析仪进行分析，这是目前公认的衡量血糖浓度的“金标准”，但它不仅操作专业性强，而且费用昂贵，还给患者带来痛苦和不便。第二类为有创血糖仪，使用采血笔扎破手指采集指尖血，将血液滴入试纸中，再将试纸放入检测仪器中获取血糖数据。扎针会造成受测者的疼痛感，其次每次测量都需更换试纸；导致测量成本较高且步骤繁琐，扎针、采血、测量等多个环节造成操作不便。第三类为无创血糖仪，无创血糖仪一直被认为是血糖检测的曙光，目前的无创血糖仪采用光谱检测或其他光电感应的方式检测，但环境因素造成的信号干扰，测量部位设置的准确性，以及血糖仪本身的便携程度和使用的方便程度，都限制着其真正投入运用。

发明内容

本发明实施例提供了一种无创血糖仪，通过其结构设计，不但精巧便携易于使用，而且能够最大程度的屏蔽外界环境因素对测试的干扰，保证了对测量部位的准确采样，同时测量位置的准确性重复性高。

本发明实施例提供了一种无创血糖仪，包括：无创血糖仪本体、信号采集处理单元和电源管理单元；

所述无创血糖仪本体包括：壳体和检测部；所述检测部设置在所述壳体上，用于容置被测生物体；

所述电源管理单元设置在所述壳体内，用于对所述信号采集处理单元供电；

所述信号采集处理单元设置在所述壳体内，用于对被测生物体的体征参数和环境特征参数进行检测和处理，生成并输出血糖检测结果数据；其中，所述体征参数包括被测生物体的光电容积脉搏波描记(PPG)信号、被测生物体的接触热、被测生物体的辐射热；所述环境特征参数包括：被测生物体周围的温湿度，无创血糖仪所处环境的温湿度。

优选的，所述检测部包括：上夹板、下夹板、拉簧；所述壳体的内部上对称的设有两个轨道槽；

所述上夹板和所述下夹板的两侧侧面通过拉簧连接，所述上夹板的两侧侧壁上设置有滑块，所述滑块置于所述轨道槽中；

在所述被测生物体插入所述上夹板和所述下夹板之间时，所述上夹板的外沿相对于所述下夹板呈一定角度张开，所述滑块在所述轨道槽中滑动，以限制所述上夹板的移动方向，并在所述拉簧的弹力作用下夹住所述被测生物体。

进一步优选的，所述上夹板的内沿还具有档板结构，用以限制所述被测生物体的插入深度。

优选的，所述壳体包括：主体、上盖、下盖；

所述上盖和下盖可拆卸的安装在所述主体上；所述主体上还具有散热孔，用于对无创血糖仪本体内部进行散热。

进一步优选的，所述信号采集处理单元包括：信号发射电路板、信号接收电路板和主板；

所述信号发射电路板设置在所述上夹板一侧，包括三个波长的发光二极管LED，波长分别是650nm、940nm、1050nm，作为体征参数检测的发射光源；所述信号发射电路板通过排线连接所述主板进行信号传输；

所述信号接收电路板设置在所述下夹板一侧，包括一个光学聚光镜、一个光电二极管PD，一个热辐射传感器、一个热敏电阻和两个温湿度传感器；所述信号接收电路板通过排线连接所述主板进行信号传输；

所述光学聚光镜设置在所述光电二极管PD的上方，对所述信号发射电路板发出的发射光穿过被测生物体的透射光进行聚焦；

所述光电二极管PD用于接收聚焦后的透射光的信号，转换为电信号；

所述热辐射传感器用于采集被测生物体的辐射热；

所述热敏电阻用于采集被测生物体的接触热；

第一温湿度传感器用于测量被测生物体周围的温湿度；

第二温度传感器用于测量环境的温湿度；

所述主板包括一个单片机处理芯片和无线传输模块；所述单片机处理芯片用对所述电信号进行处理得到被测生物体的光电容积脉搏波描记(PPG)信号，并根据所述PPG信号和被测生物体的接触热、被测生物体的辐射热、被测生物体周围的温湿度，无创血糖仪所处环境的温湿度，处理得到用于指示被测生物体血糖浓度的参数，通过所述无线传输模块传输到数据输出显示设备。

进一步优选的，所述电源管理单元包括电压转换电路、电池、电量计、USB接口、USB连接状态指示灯；

所述电压转换电路用于充电电压与无创血糖仪内部电路工作电压的电压转换；

所述电量计用于计算电池电量；

所述USB连接状态指示灯用于指示所述USB接口的充电及数据传输连接状态。

优选的，所述无创血糖仪还包括：开关单元；

所述开关单元设置在所述壳体内，与所述电源管理单元相连接，并与所述信号采集处理单元连接；

所述开关单元感应外部的按压信号，生成控制信号控制所述电源管理单元接通或关断对所述信号采集处理单元的供电。

进一步优选的，所述开关单元包括：开关按键、指示灯、开关电路板；

所述开关电路板上设有指示灯卡槽，所述指示灯容置于所述指示灯卡槽内；

所述开关电路板上还设有开关按键固定柱，所述开关按键通过开关按键的支腿固定在所述开关按键固定柱上；

所述开关按键与所述开关电路板相接触，随所述开关按键接受外部的按压信号，所述开关电路板生成所述控制信号；

所述电源管理单元还用于对所述开关电路板和指示灯供电。

优选的，所述无创血糖仪为多参数无创血糖仪，所述信号采集处理单元还用于根据对被测生物体的体征参数和环境特征参数的检测和处理，生成并输出血压检测结果数据、血氧检测结果数据和脉率检测结果数据。

本发明实施例提供的无创血糖仪，通过其结构设计，不但精巧便携易于使用，而且能够最大程度的屏蔽外界环境因素对测试的干扰，保证了对测量部位的准确采样，同时测量位置的准确性重复性高。

附图说明

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。

图1是本发明实施例的无创血糖仪的外形结构示意图；

图2是本发明实施例的无创血糖仪的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例的无创血糖仪的检测部结构示意图之一；

图4是本发明实施例的无创血糖仪的检测部结构示意图之二；

图5是本发明实施例的无创血糖仪的壳体内部结构示意图；

图6是本发明实施例的无创血糖仪的开关单元结构示意图；

图7是本发明实施例的无创血糖仪的一种具体实现实物图。

具体实施方式

下面通过附图和具体的实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。

本发明的无创血糖仪，包括：无创血糖仪本体、信号采集处理单元和电源管理单元。

无创血糖仪结构如图1所示，通过图1可以看到，无创血糖仪本体包括：壳体1和检测部2；检测部2设置在壳体1上，用于容置被测生物体。

图2是本发明实施例的无创血糖仪的剖面结构示意图。结合图1、图2。

壳体1包括：主体11、上盖12、下盖13；上盖12和下盖13可拆卸的安装在主体11上，具体可以通过如图所示的卡扣15连接。主体11上还具有散热孔111，用于对无创血糖仪本体内部的电路板元器件进行散热。

检测部2的具体结构如图3、图4所示，检测部2包括：上夹板21、下夹板22、拉簧23；另如图5所示，壳体1的内部上对称的设有两个轨道槽14；

上夹板21和下夹板22的两侧侧面通过拉簧23连接，上夹板21的两侧侧壁上设置有滑块24，滑块24置于轨道槽14中；

在被测生物体插入上夹板21和下夹板22之间时，上夹板21的外沿相对于下夹板22随被测生物体的插入呈一定角度张开，滑块24在轨道槽14中滑动，以限制上夹板21的移动方向，并在拉簧23的弹力作用下轻轻夹住被测生物体。优选的，上夹板21与壳体1之间保留1mm左右间隙，留出上夹板21上下运动空间。

上夹板21的内沿还具有档板结构25，用以限制被测生物体的插入深度。

本发明通过上述检测部2的结构设计，实现了一种被测生物体探入式的采样实现，通过这种结构设计，能够在结构轻巧紧凑，方便使用的前提下，最大程度实现采样部位屏蔽外界光、热的影响，即最大程度的屏蔽外界环境因素对测试的干扰。

再如图2所示，壳体1内容置有电源管理单元3、信号采集处理单元4和开关单元5；电源管理单元3、信号采集处理单元4和开关单元5相互连接，电源管理单元3对信号采集处理单元4和开关单元5供电。

电源管理单元3包括电压转换电路(图中未示出)、电池(31)、电量计(图中未示出)、USB接口32、USB连接状态指示灯(图中未示出)；

电压转换电路用于充电电压与无创血糖仪内部电路工作电压的电压转换；电量计用于计算电池电量；USB连接状态指示灯用于指示USB接口32的充电及数据传输连接状态。

信号采集处理单元4包括：信号发射电路板41、信号接收电路板42和主板43；

信号发射电路板41设置在上夹板21一侧，包括三个波长的发光二极管LED，在本发明具体实现中，波长分别是650nm、940nm、1050nm，作为体征参数检测的发射光源；信号发射电路板41通过排线连接主板43进行信号传输；

信号接收电路板42设置在下夹板22一侧，包括一个光学聚光镜421、一个光电二极管(PD)422，一个热辐射传感器425、一个热敏电阻423和第一温湿度传感器424、第二温湿度传感器(图中未示出)；信号接收电路板42通过排线连接主板43进行信号传输；光学聚光镜421设置在光电二极管(PD)422的上方，对信号发射电路板41发出的发射光穿过被测生物体的透射光进行聚焦；光电二极管(PD)422接收聚焦后的透射光的信号，转换为电信号传输给主板43；热敏电阻423用于采集被测生物体的接触热；第一温湿度传感器424用于测量被测生物体周围的温湿度；第二温度传感器(图中未示出)用于测量环境的温湿度；热辐射传感器425用于采集被测生物体的辐射热；

主板43包括一个单片机处理芯片(图中未示出)和无线传输模块(图中未示出)；单片机处理芯片对来自光电二极管(PD)422的电信号进行处理得到被测生物体的光电容积脉搏波描记(PPG)信号，并根据PPG信号和被测生物体的接触热、被测生物体的辐射热、被测生物体周围的温湿度，无创血糖仪所处环境的温湿度的数据，处理得到用于指示被测生物体血糖浓度的参数，通过无线传输模块传输到数据输出显示设备。

在本发明具体实施中，电源管理单元与主板一体化集成。在壳体内设计有主电路板卡槽，主板在安装时直接插入主电路板卡槽进行位置固定，此时USB接口的充电及数据传输端正好对准壳体上的USB充电及数据传输孔位，方便USB充电/传输线的插入.

电池可以实际采用一次电池或二次电池，在采用一次电池的情况下，USB接口仅用于数据传输，并在壳体上设计电池盖板，以方便电池的拆卸更换，在采用二次电池的情况下，USB接口可用于充电和数据传输。

开关单元5感应外部的按压信号，生成控制信号控制电源管理单元3接通或关断对信号采集处理单元4的供电。

开关单元5如图6所示，包括：开关按键51、指示灯52、开关电路板53；

开关电路板53上设有指示灯卡槽54，指示灯52容置于指示灯卡槽54内；开关电路板53上还设有开关按键固定柱55，开关按键51通过开关按键的支腿511固定在开关按键固定柱55上；

在具体安装操作时，可以先将指示灯52放入指示灯卡槽54，然后逆时针旋转，指示灯52两侧旋转支腿入位被固定；开关按键51由4个支腿和中间按键组成，开关按键支腿上的孔位可以直接按压在开关键固定柱55上，将开关按键进行固定，开关按键支腿511盘旋设计，可增加按键回弹力。

开关按键51与开关电路板53相接触，随开关按键51接受外部的按压信号，开关电路板53生成控制信号，控制无创血糖仪的开启和关闭。

除了用于血糖测量外，本发明提出的无创血糖仪还可用于同时测量其他参数，作为多参数无创血糖仪在实际场景中应。比如，信号采集处理单元还可用于根据对被测生物体的体征参数和环境特征参数的检测和处理，生成并输出血压检测结果数据、血氧检测结果数据和脉率检测结果数据等。

在可选的方案中，无创血糖仪还包括输出装置，例如显示屏或喇叭，用于检测结果的本地输出。

图7是本发明实施例的无创血糖仪的一种具体实现实物图。

在使用本发明的无创血糖仪时，首先通过按压开关按键进行设备开机，开机以后，无创血糖仪设备按照预设程序执行自检。

在实际应用中，被测生物体通常为被测人员的手指，因下夹板处于固定状态，当手指伸入时，上夹板会向上抬起，根据实际伸入的手指的粗细张开一定角度，两侧的拉簧产生的弹性拉力使得手指被夹在上夹板和下夹板之间。当手指前端顶到档板结构时，手指被迫停止继续伸入，此时手指正处于最佳的测试位置范围，信号采集处理单元感应接触热和/或辐射热的变化，并在设定保持时间(如2S)后开始执行数据测试。

当测试结束后，测试结果可以通过无线传输模块传输到所连接的用户设备进行输出，比如与无创血糖仪通过蓝牙连接的智能手机，或者通过无创血糖仪所处无线局域网络接入广域网将数据传输到后台服务器再发送到指定的用户终端。当然，也可以在无创血糖仪设备本身进行输出。具体输出方式包括但不限于，显示输出和语音输出。

本发明实施例提供的无创血糖仪，通过其结构设计，不但精巧便携易于使用，而且能够最大程度的屏蔽外界环境因素对测试的干扰，保证了对测量部位的准确采样，同时测量位置的准确性重复性高。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无创血糖仪，其特征在于，所述无创血糖仪包括：无创血糖仪本体、信号采集处理单元和电源管理单元；

所述无创血糖仪本体包括：壳体和检测部；所述检测部设置在所述壳体上，用于容置被测生物体；其中，所述壳体包括：主体、上盖、下盖；所述检测部包括：上夹板、下夹板、拉簧；所述壳体的内部上对称的设有个轨道槽；所述上夹板和所述下夹板的两侧侧面通过拉簧连接，上夹板的两侧侧壁上设置有滑块，滑块置于轨道槽中；在所述被测生物体插入上夹板和下夹板之间时，上夹板的外沿相对于下夹板随被测生物体的插入呈一定角度张开，所述滑块在轨道槽中滑动，以限制上夹板的移动方向，并在所述拉簧的弹力作用下夹住所述被测生物体；所述上夹板的内沿还具有档板结构，用以限制所述被测生物体的插入深度；

所述电源管理单元设置在所述壳体内，用于对所述信号采集处理单元供电；

所述信号采集处理单元设置在所述壳体内，用于对被测生物体的体征参数和环境特征参数进行检测和处理，生成并输出血糖检测结果数据；其中，所述体征参数包括被测生物体的光电容积脉搏波描记(PPG)信号、被测生物体的接触热、被测生物体的辐射热；所述环境特征参数包括：被测生物体周围的温湿度，无创血糖仪所处环境的温湿度。

2.根据权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述上盖和下盖可拆卸的安装在所述主体上；所述主体上还具有散热孔，用于对无创血糖仪本体内部进行散热。

3.根据权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述信号采集处理单元包括：信号发射电路板、信号接收电路板和主板；

所述信号发射电路板设置在所述上夹板一侧，包括三个波长的发光二极管LED，波长分别是650nm、940nm、1050nm，作为体征参数检测的发射光源；所述信号发射电路板通过排线连接所述主板进行信号传输；

所述信号接收电路板设置在所述下夹板一侧，包括一个光学聚光镜、一个光电二极管PD，一个热辐射传感器、一个热敏电阻和两个温湿度传感器；所述信号接收电路板通过排线连接所述主板进行信号传输；

所述光学聚光镜设置在所述光电二极管PD的上方，对所述信号发射电路板发出的发射光穿过被测生物体的透射光进行聚焦；

所述光电二极管PD用于接收聚焦后的透射光的信号，转换为电信号；

所述热辐射传感器用于采集被测生物体的辐射热；

所述热敏电阻用于采集被测生物体的接触热；

第一温湿度传感器用于测量被测生物体周围的温湿度；

第二温度传感器用于测量环境的温湿度；

所述主板包括一个单片机处理芯片和无线传输模块；所述单片机处理芯片用对所述电信号进行处理得到被测生物体的光电容积脉搏波描记(PPG)信号，并根据所述PPG信号和被测生物体的接触热、被测生物体的辐射热、被测生物体周围的温湿度，无创血糖仪所处环境的温湿度，处理得到用于指示被测生物体血糖浓度的参数，通过所述无线传输模块传输到数据输出显示设备。

4.根据权利要求3所述的无创血糖仪，其特征在于，所述电源管理单元包括电压转换电路、电池、电量计、USB接口、USB连接状态指示灯；

所述电压转换电路用于充电电压与无创血糖仪内部电路工作电压的电压转换；

所述电量计用于计算电池电量；

所述USB连接状态指示灯用于指示所述USB接口的充电及数据传输连接状态。

5.根据权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述无创血糖仪还包括：开关单元；

所述开关单元设置在所述壳体内，与所述电源管理单元相连接，并与所述信号采集处理单元连接；

所述开关单元感应外部的按压信号，生成控制信号控制所述电源管理单元接通或关断对所述信号采集处理单元的供电。

6.根据权利要求5所述的无创血糖仪，其特征在于，所述开关单元包括：开关按键、指示灯、开关电路板；

所述开关电路板上设有指示灯卡槽，所述指示灯容置于所述指示灯卡槽内；

所述开关电路板上还设有开关按键固定柱，所述开关按键通过开关按键的支腿固定在所述开关按键固定柱上；

所述开关按键与所述开关电路板相接触，随所述开关按键接受外部的按压信号，所述开关电路板生成所述控制信号；

所述电源管理单元还用于对所述开关电路板和指示灯供电。

7.根据权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于，所述无创血糖仪为多参数无创血糖仪，所述信号采集处理单元还用于根据对被测生物体的体征参数和环境特征参数的检测和处理，生成并输出血压检测结果数据、血氧检测结果数据和脉率检测结果数据。