CN116019448A - 红外血糖仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外血糖仪，涉及血糖检测领域，包括穿戴端、主机和上位机，穿戴端用于发射和采集激光信号，上位机安装有数据处理软件，主机分别与穿戴端和上位机通讯连接，主机包括嵌入式单片机、四组信号调制组件和四合一的Y型光纤，四组信号调制组件分别用于调制不同波长的激光信号，嵌入式单片机的控制信号输出端分别与四组信号调制组件的控制信号输入端连接；通过主机控制穿戴端发射并采集不同波长的激光信号，利用血糖对不同波段光谱吸收系数不同的原理，就可以通过上位机的数据分析软件分析血糖，实现对血糖的间接测量，从而实现无创检测。
Description
技术领域
本发明涉及血糖检测领域，尤其涉及一种红外血糖仪。
背景技术
糖尿病是一个巨大且不断加重的全球问题，糖尿病给社会带来越来越沉重的负担；在所有国家，处在社会底层的人反而更容易患糖尿病并承受相对更重的负担；糖尿病已经不仅仅是一个单纯的健康问题，而是一个社会问题，解决这个问题需要社会多个方面具体的政策和行动。
糖尿病病人血糖自我监测是控制糖尿病患者病情的一个重要环节。研究表明，通过定期的血糖监测指导治疗药物剂量调整，实现强化血糖控制，可以减少糖尿病的远期并发症。
市场上常见的自我检测血糖仪产品可分为三大类创血糖检测仪：包括微创血糖检测仪、无创血糖检测仪和连续式血糖检测仪。目前，大多数自我监控血糖仪采用微创血糖检测方法。测血糖时，先将试纸插入血糖仪，然后滴血于试纸，血液中的葡萄糖会和试纸上的化学物质结合产生微小电流，并在一定时间内显示出血糖值，较之尿糖试纸，这种方法具有更高的准确度并且有着操作简单、操作速度较快等特点。虽然微创血糖监测具有许多优点，但它们的不便之处也是显而易见的，即检测时采血必须刺破神经密集的指尖，由于抽血或手指扎针取血会造成疼痛，而且有感染的危险，并且采血的刺痛使患者坚持血糖监测的积极性下降；另外，如果血糖监测不能长期坚持，或者检测数据太少，是难以反映血糖的控制情况和变化趋势的。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种红外血糖仪。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
红外血糖仪，包括穿戴端、主机和上位机，穿戴端用于发射和采集激光信号，上位机安装有数据处理软件，主机分别与穿戴端和上位机通讯连接，主机包括：
嵌入式单片机；嵌入式单片机的数据信号输入端与穿戴端的数据信号输出端连接；
四组信号调制组件；四组信号调制组件分别用于调制不同波长的激光信号，嵌入式单片机的控制信号输出端分别与四组信号调制组件的控制信号输入端连接；
四合一的Y型光纤；Y型光纤的四个信号输入端分别与四组信号调制组件的信号输出端连接，Y型光纤的信号输出端与穿戴端的信号输入端连接。
本发明的有益效果在于：通过主机控制穿戴端发射并采集不同波长的激光信号，利用血糖对不同波段光谱吸收系数不同的原理，就可以通过上位机的数据分析软件分析血糖，实现对血糖的间接测量，从而实现无创检测。
附图说明
图1是本发明红外血糖仪的示意图；
图2是血糖光谱吸的示意图。
其中相应的附图标记为：
1-PIN传感器，2-互阻放大模块，3-FC光纤座，4-扭转弹簧，5-销钉。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1、图2所示，红外血糖仪，包括穿戴端、主机和上位机，穿戴端用于发射和采集激光信号，上位机安装有数据处理软件，主机分别与穿戴端和上位机通讯连接，主机包括：
嵌入式单片机；嵌入式单片机的数据信号输入端与穿戴端的数据信号输出端连接；
四组信号调制组件；四组信号调制组件分别用于调制不同波长的激光信号，嵌入式单片机的控制信号输出端分别与四组信号调制组件的控制信号输入端连接；
四合一的Y型光纤；Y型光纤的四个信号输入端分别与四组信号调制组件的信号输出端连接，Y型光纤的信号输出端与穿戴端的信号输入端连接。
四组信号调制组件调制激光信号的波长分别为685nm、1350nm、1490nm和1550nm。
主机还包括带通滤波模块和程控放大器，带通滤波模块的数据信号输入端与穿戴端的数据信号输出端连接，程控放大器的数据信号输入端与带通滤波模块的数据信号输出端连接，嵌入式单片机的数据信号输入端与程控放大器的数据信号输出端连接。
主机还包括DC-DC变换器、TFT接口和无线通信接口，DC-DC变换器用于外部电源的电压转化以及主机的其他模块的电源供给。
每组信号调制组件均包括LED驱动器和激光二极管，嵌入式单片机的控制信号输出端与LED驱动器的控制信号输入端连接，LED驱动器的信号输出端与激光二极管的信号输入端连接，4路PWM信号分别驱动4路LED驱动器，实现对4路激光二极管LD施加开关调制信号，同时控制4路激光二极管LD同一时刻仅有1路导通工作，其余3路处于关闭状态，可实现采用1路接收通道分时采集4路激光信号的作用，降低设备成本，减少耳机布板空间便于小型化集成。
穿戴端包括耳夹，耳夹的夹持作用端两端设置有FC光纤座3和PIN传感器1，FC光纤座3用于固定Y型光纤，PIN传感器1用于采集调制的激光信号。
耳夹上安装有互阻放大模块2，互阻放大模块2用于将光信号转换为电压信号，互阻放大模块2的数据信号输入端与PIN传感器1的数据信号输出端连接，互阻放大模块2的数据信号输出端通过4芯屏蔽电缆与带通滤波模块的数据信号输入端连接。
耳夹包括两个夹杆、销钉5和扭转弹簧4，两个夹杆的中部通过销钉5可转动连接，扭转弹簧4套装在销钉5上，FC光纤座3和PIN传感器1分别安装在两个夹杆的第一端，扭转弹簧4的两端分别与两个夹杆的第二端挤压接触。
数据处理软件包括血糖读数信息参数映射数据库、光谱吸收特征参数数据库和CNN卷积神经网络模型，
本发明红外血糖仪的工作原理如下：
利用685nm、1350nm、1490nm和1550nm四个不同波长的激光调制信号，透过被测量人员耳垂位置，在耳垂另外一侧放置PIN传感器1，实现对调制光信号的采集，通过USB接口将原始数据传递给上位机，上位机的数据处理软件对接收到的数据一方面直接显示，便于医护或操作人员直观判读是否为有效数据，另一方面做FFT分析，得到频域信号，分析1.1KHz处的功率强度。将685nm通道作为本底，其余三通道与该信号对比，计算出该三通道的吸收率。
由于人体对光谱的吸收还包括脂肪、水分等其他因素，存在个体差异，所以CNN卷积神经网络通过历史采集数据进行训练优化，采用有创血糖监测试纸结果进行标定，得出吸收曲线和血糖浓度的对应关系，从而实现通过采集数据预测出血糖浓度。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.红外血糖仪，其特征在于，包括穿戴端、主机和上位机，穿戴端用于发射和采集激光信号，上位机安装有数据处理软件，主机分别与穿戴端和上位机通讯连接，主机包括：
嵌入式单片机；嵌入式单片机的数据信号输入端与穿戴端的数据信号输出端连接；
四组信号调制组件；四组信号调制组件分别用于调制不同波长的激光信号，嵌入式单片机的控制信号输出端分别与四组信号调制组件的控制信号输入端连接；
四合一的Y型光纤；Y型光纤的四个信号输入端分别与四组信号调制组件的信号输出端连接，Y型光纤的信号输出端与穿戴端的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的红外血糖仪，其特征在于，四组信号调制组件调制激光信号的波长分别为685nm、1350nm、1490nm和1550nm。
3.根据权利要求1所述的红外血糖仪，其特征在于，主机还包括带通滤波模块和程控放大器，带通滤波模块的数据信号输入端与穿戴端的数据信号输出端连接，程控放大器的数据信号输入端与带通滤波模块的数据信号输出端连接，嵌入式单片机的数据信号输入端与程控放大器的数据信号输出端连接。
4.根据权利要求1所述的红外血糖仪，其特征在于，主机还包括DC-DC变换器、TFT接口和无线通信接口，DC-DC变换器用于外部电源的电压转化以及主机的其他模块的电源供给。
5.根据权利要求1所述的红外血糖仪，其特征在于，每组信号调制组件均包括LED驱动器和激光二极管，嵌入式单片机的控制信号输出端与LED驱动器的控制信号输入端连接，LED驱动器的信号输出端与激光二极管的信号输入端连接。
6.根据权利要求3所述的红外血糖仪，其特征在于，穿戴端包括耳夹，耳夹的夹持作用端两端设置有FC光纤座和PIN传感器，FC光纤座用于固定Y型光纤，PIN传感器用于采集调制的激光信号。
7.根据权利要求6所述的红外血糖仪，其特征在于，耳夹上安装有互阻放大模块，互阻放大模块用于将光信号转换为电压信号，互阻放大模块的数据信号输入端与PIN传感器的数据信号输出端连接，互阻放大模块的数据信号输出端通过4芯屏蔽电缆与带通滤波模块的数据信号输入端连接。
8.根据权利要求6所述的红外血糖仪，其特征在于，耳夹包括两个夹杆、销钉和扭转弹簧，两个夹杆的中部通过销钉可转动连接，扭转弹簧套装在销钉上，FC光纤座和PIN传感器分别安装在两个夹杆的第一端，扭转弹簧的两端分别与两个夹杆的第二端挤压接触。
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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2023
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