CN117017279A - 一种多参数融合的无创血糖仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多参数融合的无创血糖仪，包括：上盖和下盖，所述上盖上表面设有显示屏、指纹识别模块、开机按钮和重启按钮，盒体内设置多参数信号采集组件、主板和电源管理模块，上盖和下盖同一侧面分别设有第二测试电极和第三测试电极，下盖下表面开设有手指槽，手指槽内设有血氧信号采集模块、辐射温度信号采集模块和湿度信号采集模块和第一测试电极。本发明一次测量即可同时输出多种生理信号参数，血糖、心电ECG、心率PPG和血氧，从多维度向糖尿病患者及相关高风险人群提供生理健康信息，利用指纹识别技术，简化操作步骤，方便用户使用。

Description

一种多参数融合的无创血糖仪

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种多参数融合的无创血糖仪。

背景技术

糖尿病是一种常见的代谢性疾病，其已成为继心脑血管疾病、肿瘤之后严重危害人类健康的第三大慢性疾病。糖尿病主要以慢性高血糖为特征，并能引发糖类、脂肪、蛋白质、电解质和水等的代谢紊乱，造成人的器官、组织等损害，进而严重影响人体机能的正常运转。近年来，糖尿病的发病率逐年增长，每年需要投入巨大的医疗花费。

糖尿病尚无根治方法，早诊断早预防是首选措施。对于糖尿病病人而言，需要每天检测自己的血糖以指导用药。对于健康人而言，也需要定期检查空腹血糖值及餐后2h血糖值以尽早发现是否出现空腹血糖损害或葡萄糖耐量损害。

目前检测血糖的主要方式有血液生化检测、微创检测等。血液生化检测需要在医院采集患者血液，不仅操作专业性强，而且费用昂贵，还给患者带来极大痛苦和不便。微创检测是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，同样扎针会带来疼痛感，且每次检测都需更换试纸，成本较高。

基于传统技术，本发明旨提供一种多参数融合的无创血糖检测仪，以期解决传统有创血糖仪扎针取血带来的一系列问题，同时提供准确的人体葡萄糖浓度值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多参数融合的无创血糖仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多参数融合的无创血糖仪，包括：

盒体；

多参数信号采集组件，所述盒体内设置有与多参数信号采集组件电连接的主板和电源管理模块，所述多参数信号采集组件包含血氧信号采集模块、辐射温度信号采集模块、湿度信号采集模块、体表温度信号采集模块和心电信号采集模块；

手指槽，所述手指槽开设于所述盒体的外壁，所述血氧信号采集模块、辐射温度信号采集模块和湿度信号采集模块显露于所述手指槽内；

第一测试电极、第二测试电极和第三测试电极，所述第一测试电极、第二测试电极和第三测试电极均与心电模块电连接，所述第一测试电极设置于所述手指槽内，所述第二测试电极和第三测试电极分别设置于上盖和下盖的外壁。

优选的，所述盒体包括上盖和下盖，所述上盖的上表面设有显示屏和指纹识别模块以及开关键，所述上盖的侧面还设有散热孔。

优选的，所述血氧信号采集模块和湿度信号采集模块集成设置于盒体内的第一电路板上，辐射温度信号采集模块和心电信号采集模块集成在主板上。

优选地，所述血氧信号采集模块为生物传感器模块，其由660nm红光LED、880nm红外光LED、光电检测器、光器件以及带环境光抑制的低噪声电子电路集成。

优选地，所述辐射温度信号采集模块设有数字热电堆温度传感器。

优选地，所述湿度信号采集模块，采用单芯片集成温湿度一体传感器，具有高度集成的电容式湿度传感元件和带间隙温度传感元件。

优选地，所述体表温度信号采集模块用于采集被测生物体的接触热，分为热敏电阻和测温探头，热敏电阻和测温探头均设有远端和近端两个模块，近端测温探头与近端热敏电阻接触连接，远端测温探头与远端热敏电阻接触连接，测温探头与主板电连接。

优选地，所述心电模块为ECG及生物电测量应用的集成信号调理模块，心电模块设置于主板上，第一测试电极由近端热敏电阻代替，近端热敏电阻、第二测试电极和第三测试电极均通过导电线缆与心电模块连接。

优选地，所述指纹识别模块选用面阵式半导体指纹模组，该模组采用电容式指纹传感器，指纹识别模块裸露在上盖的外表面。

优选地，所述电源管理模块包含开关键、TPC接口、重启按钮、聚合物锂电池以及主板上的电池电量检测及充电管理模块，开关键和TPC接口连接在主板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、一次测量即可同时输出多种生理信号参数，血糖、心电ECG、心率PPG和血氧，从多维度向糖尿病患者及相关高风险人群提供生理健康信息；

2、利用指纹识别技术，将手指放置在手指槽上即可自动识别用户，简化操作步骤，方便用户使用；

3、通过干电极与手部直接接触，同时提供了扩展接口与一次性使用心电电极相连，适用于不同人群，确保了心电检测测量的准确性和操作便利性；

4、将检测到的多个人体生理信息相融合，用作计算代谢率，使血糖的估算值更加准确；

5、提供的多参数无创血糖仪，采用皮肤与传感器接触测量，避免了用针扎血，无疼痛感，杜绝了感染风险，提高了血糖检测的使用频率，能够实现对血糖的动态跟踪。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明多参数融合的无创血糖仪的立体图一；

图2为本发明多参数融合的无创血糖仪的立体图二；

图3为本发明多参数融合的无创血糖仪的剖视图。

图中：1、上盖；2、下盖；3、显示屏；5、主板；6、指纹识别模块；8、第一测试电极；9、第二测试电极；10、第三测试电极；11、TPC接口；12、重启按钮；13、开关键；14、散热孔；21、锁紧孔；22、手指槽；41、血氧信号采集模块；42、辐射温度信号采集模块；43、湿度信号采集模块；441、热敏电阻；443、测温探头。

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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种多参数融合的无创血糖仪，包括：上盖1和下盖2，所述上盖1和下盖2构成盒体，上盖1上表面设有显示屏3和指纹识别模块6以及开关键13，所述盒体内设置多参数信号采集组件、主板5、电源管理模块和第一测试电极8，所述上盖1和下盖2同一侧面分别设有第二测试电极9和第三测试电极10；

所述上盖1的侧面还设有散热孔14、TPC接口11和重启按钮12；

所述下盖2下表面开设有手指槽22，下盖2下表面四角处设有锁紧孔21，用于配合螺丝将上盖1和下盖2固定连接；

所述多参数信号采集组件包含血氧信号采集模块41、辐射温度信号采集模块42、湿度信号采集模块43、体表温度信号采集模块和心电信号采集模块，其中，血氧信号采集模块41和湿度信号采集模块43集成在第一电路板上，辐射温度信号采集模块42和心电信号采集模块集成在主板5上；

所述主板5还包括一个微处理器，无线传输模块，电池电量检测及充电管理模块和数据存储模块；

所述血氧信号采集模块41为生物传感器模块，集成了一个660nm红光LED、880nm红外光LED、光电检测器、光器件，以及带环境光抑制的低噪声电子电路，可通过非接触式方式，采用PPG光电容积脉搏波描记法测量数据，主板5上的微处理器对这些数据进行处理运算过后得到心率和血氧数值，再通过无线传输模块输出；

所述辐射温度信号采集模块42，采用数字热电堆温度传感器，通过非接触的方式，热电堆吸收从被测量物体发射的红外线能量，利用塞贝克原理，传感器输出对应的电压，从而检测出目标的温度，并通过I2C接口将结果传递给微处理器；

所述湿度信号采集模块43，采用单芯片集成温湿度一体传感器，具有高度集成的电容式湿度传感元件和带间隙温度传感元件，功耗低、响应快、抗干扰能力强，同时支持I2C接口，将检测结果传递给主板5上的微处理器进行处理；

所述体表温度信号采集模块用于采集被测生物体的接触热，分为热敏电阻441和测温探头443，热敏电阻441和测温探头443分别设有远端和近端两个模块，近端测温探头443与近端热敏电阻441直接接触连接，远端测温探头443与远端热敏电阻441直接接触连接，可采用导热性能优良的粘胶剂作为固定材料，热敏电阻441的连线焊接在主板5上，由微处理器采集远近接触热信号，并分析人体代谢产生的热量特性；

所述心电模块选用一款用于ECG及其他生物电测量应用的集成信号调理模块，能够在具有运动或远程电极放置产生噪声的情况下提取、放大及过滤微弱的生物电信号，心电模块焊接在主板5上，心电模块包含了心电采集端，即第一测试电极8、第二测试电极9、第三测试电极10和心电信号处理端；

所述第一测试电极8、第二测试电极9和第三测试电极10由导电性能优良的金属材料制成，比如铜合金等，为了整机的紧凑和方便操作，第一测试电极8由近端热敏电阻441代替，故近端热敏电阻441要选择导热和导电均优良的材料，在近端热敏电阻441内部用导电线缆与心电模块连接，第二测试电极9和第三测试电极10均通过导电线缆与心电模块连接；

所述指纹识别模块6选用面阵式半导体指纹模组，该模组采用电容式指纹传感器，具备体积小，功耗低，识别快，准确度高等特点，其安装固定在上盖1上，指纹识别模块6裸露在上盖1外表面，方便采集和识别使用者的指纹，首次使用设备时，用户需录入指纹及生理特征参数如身高，体重等，在下次使用设备时，微处理器会根据指纹特征识别出对应的用户；

所述电源管理模块包含开关键13、TPC接口11、重启按钮12、聚合物锂电池以及主板5上的电池电量检测及充电管理模块，开关键13和TPC接口11连接在主板5上，通过按压开关键13给微处理器发送信号，管理设备的开关状态，TPC接口11提供将外部电能传递给聚合物锂电池，电池电量检测及充电管理模块负责对锂电池电量的检测以及充放电的保护，防止锂电池过充、过放以及短路，重启按钮12紧邻TPC接口11，在机器发生宕机时，可协助强制关机；

所述显示屏3为触摸屏，通过FPC排线与主板5连接，包含了供电接口和数据交互接口，微处理器通过数据交互接口与显示屏3进行数据交互，使显示屏3能够向用户展示设备状态及检测记录，主板5上的数据存储模块负责存储用户信息及对应用户的历史测量记录，可供用户查阅，无线传输模块负责设备与其他电子设备连接传输信号，如智能手机；

本发明通过将多参数信号采集组件、主板5、指纹识别模块6、电源管理模块集成在盒体内部，机器体积小，使用者操作便利，显示屏3通过限位块粘接在上盖1的内部，主板5通过BOSS柱，紧固在上盖1的内部，指纹识别模块6也是通过BOSS柱，紧固在上盖1的内部，血氧信号采集模块41、辐射温度信号采集模块42和湿度信号采集模块43紧固在下盖2后表面手指槽22的下方，方便与手指贴合，聚合物锂电池通过粘接固定在下盖2的内部。

为了实现多用户特征的快速采集和匹配，长按上盖1上的开关键13，按键向下移动带动开关键13内部的电路导通并发出控制信号，控制无创血糖仪开机，根据屏幕显示信息提示，设定用户信息，待用户信息设定好后，根据屏幕提示，将右手大拇指按压在指纹识别模块6上，完成首次用户指纹的采集，提示成功后，即可开启血糖测试。后续再使用时，只需待设备开机后，根据屏幕提示将右手大拇指放置在指纹识别模块6上，即可完成用户匹配，无需再进行用户选择，即简单也便于操作，同时无创血糖仪也支持最多5位用户注册和使用，可完成一机多用户使用。

为实现无创血糖检测，并同时输出心电ECG、血氧、心率PPG结果，长按上盖1上的按键开机，根据显示屏3提示，将右手食指或中指放置在下盖2后面的手指槽22内，并保持手指与近端热敏电阻441和第一测试电极8持续接触，再将右手大拇指放置在指纹识别模块6上，形同握住了机器右端，同时将其左侧面贴在左手掌心，使第二测试电极9和第三测试电极10与掌心持续接触，通过显示屏3的进度条提示完成检测，同时同步输出血糖、心电ECG、血氧、心率PPG的结果。检测过程中，右手食指或中指必须跟裸露在手指槽22外的近端热敏电阻441一直接触，否则机器会发出提示检测被中止，手指槽22内的传感器将采集到的脉搏信号、指表接触温度、血氧浓度、手指辐射温度和环境湿度，经过滤波放大处理后传递给主板5。第一测试电极8、第二测试电极9和第三测试电极10导联，与人体形成了一个回路，采集心电信号，其中第二测试电极9作为右腿驱动电路输入端，以减少共模干扰，同时无创血糖仪还提供了可通过TPC接口11连接导联线，采用一次性使用心电电极检测心电信号，适用于不同人群，方便用户操作。

本发明实施例提供的无创血糖仪，结构小巧，操作方便，既可以测量血糖，同时还可以检测心电ECG、血氧、心率PPG，真正实现了人体多参数特征的测量。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，包括：

盒体；

多参数信号采集组件，所述盒体内设置有与多参数信号采集组件电连接的主板(5)和电源管理模块，所述多参数信号采集组件包含血氧信号采集模块(41)、辐射温度信号采集模块(42)、湿度信号采集模块(43)、体表温度信号采集模块(44)和心电信号采集模块；

手指槽(22)，所述手指槽(22)开设于所述盒体的外壁，所述血氧信号采集模块(41)、辐射温度信号采集模块(42)和湿度信号采集模块(43)显露于所述手指槽(22)内；

第一测试电极(8)、第二测试电极(9)和第三测试电极(10)，所述第一测试电极(8)、第二测试电极(9)和第三测试电极(10)均与心电模块电连接，所述第一测试电极(8)设置于所述手指槽内，所述第二测试电极(9)和第三测试电极(10)设置盒体的同侧外壁。

2.根据权利要求1所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，所述盒体包括上盖(1)和下盖(2)，所述上盖(1)的上表面设有显示屏(3)和指纹识别模块(6)以及开关键(13)，所述上盖(1)的侧面还设有散热孔(14)。

3.根据权利要求1所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，所述血氧信号采集模块(41)和湿度信号采集模块(43)集成设置于盒体内的第一电路板上，辐射温度信号采集模块(42)和心电信号采集模块集成在主板(5)上。

4.根据权利要求1所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，

所述血氧信号采集模块(41)为生物传感器模块，其由660nm红光LED、880nm红外光LED、光电检测器、光器件以及带环境光抑制的低噪声电子电路集成。

5.根据权利要求1所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，

所述辐射温度信号采集模块(42)设有数字热电堆温度传感器。

6.根据权利要求1所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，所述湿度信号采集模块(43)，采用单芯片集成温湿度一体传感器，具有高度集成的电容式湿度传感元件和带间隙温度传感元件。

7.根据权利要求1所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，所述体表温度信号采集模块(44)用于采集被测生物体的接触热，分为热敏电阻(441)和测温探头(443)，热敏电阻(441)和测温探头(443)均设有远端和近端两个模块，近端测温探头(443)与近端热敏电阻(441)接触连接，远端测温探头(443)与远端热敏电阻(441)接触连接，测温探头(443)与主板(5)电连接。

8.根据权利要求7所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，所述心电模块为ECG及生物电测量应用的集成信号调理模块，心电模块设置于主板(5)上，第一测试电极(8)由近端热敏电阻(441)代替，近端热敏电阻(441)、第二测试电极(9)和第三测试电极(10)均通过导电线缆与心电模块连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，所述指纹识别模块(6)选用面阵式半导体指纹模组，该模组采用电容式指纹传感器，指纹识别模块(6)裸露在上盖(1)的外表面。

10.根据权利要求9所述的多参数融合的无创血糖仪，其特征在于，所述电源管理模块包含开关键(13)、TPC接口(11)、重启按钮(12)、聚合物锂电池以及主板(5)上的电池电量检测及充电管理模块，开关键(13)和TPC接口(11)连接在主板(5)上。