CN1908660B - 便携式人体尿糖测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式人体尿糖测试仪，包括由发光二极管、准直透镜、会聚透镜、滤光片和光电二极管组成的光路，由电流电压转换器、放大器、带模数转换器的单片机、显示屏、若干按键和接口、电池、发光二极管驱动电路组成的电信号处理电路。光路部分依次放置在样品池座前后端圆孔通道内，样品池座中央空腔为样品室，样品室边侧设置用于卡紧样品室中比色皿或比色管的簧片或弹簧珠。电信号处理电路还设置时钟、定时尿糖测定提示、显示尿糖变化曲线、导出数据和打印功能。本发明既可以满足糖尿病患者在家里自行监测尿糖的用途，也可以作为社区医疗机构进行健康普查仪器使用，或作为医院测量尿糖的仪器使用。

Description

便携式人体尿糖测试仪

技术领域

本发明涉及一种便携式人体尿糖测试仪，用于测定人体尿糖，为病人提供诊断依据或进行病程监控，属于生化、临床医学检验技术领域。

背景技术

尿糖检查对泌尿系统疾病来说，是一项很重要的诊断依据，对于某些全身性病变如糖尿病、血液病、肝胆疾病、流行性出血热等的诊断，也有很重要的参考价值。同时，对尿糖进行动态监测还可以反映一些疾病的治疗效果及预后。特别是对于患有糖尿病这样的慢性病患者，需要频繁反复地、长期地监测其血糖和尿糖，并了解其变化情况，目的是提供诊断依据和监控病程的进展，以调整治疗方案并采取积极治疗措施。

目前，市售的尿糖仪大部分都是一种采用葡萄糖氧化酶试纸，通过比色反射法或者氧化酶电极电流来测定尿糖的，分辨率较低，一般仅给出-，+，++，+++，++++等若干个尿糖级别。医院多采用尿十项自动生化仪来测定尿糖，价格昂贵，也是采用尿糖试纸。目前，尚无满足糖尿病、肾病患者家庭使用的尿糖仪，肾病及糖尿病等慢性病患者需反复地到医院进行检查，既不经济也不方便。

另外，疾病的早期发现及早期治疗对提高人们的健康水平具有关键和重要的作用，随着健康意识的增强，人们越来越希望能更经常、更方便地了解自身的健康状况，需要准确可靠的自查自测仪器。因此，研制准确、高灵敏度、使用方便、价格便宜的便携式家用尿糖仪，具有重要的意义和广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足和实际需求，提供一种便携式人体尿糖测试仪，能精确地显示人体尿糖，具有定时测量提示、数据存储、曲线显示、打印和数据导出等功能，既可以满足糖尿病患者在家里自行监测尿糖的用途，也可以作为社区医疗机构进行健康普查仪器使用，或作为医院测量尿糖的仪器使用。

为了达到这样的目的，本发明设计提供的便携式人体尿糖测试仪包括：由发光二极管、准直透镜、会聚透镜、滤光片和光电二极管组成的光路，由电流电压转换器、放大器、带模数转换器的单片机、显示屏、若干按键和接口、电池、发光二极管驱动电路组成的电信号处理电路。光路部分依次放置在样品池座前后端圆孔通道内，样品池座中央空腔为样品室，样品室边侧设置用于卡紧样品室中比色皿或比色管的簧片或弹簧珠。电信号处理电路还设置时钟、定时尿糖测定提示、显示尿糖变化曲线、导出数据和打印功能。

本发明采用经典的葡萄糖氧化酶试剂比色光度法，原理是：葡萄糖分子在氧化酶的作用下，生成葡萄糖酸和与过氧化氢，过氧化氢被试剂中的过氧化物酶催化放出氧，氧将还原型显示剂4-氨基氨替比林偶联酚中的酚氧化，并与4-氨基氨替比林结合，生成红色醌类化合物，因此，红色醌类化合物的量与待测试样中的葡萄糖量成正比，通过测量反应物的吸光度，根据朗伯比尔定律，就可以精确的定量待测试样中葡萄糖含量。

本发明所述的便携式人体尿糖测试仪具体结构包括光路和电信号处理电路，所述光路：样品池座中间的空腔为样品室，样品池座的前端圆孔通道内依次放置的发光二极管和准直透镜组成光源部分，样品池座的后端圆孔通道内依次放置的会聚透镜、滤光片和光电二极管组成光信号接受部分，发光二极管、准直透镜、样品室、会聚透镜、滤光片、光电二极管依次排列于同一光轴上，比色皿或比色管放置在样品室中，其上部设置盖帽。发光二极管发出的光由准直透镜准直成近似平行光，平行光进入样品室，垂直照射盛于比色皿或比色管中的待测样品，透射光经会聚透镜会聚，经滤光片滤光后，由光电二极管接收并转换成电信号。

所述电信号处理电路由电流电压转换器、放大器、带模数转换器的单片机、显示屏、若干按键、接口及发光二极管驱动器组成。电流电压转换器的输入信号来自光电二极管，电流电压转换器的输出经放大器连接到单片机的输入端口，单片机的输出连接显示屏，单片机的输入连接按键及接口，并由电池提供电源，受单片机控制的发光二极管驱动器输出连接发光二极管。

本发明所述样品室可以为方柱形或圆柱形，用于放置方柱形比色皿或圆柱形比色管，在样品室的边侧设置用于卡紧比色皿或比色管的簧片或弹簧珠。

本发明所述电信号处理电路可以根据需要设置时钟功能、定时尿糖测定提示功能、显示尿糖变化曲线功能、导出数据功能和打印功能。

测量时，启动电源开关按键，将装有待测尿样的比色皿或比色管插入比色室，盖上帽盖，按下测量按键，发光二极管发光，光经过准直透镜准直成近似平行光，经过样品室后，由会聚透镜会聚，并由滤光片滤去背景光，照在光电二极管上，光电二极管进行光电转换输出弱光电流信号，弱光电流经电流电压转换器(I/V)转换成电压信号，再经放大器放大后送到单片机片内的A/D转换器，A/D转换器将模拟电压数字化，再由单片机将此测量信号与对比的空白信号进行比较，经计算机程序进行运算、查表得到尿糖值，尿糖值通过液晶显示屏显示。

除了进行尿糖测量，还可以通过其它设置的相应按键进行定时测量提示设定、数据存储、数据导出、打印、显示曲线等。

本发明提供的人体尿糖测量仪依据临床尿糖检验的经典方法，即葡萄糖氧化酶比色反应的光度法，不同于尿糖试纸所用的比色反射法或者氧化酶电极电流法，比色反射法的分辨率较低，仅能分辨-，+，++，+++，++++等若干个级别，光度法更能精确地测定人体的尿糖(从2mmol/L～50mmol/L)，特别是能灵敏地检测低至2mmol/L浓度的尿糖，这对肾脏疾病和糖尿病的预防和早期诊断有积极意义。与传统的尿糖测定使用分光光度计，价格较贵，并仅适合专业人员在实验室操作相比，本发明采用了波长带宽很小的发光二极管做光源，并进行了小型化和低功耗设计，整个仪器非常小巧，属于掌上仪器，价格便宜，使用操作方便，无需专业知识即可进行测量。另外，本发明便携式多功能尿糖仪，还根据患者对尿糖测定的实际使用要求，除了能测定尿糖，还集成了时钟功能、定时提示患者进行尿糖测定功能、显示多次或一段时间的尿糖变化曲线功能、导出数据功能和打印功能等。既可以满足糖尿病患者在家里自行监测尿糖的用途，也可以作为社区医疗机构进行健康普查仪器使用，或作为医院测量尿糖的仪器使用。

附图说明

图1为本发明光路示意图。

图1中，1为发光二极管，2为准直透镜，3为样品室，4为会聚透镜，5为滤光片，6为光电二极管。

图2为本发明方柱形样品池座及簧片结构示意图。

图2中，3为样品室，7为样品池座，8为样品池座的前端圆孔通道，9为样品池座的后端圆孔通道，10为螺纹孔，11为穿孔，12为簧片，23为比色皿，22为盖帽。

图3为本发明圆柱形样品池座结构示意图。

图3中，3为样品室，7为样品池座，8为样品池座的前端圆孔通道，9为样品池座的后端圆孔通道，13为弹簧珠，24为比色管，22为盖帽。

图4为本发明的电信号处理电路原理框图。

图4中，14为电流电压转换器(I/V)，15为放大器，16为单片机，17为模数转换器(A/D)，18为显示屏，19为按键，20为接口，21为电池，25为发光二极管驱动器。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图作进一步的详细描述。

本发明的便携式人体尿糖测试仪的光路示意图如图1所示，发光二极管1、准直透镜(或镜组)2、样品室3中的比色皿或比色管、会聚透镜(或镜组)4、滤光片5、光电二极管6依次排列于同一个光轴上，发光二极管1发出的光由准直透镜2准直成近似平行光，平行光进入样品室3，垂直照射盛于比色皿或比色管中的待测样品，透射光经会聚透镜4会聚，经滤光片5滤光后，由光电二极管6接收，光电二极管6将光信号转换成电信号。

上述的发光二极管1、准直透镜2、会聚透镜4，滤光片5和光电二极管6固定在长方体样品池座内，所述样品室3为样品池座中间的空腔。

本发明中，所述样品室3可以采用各种形状，一般地，根据放置待测样品的器皿形状，可以为方柱形或圆柱形。

一种具有方柱形样品室3的样品池座的结构如图2所示。图2中，样品池座7的中央方柱形的空腔为样品室3，样品池座的前端圆孔通道8与样品池座的后端圆孔通道9为同轴，前端圆孔通道8内依次放置发光二极管1和准直透镜2，后端圆孔通道9内依次放置会聚透镜4、滤光片5和光电二极管6。在样品池座7上部，样品室3的边侧，采用螺纹固定簧片12，用于卡紧和定位放置在样品室3中的比色皿23，比色皿23的上部设置盖帽22。如图2所示的一个实施例，样品池座7上部一角设置一个凹陷平台，并钻有螺纹孔10，采用螺丝通过簧片12底端的穿孔11将簧片固定在样品池座7凹陷平台的螺纹孔10中。

一种具有圆柱形样品室3的样品池座的结构如图3所示。图3中，样品池座7的中央圆柱形的空腔为样品室3，样品池座的前端圆孔通道8与样品池座的后端圆孔通道9为同轴，前端圆孔通道8内依次放置发光二极管1和准直透镜2，后端圆孔通道9内依次放置会聚透镜4、滤光片5和光电二极管6。圆柱形样品室3的内侧镶嵌弹簧珠13，用于卡紧和定位放置在样品室3中的比色管24，比色管24的上部设置盖帽22。

本发明中，用于卡紧和定位待测样品的簧片12的结构同样适用于圆柱形样品室3中放置的圆柱形比色管24，而用于卡紧和定位待测样品的弹簧珠13的结构也同样适用于方柱形样品室3中放置的方柱形比色皿23。

图4为本发明的电信号处理电路的原理框图。如图4所示，电信号处理电路部分包括电流电压转换器(I/V)14、放大器15、单片机16、模数转换器(A/D)17、显示屏18、按键19、接口20、电池21和发光二极管驱动器25等。

电流电压转换器14的输入信号来自光电二极管6，电流电压转换器的输出经放大器15连接到单片机16的输入端口，单片机16自带模数转换器(A/D)17，单片机16的输出连接显示屏18。单片机16的输入连接若干按键19及接口20，并由电池21提供电源。按键19提供人机交互控制途径，接口20用于尿糖仪与计算机等其他设备的通讯连接，25为发光二极管驱动器，受单片机16控制，其输出连接光路的发光二极管1。

本发明的便携式人体尿糖测试仪工作时，启动电源开关按键，首先，样品室3空，盖上帽盖22，按下空白按键，发光二极管1发光，光经过准直透镜2准直成近似平行光，经过样品室3后，由会聚透镜4会聚，并由滤光片5滤去背景光，照在光电二极管6上，光电二极管6进行光电转换输出弱光电流信号，弱光电流经电流电压转换(I/V)14转换成电压信号，再经放大器15放大后送到单片机16片内的A/D转换器17，A/D转换器17将模拟电压数字化，然后由单片机存储为空白信号。然后，将装有待测尿样的比色皿23或比色管24插入比色室3，盖上帽盖22，按下测量按键，则测试仪将重复进行上述光电测量过程，由单片机存储为测量信号。然后由单片机根据已经编好的程序对空白信号和测量信号进行运算、查表得到尿糖值，尿糖值通过液晶显示屏18直接显示出来。

用户使用时，也可以不进行空白测试，直接进行样品测量，在这种情况下，仪器将以上一次做的空白测试的数据进行计算。

除了进行尿糖测量，还可以通过其它设置的相应按键进行定时测量提示设定、数据存储、数据导出、打印、显示曲线等。

在本发明的一个便携式人体尿糖测试仪实施例中，发光二极管1采用了绿色发光二极管，峰值波长550nm，准直透镜2的焦距为10mm，样品池座7由铝材加工而成，采用方形比色皿，大小为10mm×10mm，会聚透镜3的焦距为12mm，光电二极管5，电流-电压转换(I/V)14采用TLV2711，单片机16采用低功耗的MSP430F135，液晶显示屏18采用64×128点阵，电池21采用锂离子可充电电池。

使用市售葡萄糖氧化酶试剂，测定的尿糖范围为2mmol/l～40mmol/l，精度1mmol。

Claims (4)

1.一种便携式人体尿糖测试仪，包括光路和电信号处理电路，其特征在于，所述光路：样品池座(7)中间的空腔为样品室(3)，样品池座的前端圆孔通道(8)内依次放置的发光二极管(1)和准直透镜(2)组成光源部分，样品池座的后端圆孔通道(9)内依次放置的会聚透镜(4)、滤光片(5)和光电二极管6组成光信号接受部分，发光二极管(1)、准直透镜(2)、样品室(3)、会聚透镜(4)、滤光片(5)、光电二极管(6)依次排列于同一光轴上，盛有待测样品的比色皿(23)或比色管(24)放置在样品室(3)中，其上部设置盖帽(22)；发光二极管(1)发出的光由准直透镜(2)准直成平行光，平行光进入样品室(3)，垂直照射待测样品，透射光经会聚透镜(4)会聚，经滤光片(5)滤光后，由光电二极管(6)接收并转换成电信号；所述电信号处理电路由电流电压转换器(14)、放大器(15)、带模数转换器(17)的单片机(16)、显示屏(18)、按键(19)、接口(20)及发光二极管驱动器(25)组成，电流电压转换器(14)的输入信号来自光电二极管(6)，电流电压转换器(14)的输出经放大器(15)连接到单片机(16)的输入端口，单片机(16)的输出连接显示屏(18)，单片机(16)的输入连接按键(19)及接口(20)，并由电池(21)提供电源，受单片机(16)控制的发光二极管驱动器(25)输出连接发光二极管(1)。

2.根据权利要求1的便携式人体尿糖测试仪，其特征在于所述样品室(3)为方柱形，在样品室(3)边侧设置用于卡紧比色皿(23)的簧片(12)或弹簧珠(13)。

3.根据权利要求1的便携式人体尿糖测试仪，其特征在于所述样品室(3)为圆柱形，在样品室(3)边侧设置用于卡紧比色管(24)的簧片(12)或弹簧珠(13)，

4.根据权利要求1的便携式人体尿糖测试仪，其特征在于所述电信号处理电路设置时钟、定时尿糖测定提示、显示尿糖变化曲线、导出数据和打印功能。

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