CN204091992U - 无创血糖仪 - Google Patents

Abstract

无创血糖仪，包括激发光模块、光电传感器、信号调理电路模块、控制模块、通讯模块、显示模块及电源模块，激发光模块包括一个以上LED激发管，每个LED激发管发射的光的波长不同；还包括复阻抗测量模块及第一、第二复阻抗检测电极，复阻抗测量模块包括DDS信号发生器和复阻抗检测电路，DDS信号发生器产生的交变信号通过第一、第二复阻抗检测电极激励测量部位，复阻抗检测电路将检测到的复阻抗信号传输至控制模块；第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极的激励范围涵盖激发光模块发出的光经过的区域。本实用新型通过设置复阻抗测量模块及复阻抗检测电极，对测量部位进行激励，使血液流动，从而可以测量出动态的血糖值，准确度更高。

Description

无创血糖仪

技术领域

本实用新型属于生物医学检测技术领域，尤其涉及一种非侵入式的血糖快速检测设备。

背景技术

糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病，以高血糖为主要特征。近年来，随着居民生活水平的提高及人口老龄化的加剧，糖尿病的发病率迅速上升。目前糖尿病尚无有效根治的办法，控制血糖是唯一的治疗方案。及时进行血糖检测，对于控制糖尿病、防止并发症的发生具有十分重要的意义。目前市场上的血糖仪大多为有创的，需要扎针取样，不仅给患者带来很大不便，使患者遭受痛苦，而且还有可能引起伤口感染，不利于血糖的频繁检测。

为了克服有创血糖检测存在的不足，血糖无创检测已成为国内外血糖检测研究的热点。无创血糖检测主要采用对人体无创的方法，实现对人体的血糖进行无创伤测量，解决采用有创电化学法进行血糖测量时要进行有创采血，导致对人体产生的伤害和感染的机会的问题。无创血糖检测主要有电化学法和光学法。电化学法采用反离子电渗技术抽取皮下的葡萄糖进行检测，抽取时会对皮肤造成一定的刺激。光学法基于不同浓度的血糖对光的吸收和散射不同，从而在血糖浓度和光能之间建立对应关系来获取血糖值。光学法采用光源照射人体皮肤，通过接收器接收光信号后计算血糖值，但是现有的光学法基本上只是对测量部位的静止的血液进行照射，通过光能的变化获取血糖值，不能反映出动态的血糖值，不利于提高检测结果的准确度。

实用新型内容

针对以上不足，本实用新型的目的在于提供一种准确度更好的、可以测量动态血糖值的无创血糖仪。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

无创血糖仪，包括电连接的激发光模块、光电传感器、信号调理电路模块、控制模块、通讯模块、显示模块及电源模块，所述光电传感器接收所述激发光模块发射的光信号，并通过所述信号调理电路模块将信号传输至所述控制模块；

所述激发光模块包括一个以上LED激发管，每个LED激发管发射的光的波长不同；

还包括：复阻抗测量模块及与所述复阻抗测量模块连接的第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极，所述复阻抗测量模块包括DDS信号发生器和复阻抗检测电路，所述DDS信号发生器产生的交变信号通过所述第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极激励测量部位，所述复阻抗检测电路将检测到的复阻抗信号传输至控制模块；所述第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极的激励范围涵盖所述激发光模块发出的光经过的区域。

本实用新型具体的技术方案为：所述LED激发管发射的光的波长范围为250～3000nm。

本实用新型具体的技术方案为：所述DDS信号发生器产生的交变信号的频率范围是0.01Hz～3GHz。

本实用新型具体的技术方案为：所述激发光模块和光电接收模块正交设置，所述第一复阻抗检测电极与所述激发光模块同侧设置，所述第二复阻抗检测电极与光电传感器同侧设置，所述光电传感器位于第二复阻抗检测电极和激发光模块之间。

本实用新型具体的技术方案为：所述激发光模块与光电接收模块同侧设置，第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极分别位于所述激发光模块和所述光电接收模块的两侧。

本实用新型具体的技术方案为：所述激发光模块中的LED激发管分布设置于所述光电接收模块两侧，所述第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极分别设置于LED激发管的外侧。

本实用新型具体的技术方案为：所述复阻抗检测电路由电子开关、复阻抗测量芯片、运算放大电路、信号调控电路、压控时钟源模块和电压基准电路组成。

由以上技术方案可知，本实用新型采用复阻抗光电法检测血糖，通过设置复阻抗检测电极和复阻抗测量模块，将激励信号由复阻抗检测电极传递至测量部位，为光测量提供血流激励，从而测量出动态的血糖值；同时至少一个LED光源照射人体的测量部位，光电传感器可以获得不同波长光照下的血糖信号的响应，通过对获取的血糖光信号和血糖相关的复阻抗值，运用二元测量算法测算出结果，更有利于提高准确性和稳定性和可重复性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的结构框图；

图2为本实用新型复阻抗测量模块的结构框图；

图3为本实用新型复阻抗测量模块的电路图；

图4为本实用新型一种应用形式的示意图；

图5为本实用新型另一种应用形式的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的无创血糖仪包括激发光模块1、光电传感器2、信号调理电路模块3、第一复阻抗检测电极4、第二复阻抗检测电极5、复阻抗测量模块6、控制模块7、通讯模块8、显示模块9及电源模块10，前述模块设置于壳体中且彼此电连接，电源模块10为各用电部件供电，电源模块可为电池或接市电。

本实用新型的激发光模块1包括一个以上LED激发管，每个LED激发管发射光的波长不同，进一步的，LED激发管发射的光的波长范围为250～3000nm。光电传感器2用于识别接收激发光模块1发出的光信号，光电传感器2接收到光信号后，将光信号转换成电信号，传输至信号调理电路模块3，由信号调理电路模块3将电信号进行滤波、放大后传输至控制模块7，由控制模块7对检测到的信号进行识别、存储。

同时参照图2，复阻抗测量模块6包括DDS信号发生器6-1和复阻抗检测电路6-2，第一复阻抗检测电极4和第二复阻抗检测电极5与DDS信号发生器6-1相连，DDS信号发生器6-1用于产生交变信号，通过第一复阻抗检测电极4和第二复阻抗检测电极5激励人体的测量部位，使测量部位的血液呈动态，进一步的，DDS信号发生器6-1产生的交变信号的频率范围是0.01Hz～3GHz，交变信号可为前述范围中的任意值。第一复阻抗检测电极4和第二复阻抗检测电极5的激励范围包括激发光模块1发出的光经过的区域，即DDS信号发生器6-1的交变信号通过第一复阻抗检测电极4和第二复阻抗检测电极5激励光所照射到的人体的测量部位，由复阻抗检测电路6-2获取测量部位的复阻抗值，以提供所需的与被测血糖相关的测量数据。复阻抗检测电路6-2将复阻抗信号传输至控制模块7。复阻抗检测电路可采用常规的复阻抗检测电路。

本实用新型的控制模块7为MCU芯片，用于控制各模块工作以及存储血糖信号和计算血糖值，并将血糖信号传输给通讯模块8和显示模块9。通讯模块8用于与移动设备或电脑或互联网通讯。显示模块9优选为触摸显示屏，用于输入数据和控制信号，显示测量结果和操作信息。这些模块为现有技术，在此不做赘述。

如图3所示，为本实施例复阻抗测量模块的电路图。复阻抗测量模块的主要包括DDS信号发生器U3、电子开关P1、复阻抗测量芯片U1、运算放大电路U2、信号调控电路U4、压控时钟源模块Y1和电压基准电路U5。其中，电子开关P1、复阻抗测量芯片U1、运算放大电路U2、信号调控电路U4、压控时钟源模块Y1和电压基准电路U5组成复阻抗检测电路。DDS信号发生器U3的2脚与电子开关P1的12脚相连，3脚与复阻抗测量芯片的8脚相连、为时钟信号引脚，4脚接地，5脚和6脚与控制模块的IO接口相连、为IO通信引脚，7脚为空脚，8脚接电源，17脚接电子开关P1的4脚。本实施例的电子开关P1型号为ADG5236，电子开关P1的1脚和9脚与控制模块的IO接口相连，为电平控制信号引脚，2脚接运算放大电路，3脚与第二复阻抗检测电极5相连，5脚接电源，6脚接地，7脚、8脚为空脚，10脚与复阻抗测量芯片U1的5脚相连，11脚与第一复阻抗检测电极4相连，14至16脚为空脚。本实施例的复阻抗测量芯片U1型号为AD5933，复阻抗测量芯片U1的1、2、3脚为空脚，4脚经电阻与电子开关P1的10脚相连，6脚与运算放大电路的2脚相连，7脚为空脚，8脚与信号调控电路U4相连，同时与压控时钟源模块Y1的可变交变信号源的3脚相连，9脚接电源，10脚和11脚接参考基准电压，12脚接数字地，13、14脚接模拟信号地，15脚、16脚与控制模块的IO接口相连。本实施例的信号调控电路U4的型号为AD5689R，信号调控电路U4的1脚为基准电压，2脚、6脚为空脚，3脚和压控时钟源模块Y1的1脚相连，4脚接模拟地，5脚接模拟电源，7脚与压控时钟源模块Y1的6脚相连，8、9、10、11、12、13、14、15、16脚和控制模块的IO接口相连。本实施例的压控时钟源模块Y1的型号为OY-3G，压控时钟源模块Y1的1脚和信号调控电路U4的7脚相连，2脚连接数字地，3脚和复阻抗测量芯片U1的8脚及DDS信号发生器U3的3脚相连，4脚接数字电压源，5脚是空脚，6脚和信号调控电路U4的7脚相连。本实施例的电压基准电路U5的型号为ADR435。

参照图4，当本实用新型应用于手指测量时，激发光模块1和光电接收模块2为正交设置，第一复阻抗检测电极4与激发光模块1同侧设置，第二复阻抗检测电极5与光电传感器2同侧设置，光电传感器2位于第二复阻抗检测电极5和激发光模块1之间，使得DDS发生器产生的交变信号涵盖光照射的范围。当手指放置于壳体内的检测位置时，控制模块7启动测量，DDS信号发生器产生的激励信号通过第一复阻抗检测电极4和第二复阻抗检测电极5激励手指的测量部位，使测量部位的血液流通，并测量手指的复阻抗值；

同时，激发光模块1中的不同波长的LED激发管依次轮流对手指的前端面进行照射，光能通过血糖分子时，光能会被血糖分子吸收，使通过的光能减少，光电传感器2接收光信号，并转化成电信号传输给血糖信号调理模块3，血糖信号调理模块3将血糖信号传输给控制模块，由控制模块进行识别、存储；控制模块接收到各路LED激发管的信号及复阻抗信号后，运用测得的复阻抗值和光信号值获取血糖结果，对比预设的参考值，控制模块将结果传输至显示模块，输出血糖检测的结果，并将检测原始数据和计算结果存储。

更进一步的，控制模块7获取的测量值和结果可通过通讯模块9发送给手机或电脑或服务器上进行数据的存储、处理和计算结果输出，便于随时对被测者进行监控。本实用新型的通讯模块的通讯方式可以是USB或蓝牙或Wi-Fi的形式。

参照图5，当本实用新型应用于手臂测量形式时，激发光模块1与光电接收模块2同侧设置，激发光模块1中的LED激发管分布设置于光电接收模块2两侧，第一复阻抗检测电极4和第二复阻抗检测电极5设置于LED激发管外侧，DDS发生器产生的交变信号涵盖光照射的范围。控制模块7启动测量后，DDS信号发生器产生的激励信号通过第一复阻抗检测电极4和第二复阻抗检测电极5激励手臂表面，使测量部位的血液流通，并测量手臂的复阻抗值；同时，激发光模块1中的不同波长的LED激发管依次轮流对手臂表面进行照射，光电传感器2接收光信号，并转化成电信号传输给血糖信号调理模块3，血糖信号调理模块3将血糖信号传输给控制模块，由控制模块进行识别、存储；控制模块接收到各路LED激发管的信号及复阻抗信号后，运用测得的复阻抗值和光信号值获取血糖结果，对比预设的参考值，控制模块将结果传输至显示模块，输出血糖检测的结果，并将检测原始数据和计算结果存储。

本实用新型采用复阻抗光电法检测血糖，通过设置复阻抗检测电极和复阻抗测量模块，将激励信号由复阻抗检测电极传递至测量部位，为光测量过程提供频率范围为0.01Hz到3GHz的血流激励,从而可以测量出动态的血糖值；同时至少一个LED光源照射人体的测量部位，光电传感器可以获得不同波长光照下的血糖信号的响应，通过对获取的血糖光信号和血糖相关的复阻抗值，运用二元测量算法测算出结果，相比起单一光信号测量的结果，更有利于提高准确性和稳定性和可重复性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (7)

1.无创血糖仪，包括彼此电连接的激发光模块、光电传感器、信号调理电路模块、控制模块、通讯模块、显示模块及电源模块，所述光电传感器接收所述激发光模块发射的光信号，并通过所述信号调理电路模块将信号传输至所述控制模块；其特征在于：

所述激发光模块包括一个以上LED激发管，每个LED激发管发射的光的波长不同；

还包括：复阻抗测量模块及与所述复阻抗测量模块连接的第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极，所述复阻抗测量模块包括DDS信号发生器和复阻抗检测电路，所述DDS信号发生器产生的交变信号通过所述第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极激励测量部位，所述复阻抗检测电路将检测到的复阻抗信号传输至控制模块；所述第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极的激励范围涵盖所述激发光模块发出的光经过的区域。

2.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于：所述LED激发管发射的光的波长范围为250～3000nm。

3.如权利要求1或2所述的无创血糖仪，其特征在于：所述DDS信号发生器产生的交变信号的频率范围是0.01Hz～3GHz。

4.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于：所述激发光模块和光电接收模块正交设置，所述第一复阻抗检测电极与所述激发光模块同侧设置，所述第二复阻抗检测电极与光电传感器同侧设置，所述光电传感器位于第二复阻抗检测电极和激发光模块之间。

5.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于：所述激发光模块与光电接收模块同侧设置，第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极分别位于所述激发光模块和所述光电接收模块的两侧。

6.如权利要求5所述的无创血糖仪，其特征在于：所述激发光模块中的LED激发管分布设置于所述光电接收模块两侧，所述第一复阻抗检测电极和第二复阻抗检测电极分别设置于LED激发管的外侧。

7.如权利要求1所述的无创血糖仪，其特征在于：所述复阻抗检测电路由电子开关、复阻抗测量芯片、运算放大电路、信号调控电路、压控时钟源模块和电压基准电路组成。