CN206026336U - 一种非接触式血糖仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种非接触式血糖仪，由光源发射红外光线，探测器接收光源发出的红外光线，并将光强度转化为电流信号；光电转换电路将探测器输出的电流信号转换为电压信号并放大；信号检测电路分别接收调制信号产生电路输出的正弦信号和光电转换电路输出的测量信号；微控制器电路的模数转换端口接收信号检测电路输出的模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字量，根据预存的有血糖吸收和无血糖吸收时所对应的数字量得到血糖指数。本实用新型的上述方案能够实现对血糖指数的无创测量，消除了疼痛对被测者造成的心理压力，避免了传统采血方式中由更换试纸与针头所产生的成本，同时也杜绝了采血测量所可能导致的感染。

Description

一种非接触式血糖仪

技术领域

本实用新型涉及一种血糖仪，特别涉及一种基于红外光谱吸收理论的非接触式血糖仪。

背景技术

随着生活水平的稳步提升，人类对于食物的加工日益精细，使食物的口感越来越好，品种更加丰富。然而另一方面，这种过于精心的加工使我们的膳食结构趋于非合理化，在不知不觉之间就打破了各种元素在体内的平衡。过多摄入的糖分催生了以糖尿病为代表的“富贵病”。据最新统计，目前我国糖尿病患病率位居世界第二，且数量正以每天至少3000例的速度不断增加。糖尿病是一组由多病因引起的以慢性高血糖为特征的终身性代谢性疾病。长期血糖增高，大血管、微血管受损并危及心、脑、肾、周围神经、眼睛、足等，据世界卫生组织统计，糖尿病并发症高达100多种，是目前已知并发症最多的一种疾病。糖尿病死亡者有一半以上是心脑血管所致，10％是肾病变所致。因糖尿病截肢的患者是非糖尿病的10～20倍。临床数据显示，糖尿病发病后10年左右，将有30％～40％的患者至少会发生一种并发症，且并发症一旦产生，药物治疗很难逆转，因此强调尽早预防糖尿病。

定期的血糖指数测量，合理的膳食结构，健康而有规律的作息习惯，持之以恒的运动是降低糖尿病患病几率的几种有效手段。在这几点之中，定期的血糖指数测量显得尤为重要，同时在实现方面也最为困难。当今社会的生活节奏越来越快，在每一天的固定时间段赶往医院，测量血糖指数，既是对宝贵时间的浪费，也会造成一笔不菲的支出。更为重要的是，传统采血测量利用针刺手指或耳垂的方式，所带来的疼痛，会对被检测人造成不可忽视的心理压力，如果长期进行，可能诱发抑郁症等心理疾病，同时由于许多传染病可以通过血液传播，因此采血本身也存在着一定几率的感染其他疾病(如性传播疾病)的风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有技术中的血糖仪采用的采血测量方式会给被检测人带来身体上的伤害和心理压力，而且存在传染疾病的风险。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下方案：

本实用新型提供一种非接触式血糖仪，包括光源，光源驱动电路，探测器，光电转换电路，信号检测电路，调制信号产生电路，键/显电路，微控制器电路和电源产生电路；

所述光源发射红外光线；

所述光源驱动电路的电压输入端与所述调制信号产生电路的第一输出端连接，接收所述调制信号产生电路输出的带有直流分量的正弦信号；所述光源驱动电路的电压输出端与所述 光源串联，为所述光源提供工作电流；

所述探测器接收所述光源发出的红外光线，并将光强度转化为电流信号；

所述光电转换电路的电流信号输入端与所述探测器的电信号输出端连接，将所述探测器输出的电流信号转换为电压信号并放大；

所述信号检测电路的第一输入端与所述调制信号产生电路的第二输出端连接，接收所述调制信号产生电路输出的正弦信号作为参考信号；所述信号检测电路的第二输入端与所述光电转换电路的电压输出端连接，接收所述光电转换电路输出的电压信号作为测量信号，对所述测量信号进行相敏检波和低通滤波；所述信号检测电路的输出端输出模拟电压信号；

所述微控制器电路的模数转换端口接收信号检测电路输出的模拟电压信号，将所述模拟电压信号转化为数字量，根据预存的有血糖吸收和无血糖吸收时所对应的数字量得到血糖指数；

所述键/显电路，与所述微控制器连接，包括按键和显示器，通过所述按键输入用于控制所述微控制器电路的信号，通过所述显示器显示所述血糖指数和操作提示信息；

所述电源产生电路同时连接所述光源驱动电路，所述光电转换电路，所述信号检测电路，所述调制信号产生电路，所述键/显电路和所述微控制器电路电源端，为上述各电路提供能量。

上述的非接触式血糖仪，所述光源为蝶形封装的分布反馈式二极管激光器，发射波长为1.65μm的单模近红外光；

所述光源的外部结构包括纯铜外壳，引出脚和氟化钡窗口；

所述纯铜外壳内部封装有热电制冷器，热敏电阻、激光二极管以及热沉；

所述激光二极管的电极通过引出脚与所述光源驱动电路的电压输出端连接；

所述激光二极管在外壳中的位置与所述氟化钡窗口相适应，使所述激光二极管发射的红外光线通过窗口射出，同时所述氟化钡窗口用于防止灰尘和水蒸气进入外壳内；

所述激光二极管与所述热敏电阻通过导热胶贴于所述热沉的上表面；

所述热沉的下表面与所述热电制冷器的制冷面接触，所述热电制冷器的制热面与所述纯铜外壳的底部接触，所述热电制冷器周围设置隔热圈，所述隔热圈用于阻隔制热面产生的热量向制冷面传递。

上述的非接触式血糖仪，所述光源驱动电路包括：第一运算放大器U1，第二运算放大器U2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第一电容C1，第一MOS管Q1；

所述第一运算放大器U1的正电源引脚与所述第二运算放大器U2的正电源引脚与电源正极连接；所述第一运算放大器U1的负电源引脚与所述第二运算放大器U2的负电源引脚，与 电源负极连接；

所述第一运算放大器U1的同相输入端作为光源驱动电路的电压输入端；所述第一运算放大器U1的输出端与所述第一电容C1的输入端以及所述第一MOS管Q1的栅极连接；所述第一MOS管Q1的漏极与所述电源正极连接，所述第一MOS管Q1的源极与所述第一电容C1的输出端，所述第二电阻R2的第一端以及所述第五电阻R5的第一端同时连接；

所述第二运算放大器U2的同相输入端与所述第二电阻R2的第二端，所述第三电阻R3的第一端连接；所述第三电阻R3的第二端接地；所述第二运算放大器U2的反相输入端与所述第一电阻R1的第二端以及所述第四电阻R4的第一端连接；所述第四电阻R4的第二端与所述第二运算放大器U2的输出端以及所述第一运算放大器U1的反相输入端连接；

所述第一电阻R1的第一端与所述第五电阻R5的第二端连接构成光源驱动电路的电流正输出端口，所述电流正输出端口连接所述激光二极管的正极引出脚；

所述第三电阻R3的第二端构成光源驱动电路的负电流输出端口，所述负电流输出端口与所述激光二极管的负极引出脚连接。

上述的非接触式血糖仪，还包括温控电路，具体地，所述温控电路包括第四运算放大器U4，第五运算放大器U5，第六运算放大器U6、驱动芯片U7及其外围电路；

所述第四运算放大器U4的输出端经第十七电阻R17后与所述第五运算放大器U5的反相输入端连接；所述第五运算放大器U5的输出端经第十八电阻R18后与所述第五运算放大器U5的反相输入端连接；所述第六运算放大器U6的反相输入端经第二十一电阻R21与所述第五运算放大器U5的输出端连接；所述第六运算放大器U6的反相输入端经第十三电容C13与所述第六运算放大器U6的输出端连接后与所述驱动芯片U7的3引脚CTLI端连接；第二十电阻R20和第十四电容C14串联后，与所述第十三电容C13并联；第十二电容C12和第十九电阻R19串联后串接于所述第十八电阻R18和所述第二十电阻R20之间；

所述第五运算放大器U5的同相输入端经由第十六电阻R16与所述驱动芯片U7的4引脚REF连接。

上述的非接触式血糖仪，所述探测器为日本滨松光子学株式会社生产的G12180-250A型InGaPs材料光电二极管。

与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案至少具有以下有益效果：

本实用新型所述的非接触式血糖仪，光源发射红外光线；光源驱动电路的电压输入端与调制信号产生电路的第一输出端连接，接收调制信号产生电路输出的带有直流分量的正弦信号；探测器接收光源发出的红外光线，并将光强度转化为电流信号；光电转换电路的电流信号输入端与探测器的电信号输出端连接，将探测器输出的电流信号转换为电压信号并放大； 信号检测电路的第一输入端与调制信号产生电路的第二输出端连接，接收调制信号产生电路输出的正弦信号作为参考信号；信号检测电路的第二输入端与光电转换电路的电压输出端连接，接收光电转换电路输出的电压信号作为测量信号，对测量信号进行相敏检波和低通滤波；信号检测电路的输出端输出模拟电压信号；微控制器电路的模数转换端口接收信号检测电路输出的模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字量，根据预存的有血糖吸收和无血糖吸收时所对应的数字量得到血糖指数。本实用新型的上述方案能够实现对血糖指数的无创测量，消除了疼痛对被测者造成的心理压力，避免了传统采血方式中由更换试纸与针头所产生的成本，同时也杜绝了采血测量所可能导致的感染。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述结构原理图。

图2是本实用新型实施例所述蝶形封装的分布反馈式二极管激光器的电路连接示意图及引脚说明；

图3是本实用新型实施例所述光源驱动电路的电路原理示意图；

图4是本实用新型实施例所述温控电路的电路原理示意图；

图5是本实用新型实施例所述调制信号产生电路的电路原理示意图；

图6是本实用新型实施例所述光电转换电路的电路原理示意图；

图7是本实用新型实施例所述信号检测电路的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细阐述。

本实施例提供一种非接触式血糖仪，如图1所示，包括光源1，光源驱动电路2，探测器3，光电转换电路4，信号检测电路5，调制信号产生电路6，键/显电路7，微控制器电路8和电源产生电路9。

所述光源1发射红外光线。

所述光源驱动电路2的电压输入端与所述调制信号产生电路6的第一输出端连接，接收所述调制信号产生电路6输出的带有直流分量的正弦信号；所述光源驱动电路2的电压输出端与所述光源1串联，为所述光源1提供工作电流。

所述探测器3接收所述光源1发出的红外光线，并将光强度转化为电流信号。

所述光电转换电路4的电流信号输入端与所述探测器3的电信号输出端连接，将所述探测器3输出的电流信号转换为电压信号并放大。

所述信号检测电路5的第一输入端与所述调制信号产生电路6的第二输出端连接，接收 所述调制信号产生电路6输出的正弦信号作为参考信号；所述信号检测电路5的第二输入端与所述光电转换电路6的电压输出端连接，接收所述光电转换电路6输出的电压信号作为测量信号，对所述测量信号进行相敏检波和低通滤波；所述信号检测电路5的输出端输出模拟电压信号。

所述微控制器电路8的模数转换端口接收信号检测电路输出的模拟电压信号，将所述模拟电压信号转化为数字量，根据预存的有血糖吸收和无血糖吸收时所对应的数字量得到血糖指数。

所述键/显电路7，与所述微控制器电路8连接，包括按键和显示器，通过所述按键输入用于控制所述微控制器电路8的信号，通过所述显示器显示所述血糖指数和操作提示信息；

所述电源产生电路9同时连接所述光源驱动电路2，所述光电转换电路4，所述信号检测电路5，所述调制信号产生电路6，所述键/显电路7和所述微控制器电路8电源端，为上述各电路提供能量。

作为一种可选的实施方案，所述光源1为蝶形封装的分布反馈式二极管激光器，在室温(298K)和阈值电流(20mA)条件下能够输出中心波长位于1.65μm的单模近红外光。其具体的结构为：所述光源的外部结构包括纯铜外壳，引出脚和氟化钡窗口；所述纯铜外壳内部封装有热电制冷器，热敏电阻、激光二极管以及热沉；所述激光二极管的电极通过引出脚与所述光源驱动电路的电压输出端连接；所述激光二极管在外壳中的位置与所述氟化钡窗口相适应，使所述激光二极管发射的红外光线通过窗口射出，同时所述氟化钡窗口用于防止灰尘和水蒸气进入外壳内；所述激光二极管与所述热敏电阻通过导热胶贴于所述热沉的上表面；所述热沉的下表面与所述热电制冷器的制冷面接触，所述热电制冷器的制热面与所述纯铜外壳的底部接触，所述热电制冷器周围设置隔热圈，所述隔热圈用于阻隔制热面产生的热量向制冷面传递。

优选地，如图3所示，所述光源驱动电路2包括：第一运算放大器U1，第二运算放大器U2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第一电容C1，第一MOS管Q1；其中U1和U2选择高精度集成运算放大器OPA192，Q1为N沟道增强型MOS管2N6660。所述第一运算放大器U1的正电源引脚与所述第二运算放大器U2的正电源引脚与电源正极连接；所述第一运算放大器U1的负电源引脚与所述第二运算放大器U2的负电源引脚，与电源负极连接；所述第一运算放大器U1的同相输入端作为光源驱动电路的电压输入端；所述第一运算放大器U1的输出端与所述第一电容C1的输入端以及所述第一MOS管Q1的栅极连接；所述第一MOS管Q1的漏极与所述电源正极连接，所述第一MOS管Q1的源极与所述第一电容C1的输出端，所述第二电阻R2的第一端以及所述第五电阻R5的第一端同时连接；所述第二运算放大器U2的同相输入端与所述第二电阻R2的第二端，所述第三电阻R3的第一端连接；所述第三电阻R3的第二端接地；所述第二运算放大器U2的反相输入端与所述第一电阻R1的第二端以及所述第四电阻R4的第一端连接；所述第四电阻R4的第二端与所述第二运算放大器U2的输出端以及所述第一运算放大器U1的反相输入端连接；所述第一电阻R1的第一端与所述第五电阻R5的第二端连接构成光源驱动电路的电流正输出端口，所述电流正输出端口连接所述激光二极管的正极引出脚；所述第三电阻R3的第二端构成光源驱动电路的负电流输出端口，所述负电流输出端口与所述激光二极管的负极引出脚连接。所述光源驱动电路2利用两个高精度集成运算放大器OPA192，1支N沟道增强型MOS管2N6660，3个定值电阻和一个可变电阻构成受到输入电压控制的恒定电流输出源，2N6660的漏极通过光源1的引出脚与激光二极管的负极电连接，通过调节输入到2N6660栅极的控制电压，使驱动子模块输出电流的中心值保持在20mA。

优选地，上述非接触式血糖仪还包括温控电路10，如图4所示，所述温控电路10包括第四运算放大器U4，第五运算放大器U5，第六运算放大器U6、驱动芯片U7及其外围电路；所述第四运算放大器U4的输出端经第十七电阻R17后与所述第五运算放大器U5的反相输入端连接；所述第五运算放大器U5的输出端经第十八电阻R18后与所述第五运算放大器U5的反相输入端连接；所述第六运算放大器U6的反相输入端经第二十一电阻R21与所述第五运算放大器U5的输出端连接；所述第六运算放大器U6的反相输入端经第十三电容C13与所述第六运算放大器U6的输出端连接后与所述驱动芯片U7的3引脚CTLI端连接；第二十电阻R20和第十四电容C14串联后，与所述第十三电容C13并联；第十二电容C12和第十九电阻R19串联后串接于所述第十八电阻R18和所述第二十电阻R20之间；所述第五运算放大器U5的同相输入端经由第十六电阻R16与所述驱动芯片U7的4引脚REF连接。作为一种具体的实现方式，运算放大器可以选择TL074，驱动芯片U7选择MAX1968，利用MAX1968以及外围的电阻和电容元件构成PI(比例-积分)控制环路，监测光源的温度，并根据光源实际温度和预先设定温度的误差向驱动芯片MAX1968输出控制电压，驱动芯片MAX1968根据输入的控制电压，将大小和方向与此电压对应的电流通过光源的引出脚输出给热电制冷器，实现加热或制冷目的，最终使光源的实际温度趋近于预先设定的298K温度值。

如图5所示，所述调制信号产生电路6包括：函数发生器ICL8038，第八运算放大器U8，第九运算放大器U9，第二十二电阻R22，第二十三电阻R23，第二十四电阻R24，第二十五电 阻R25，第二十六多圈电位计R26，第二十七多圈电位计R27，第二十八电阻R28，第二十九电阻R29，第十五电容C15，通过调节ICL8038外围的电阻器阻值和电容器容值，将ICL8038的振荡频率调整到5KHz。所述函数发生器的7引脚FM-B与8引脚FM-IN连接；所述函数发生器的10引脚TC连接所述第十五电容C15的输入端。所述第十五电容C15的输出端与所述函数发生器的11引脚Vs-以及负电源端口VEE同时连接；所述第二十八电阻R28的输入端与所述第二十九电阻R29的输入端，所述函数发生器的6引脚Vs+，正电源端口VCC同时连接；所述第二十八电阻R28的输出端连接所述函数发生器的5引脚DR2；所述第二十九电阻R29的输出端连接所述函数发生器的4引脚DR1；所述第二十七多圈电位计R27的输入端与所述函数发生器的2引脚SW，所述第二十四电阻R24的输入端同时连接，输出端与6ND端口连接，可调端连接第八运算放大器U8的同相输入端；第八运算放大器U8的反相端同时与第八运算放大器U8的输出端，第二输出端Vout2连接；所述第二十四电阻R24的输出端同时连接第九运算放大器U9的同相输入端，所述第二十五电阻R25的输入端；所述第二十五电阻R25的输出端连接所述第二十六多圈电位计的可调端；所述第二十六多圈电位计的输入端连接所述正电源端口VCC，输出端连接所述GND端口；第九运算放大器U9的反相输入端同时与第二十二电阻R22输入端，第二十三电阻R23输入端连接；所述第二十二电阻R22输出端连接所述GND端口；所述第二十三电阻R23输出端同时与第九运算放大器U9的输出端，第一输出端Vout1连接；第九运算放大器U9的正电源引脚连接所述正电源端口VCC；第九运算放大器U9的负电源引脚连接所述负电源端口VEE；所述正电源端口VCC与所述电源产生电路的+5.0V输出端连接；所述负电源端口VEE与所述电源产生电路的-5.0V输出端连接；所述GND端口与所述电源地线连接；所述函数发生器，配合所述第二十八电阻R28，第二十九电阻R29以及第十五电容C15产生正弦波；当所述第二十八电阻R28和第二十九电阻R29阻值相等时，所述函数发生器的引脚2输出正弦波的频率f＝0.33/RC，其中R为所述第二十八电阻R28的阻值，C为所述第十五电容C15的容值；所述函数发生器的2引脚SW输出的正弦信号被分为两路，一路被所述多圈电位计R27分压后，经过所述第八运算放大器U8构成的电压跟随器后，传输至所述信号检测电路的第二输入端作为参考信号；另一路经第二十四电阻R24后与所述第九运算放大器U9的同相输入端连接，所述多圈电位计R26的第一端接地，第二端接电压正极，可调端经第二十五电阻R25后与所述第九运算放大器U9的同相输入端连接；所述第九运算放大器U9将同相输入端输入的正弦信号和直流电压信号加和并放大后传输至所述光源驱动电路的电压输入端。

优选地，所述探测器为日本滨松光子学株式会社生产的G12180-250A型InGaPs材料光电二极管。采用日本滨松光子学株式会社生产的G12180-250A型InGaPs材料光电二极管接收红 外光信号，通过超低偏置电流运算放大器OPA129和连接在OPA129反相输入端和输出端之间的1兆欧姆反馈电阻将此电流放大100万倍并转变为电压信号，输出给信号检测电路5作为待测信号，反馈电阻同时与1个1pF的电容并联来对环路增益进行补偿，避免过高的增益可能引发的自激振荡现象。

如图6所示，所述光电转换电路包括：第三运算放大器U3，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第二电容C2，第三电容C3；

所述第六电阻R6的第一端与所述第二电容C2的第二端，所述第七电阻R7的第一端，所述第八电阻R8的第一端同时连接；所述第八电阻R8的第二端接地；

所述第三运算放大器U3的输出端与所述第七电阻R7的第二端连接后作为所述光电转换电路的电压输出端；

所述第三运算放大器U3的反相输入端与所述第六电阻R6的第二端连接，作为所述光电转换电路的PD-端口；

所述第三运算放大器U3的同相输入端与所述第九电阻R9的第一端，第三电容C3的第一端同时连接；所述第九电阻R9的第二端，所述第三电容C3的第二端同时接地；

所述PD-端口与所述探测器的负极引脚连接，所述探测器的正极引脚接地；

所述第三运算放大器U3的正电源引脚连接正电源端口VCC；所述第三运算放大器U3的负电源引脚连接负电源端口VEE。

如图7所示，所述信号检测电路用于实现微弱红外光信号的提取，由锁相放大电路和低通滤波电路构成，锁相放大电路包括调制解调器，具体为使用平衡调制/解调器芯片AD630，以调制信号产生子模块输出的正弦波信号作为参考信号，对探测器偏置子模块输出的与血糖指数有关的待测信号进行解调；所述芯片AD630包括1引脚RINA，3号引脚DADJ1，4号引脚DADJ2，5号引脚CADJ1，6号引脚CADJ2，8引脚VS-，9引脚SEL B，13引脚VOUT，16引脚RA；第十一运算放大器U11采用BiFET型集成运算放大器AD542，第三十多圈电位计R30，第三十一多圈电位计R31，第三十二电阻R32，第三十三电阻R33，第三十四电阻R34，第十六电容C16，第十七电容C17，第十八电容C18；采用BiFET型集成运算放大器AD542，两个电阻元件和两个电容元件构成截止频率为100Hz的二阶有源低通滤波电路，对锁相放大电路的输出信号进行滤波处理。具体连接关系如图7所示：

所述1引脚RINA，所述16引脚RA作为信号检测电路的第一输入端与所述调制信号产生 电路的第二输出端连接；

所述9引脚SEL B作为第二输入端Vin2与所述光电转换电路的电压输出端连接；

所述第三十多圈电位计R30的第一端与所述3号引脚DADJ1连接，第二端与所述4号引脚DADJ2连接，可调端与所述8引脚VS-连接；

所述第三十一多圈电位计R31的第一端与所述5号引脚CADJ1连接，第二端与所述6号引脚CADJ2连接，可调端与所述8引脚VS-连接；

所述13引脚VOUT通过第三十二电阻R32，第三十三电阻R33，与所述第十一运算放大器U11的同相输入端以及所述第十七电容C17的第一端连接；

所述第十六电容C16的第一端与所述第三十二电阻R32的第一端，所述第三十三电阻R33的第一端同时连接；所述第十六电容C16的第二端与所述第十八电容C18的第一端，所述第三十四电阻R34的第一端以及所述第十一运算放大器U11的输出端同时连接；

所述第十八电容C18的第二端，所述第三十四电阻R34的第一端同时连接所述第十一运算放大器U11的反相输入端；

所述十一运算放大器U11的输出端作为所述模拟电压输出端将模拟电压信号传输至所述微控制器电路的模数转换端口。

上述方案中微控制器电路采用STM32F103ZET6芯片作为数控核心，接收信号检测电路输出的谐波信号，并利用自带的ADC功能对谐波信号依次进行数字化，扣除背景信号和提取峰值的处理过程，通过已知的谐波信号峰值和血糖指数关系式，结合线性插值算法，计算出血糖指数，所述微控制器电路还分别连接着电源产生电路9，键/显电路7和通信电路11，负责对它们的运行进行管理。

所述键/显电路，键盘部分由“开机/关机”，“背景采集”，“血糖测量”和“数据发送”四个按键组成，显示部分通过SSD1289芯片驱动3.5寸的彩屏显示仪器状态信息，血糖指数和操作提示信息，所述仪器状态信息包括“预热……”，“预热完毕”，“背景采集……”，“背景采集完毕”，“血糖测量……”，“血糖测量完毕”，“数据发送……”和“数据发送完毕”八种状态字样，所述操作提示信息包括“背景采集？”，“血糖测量？”和“数据发送？”三种提示字样，使用者可以根据彩屏上出现的操作提示信息按下相应的按键完成对仪器的操作。

所述通信电路11采用HLK-RM04型嵌入式WIFI转串口无线透明传输模块进行设计，它内嵌的TCP/IP协议栈可以实现用户串口、以太网和无线网(WIFI)3个接口之间的互传，HLK-RM04 的串行输出口UART_TXD与微控制器电路中STM32F103ZET6芯片的PA3引脚电连接，HLK-RM04的串行输入口UART_RXD与微控制器电路中中STM32F103ZET6芯片的PA2引脚电连接，PA3和PA2引脚通过编程分别设为STM32F103ZET6芯片的串行输入口和串行输出口。所述电源产生电路采用8节电压为5伏特的电池构成电池组，为仪器工作提供能量。

本实用新型的根本工作原理是红外光谱吸收理论。葡萄糖是血液中糖类的重要组成部分，分子式为C6H1206，分子结构中具有丰富的羟基(O-H)和甲基(C-H)官能团。这两种官能团都会对红外光产生选择性吸收，但血液中的水分富含的羟基(O-H)也会吸收红外光，因此为了避免在检测血液中的葡萄糖时受到水分的干扰，将光源的输出波长选定为1.65μm，在该波长羟基(O-H)对光强的吸收相对甲基(C-H)而言要微弱很多。为了能够获得较高的信噪比，对输出的光信号进行了交流调制，而在检测中以载波信号作为参考信号，采用锁相放大电路来提取用于表征血糖指数的谐波信号，将检测频率从低频区搬移到了高频区，削弱了1/f噪声，改善了信噪比，进而提高了检测结果的准确度。为了将表征血糖指数的谐波信号换算为实际的血糖指数，在实用新型的开发过程中作了大量的对比性实验，将此实用新型测量得到的谐波信号峰值和传统采血化验方式得到的血糖指数对应地存入微型计算机中，以一定的间隔筛选有效数据，进行线性拟合，将拟合得到的谐波信号峰值和血糖指数关系式存入微控制器子模块中，微控制器子模块根据此关系式，配合插值算法实现了谐波信号——血糖指数的换算过程。

本实施例提供的血糖仪，在使用者按下“开机”按键后，显示屏上的仪器状态信息显示栏的字样为“预热”，此时温控电路开始对光源温度值进行调整，使其达到预设的298K，耗时3到5秒，具体情况依赖于该血糖仪所处环境温度和298K的理想温度之间误差的大小。之后，仪器状态信息显示栏的字样变为“预热完毕”，并在操作信息提示栏显示“背景采集？”字样。按下“背景采集”按键后，显示屏上仪器状态信息显示栏的字样变为“背景采集……”，血糖仪开始连续采集无葡萄糖吸收条件下由光源发出的光强信号，并存储峰值，经过10次重复测量后，对结果求取均值并作为原始光强信号存储起来。当显示屏上仪器状态信息显示栏的字样变为“背景采集完毕”，而操作信息提示栏出现“血糖测量？”字样时，将手指伸入到光源的BaF2(氟化钡)窗口和探测器偏置子模块的光敏面之间，按下“血糖测量”按键，仪器状态信息显示栏的字样变为“血糖测量……”，血糖仪开始连续采集在有葡萄糖吸收条件下由光源发出的光强信号的峰值，经过同样的10次重复测量和求取平均过程之后，和原始光强作减法运算以实现背景信号的扣除，微控制器电路利用已知的谐波信号峰值和血糖指数关系式，配合线性插值算法，将该差值信号换算为实际的血糖指数，并在显示屏的血糖指数显示栏显示该数据。此时，仪器状态信息显示栏的字样更新为“血糖测量完毕”，而操作信息提示栏出 现“数据发送？”字样提醒使用者发送数据，当按下“数据发送”按键后，血糖仪开始通过通信电路向指定的医疗机构发送包含仪器ID号和测量结果在内的数据，医疗机构的数据库根据收到的ID号识别用户，专家对测量结果进行分析，并将指导意见通过手机短信等方式反馈给使用者。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种非接触式血糖仪，其特征在于：包括光源，光源驱动电路，探测器，光电转换电路，信号检测电路，调制信号产生电路，键/显电路，微控制器电路和电源产生电路；

所述光源发射红外光线；

所述光源驱动电路的电压输入端与所述调制信号产生电路的第一输出端连接，接收所述调制信号产生电路输出的带有直流分量的正弦信号；所述光源驱动电路的电压输出端与所述光源串联，为所述光源提供工作电流；

所述探测器接收所述光源发出的红外光线，并将光强度转化为电流信号；

所述光电转换电路的电流信号输入端与所述探测器的电信号输出端连接，将所述探测器输出的电流信号转换为电压信号并放大；

所述信号检测电路的第一输入端与所述调制信号产生电路的第二输出端连接，接收所述调制信号产生电路输出的正弦信号作为参考信号；所述信号检测电路的第二输入端与所述光电转换电路的电压输出端连接，接收所述光电转换电路输出的电压信号作为测量信号，对所述测量信号进行相敏检波和低通滤波；所述信号检测电路的输出端输出模拟电压信号；

所述微控制器电路的模数转换端口接收信号检测电路输出的模拟电压信号，将所述模拟电压信号转化为数字量，根据预存的有血糖吸收和无血糖吸收时所对应的数字量得到血糖指数；

所述键/显电路，与所述微控制器连接，包括按键和显示器，通过所述按键输入用于控制所述微控制器电路的信号，通过所述显示器显示所述血糖指数和操作提示信息；

所述电源产生电路同时连接所述光源驱动电路，所述光电转换电路，所述信号检测电路，所述调制信号产生电路，所述键/显电路和所述微控制器电路电源端，为上述各电路提供能量。

2.根据权利要求1所述的非接触式血糖仪，其特征在于：

所述光源为蝶形封装的分布反馈式二极管激光器，发射波长为1.65μm的单模近红外光；

所述光源的外部结构包括纯铜外壳，引出脚和氟化钡窗口；

所述纯铜外壳内部封装有热电制冷器，热敏电阻、激光二极管以及热沉；

所述激光二极管的电极通过引出脚与所述光源驱动电路的电压输出端连接；

所述激光二极管在外壳中的位置与所述氟化钡窗口相适应，使所述激光二极管发射的红外光线通过窗口射出，同时所述氟化钡窗口用于防止灰尘和水蒸气进入外壳内；

所述激光二极管与所述热敏电阻通过导热胶贴于所述热沉的上表面；

所述热沉的下表面与所述热电制冷器的制冷面接触，所述热电制冷器的制热面与所述纯铜外壳的底部接触，所述热电制冷器周围设置隔热圈，所述隔热圈用于阻隔制热面产生的热量向制冷面传递。

3.根据权利要求2所述的非接触式血糖仪，其特征在于，所述光源驱动电路包括：第一运算放大器U1，第二运算放大器U2，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第一电容C1，第一MOS管Q1；

所述第一运算放大器U1的正电源引脚与所述第二运算放大器U2的正电源引脚与电源正极连接；所述第一运算放大器U1的负电源引脚与所述第二运算放大器U2的负电源引脚，与电源负极连接；

所述第一运算放大器U1的同相输入端作为光源驱动电路的电压输入端；所述第一运算放大器U1的输出端与所述第一电容C1的输入端以及所述第一MOS管Q1的栅极连接；所述第一MOS管Q1的漏极与所述电源正极连接，所述第一MOS管Q1的源极与所述第一电容C1的输出端，所述第二电阻R2的第一端以及所述第五电阻R5的第一端同时连接；

所述第二运算放大器U2的同相输入端与所述第二电阻R2的第二端，所述第三电阻R3的第一端连接；所述第三电阻R3的第二端接地；所述第二运算放大器U2的反相输入端与所述第一电阻R1的第二端以及所述第四电阻R4的第一端连接；所述第四电阻R4的第二端与所述第二运算放大器U2的输出端以及所述第一运算放大器U1的反相输入端连接；

所述第一电阻R1的第一端与所述第五电阻R5的第二端连接构成光源驱动电路的电流正输出端口，所述电流正输出端口连接所述激光二极管的正极引出脚；

所述第三电阻R3的第二端构成光源驱动电路的负电流输出端口，所述负电流输出端口与所述激光二极管的负极引出脚连接。

4.根据权利要求3所述的非接触式血糖仪，其特征在于，还包括温控电路，具体地，所述温控电路包括第四运算放大器U4，第五运算放大器U5，第六运算放大器U6、驱动芯片U7及其外围电路；

所述第四运算放大器U4的输出端经第十七电阻R17后与所述第五运算放大器U5的反相输入端连接；所述第五运算放大器U5的输出端经第十八电阻R18后与所述第五运算放大器U5的反相输入端连接；所述第六运算放大器U6的反相输入端经第二十一电阻R21与所述第五运算放大器U5的输出端连接；所述第六运算放大器U6的反相输入端经第十三电容C13与所述第六运算放大器U6的输出端连接后与所述驱动芯片U7的3引脚CTLI端连接；第二十电阻R20和第十四电容C14串联后，与所述第十三电容C13并联；第十二电容C12和第十九电阻R19串联后串接于所述第十八电阻R18和所述第二十电阻R20之间；

所述第五运算放大器U5的同相输入端经由第十六电阻R16与所述驱动芯片U7的4引脚REF连接。

5.根据权利要求1所述的非接触式血糖仪，其特征在于：所述探测器为日本滨松光子学株式会社生产的G12180-250A型InGaPs材料光电二极管。