CN217138058U - 血糖监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种血糖监测装置，包括依次连接的血糖传感器、模拟前端单元和处理器单元，所述模拟前端单元接收所述血糖传感器输出的反映人体血糖水平的模拟信号并向所述处理器单元输出相应的数字化数据，所述处理器单元具有无线输出端口。所述血糖监测装置的硬件电路简单，有助于降低成本，通过使用模拟前端单元优化了电路结构，而且，利用模拟前端单元在片内对血糖传感器输出的模拟信号进行处理时，噪声小，有助于提高血糖监测的准确性。

Description

血糖监测装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种血糖监测装置。

背景技术

血糖监测是糖尿病管理中的重要组成部分，血糖监测的结果有助于评估糖尿病患者糖代谢紊乱的程度，指定降糖方案，同时反映治疗的效果并指导对治疗方案的调整。血糖浓度和很多因素有关，如运动、饮食、用药等。传统血糖监测方法是采集指血监测，但是这种方法无法反映患者全天血糖图谱，时间上存在监测盲区。因此，近年发展出一种动态血糖监测产品，能够实现全天的连续血糖监测，主要原理是通过对人体的组织间液中葡萄糖浓度进行测定以得到人体血糖水平。

常用的动态血糖监测产品通过植入式的血糖传感器进行组织间液葡萄糖测定，生成反映人体血糖水平的微弱电流模拟信号(通常在0.1nA～50nA)，为了将该微弱电流信号换算为有效测量值，另外设置非植入的并连接血糖传感器的发射器，在发射器内，分别设置用于实现电流/电压转换(即I/V转换)、电压放大、信号滤波、模数转换等功能的电路模块，并使这些电路模块电性连接，以对血糖传感器输出的微弱电流模拟信号进行处理。但是，由于电路模块较多，导致发射器的硬件系统构建非常复杂，并且，在利用发射器内设置的电路模块对血糖传感器输出的微弱电流模拟信号进行处理的过程中，容易引入电路噪声，进而会影响最终有效测量值的准确性。

实用新型内容

为了优化血糖监测装置的电路结构，提高血糖测量值的准确性，本实用新型提供了一种血糖监测装置。

本实用新型提供的一种血糖监测装置，包括依次连接的血糖传感器、模拟前端单元和处理器单元，所述模拟前端单元接收所述血糖传感器输出的反映人体血糖水平的模拟信号并向所述处理器单元输出相应的数字化数据，所述处理器单元具有无线输出端口。

在一些实施例中，所述模拟前端单元与所述处理器单元之间通过SPI总线耦接。

在一些实施例中，所述血糖监测装置包括电池和开关元件，所述开关元件设置于所述电池的输出端，并配置为使所述电池的输出端与所述模拟前端单元和所述处理器单元的供电端之间连接或者断开。

在一些实施例中，所述开关元件为弹针触点开关，所述弹针触点开关包括相对设置的弹性部和固定部；所述血糖监测装置还包括设置于所述弹性部和所述固定部之间且可移出的隔离块。

在一些实施例中，所述开关元件为弹针触点开关，所述弹针触点开关包括两相对设置的弹性部；所述血糖监测装置还包括设置于两所述弹性部之间且可移出的隔离块。

在一些实施例中，所述弹性部包括可伸缩的壳体和设置在所述壳体内的弹簧，所述弹簧使所述壳体在所述隔离块移出后伸长，从而启动血糖监测装置。

在一些实施例中，所述开关元件与所述模拟前端单元的供电端之间的电路上设置有第一电阻，所述开关元件与所述处理器单元的供电端之间的电路上设置有第二电阻。

在一些实施例中，所述血糖传感器、模拟前端单元和处理器单元被封装成一体化结构。

在一些实施例中，所述血糖传感器包括参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE，所述参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE的一端分别与所述模拟前端单元上对应的端子耦接，另一端从所述一体化结构露出。

在一些实施例中，所述处理器单元具有无线传输单元。

本实用新型提供的血糖监测装置，采用模拟前端单元与血糖传感器耦接，以在片内对血糖传感器输出的反映人体血糖水平的模拟信号进行处理，并输出相应的数字化数据，所述处理器单元具有无线输出端口，即可以将测量值向外部(如终端设备)发送。所述血糖监测装置的硬件电路简单，有助于降低成本，相较于现有技术，所述血糖监测装置通过使用模拟前端单元优化了电路结构，有助于获得小体积血糖监测装置，而且，利用模拟前端单元在片内对血糖传感器输出的模拟信号进行处理时，噪声小，有助于提高血糖监测的准确性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的血糖监测装置的方块结构示意图。

图2是本实用新型实施例的血糖监测装置的电路结构示意图。

图3是本实用新型实施例的血糖监测装置中模拟前端单元和血糖传感器的电路连接示意图。

图4是本实用新型实施例的血糖监测装置中处理器单元的电路示意图。

图5是本实用新型实施例的血糖监测装置的电池的电路示意图。

图6和图7是本实用新型实施例的血糖监测装置中一体化结构和开关元件的示意图。

图8是本实用新型实施例的血糖监测装置中弹针触点开关的弹性部的剖面示意图。

附图标记说明：

100-血糖监测装置；110-血糖传感器；120-模拟前端单元；130-处理器单元；140-电池；150-开关元件；150a-弹性部；150b-固定部；160-降压电路；170-隔离块。

具体实施方式

以下结合附图和具体的实施例对本实用新型的血糖监测装置作进一步详细说明。根据下面的说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型的实施例。

为了优化血糖监测装置的电路结构，提高血糖测量值的准确性，本实用新型实施例描述一种血糖监测装置。

参照图1和图2，本实用新型实施例涉及一种血糖监测装置100，其包括依次连接的血糖传感器110、模拟前端单元120和处理器单元130。血糖传感器110用于检测人体血糖水平并输出反映人体血糖水平的模拟信号。检测原理为，当血糖传感器110的电极(或者与电极连通的微针，微针在植入后可将人体组织间液抽取到电极处)被植入人体皮肤下时，人体组织间液与相应的电极接触，组织间液内的葡萄糖经过渗透扩散并通过葡萄糖氧化酶发生氧化-还原反应，当在正负电极之间施加一定电压后，水解释放的电子产生与葡萄糖浓度成正比的微弱电流信号，由此实现了血糖传感器110对人体血糖水平的检测。血糖传感器110可采用本领域公开的结构。血糖传感器110输出的模拟信号例如为电流信号。

模拟前端单元120与血糖传感器110耦接，从而接收血糖传感器110输出的反映人体血糖水平的模拟信号并输出相应的数字化数据。模拟前端单元120可选用商用芯片，例如采用美信公司(Maxim)推出的型号为MAXIM30131、MAXIM30132或MAXIM30134的模拟前端芯片。具体的，模拟前端单元120可以在片内将血糖传感器110输出的反映人体血糖水平的模拟电流信号进行电流/电压转换、电压放大、模数转换(ADC)、电压/电流转换以及数值转换，并输出相应的数字化数据，通过数值转换，模拟前端单元120输出了表示电流的二进制数据。相较于通过片外连接而成的多个电路模块进行电流/电压转换、电压放大以及模数转换等过程，模拟前端单元120在片内完成电流/电压转换、电压放大以及模数转换等过程，电路噪声大大降低，有助于提高血糖监测的准确性。

作为示例，血糖传感器110包括参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE。所述参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE的一端分别与模拟前端单元120上对应的端子耦接，具体的，参照图3，模拟前端单元120的CE1端子连接血糖传感器110的辅助电极CE，RE1端子连接参比电极RE，而WE1端子连接工作电极WE。关于模拟前端单元120的各个端子的名称以及功能可参考单元手册。本实施例中，模拟前端单元120通过连接参比电极RE、工作电极WE及辅助电极CE三个电极向血糖传感器110施加正常工作所需的激励电压，并采集血糖传感器110输出的反映人体血糖水平的模拟电流信号，血糖传感器110输出的模拟电流信号例如在0.1nA～50nA范围。

本实施例中，模拟前端单元120包括串行外设接口(Serial PeripheralInterface，SPI)，即可通过SPI总线协议与外部设备或片外系统通讯连接。本实施例设置处理器单元130与模拟前端单元120采用SPI总线耦接。在其它一些实施例中，模拟前端单元120具有其它类型的总线接口，则可以通过选择合适的处理器单元130，使得处理器单元130与模拟前端单元120通过其它总线协议(如I2C、I3C等)耦接，以进行数据传输。

处理器单元130可在测量周期内采集模拟前端单元120输出的数字化数据并生成有效测量值。具体的，处理器单元130在接收模拟前端单元120输出表示电流的二进制数据后，将其处理为电流值，以所述电流值作为有效测量值。但不限于此，在测量周期内，处理器单元130也可以基于模拟前端单元120输出的二进制数据得到多个电流值，通过对所述多个电流值取均值，得到所述有效测量值。该有效测量值是根据血糖传感器110输出的模拟信号得到的，因而也反映了人体血糖水平。

处理器单元130具有无线输出端口，以将获得的有效测量值传输至终端设备(例如手机、电脑或服务器等)。本实施例的处理器单元130例如包括无线传输单元，例如无线传输单元可以是蓝牙端口(如图1中所示)，以便于将上述有效测量值发送给外部的终端设备。终端设备获得反映被检测者的血糖水平的电流值后，通过计算得到被检测者的血糖值(单位为mmol/L或者mg/dl)并显示。处理器单元130可采用MCU实现，具体可采用商用单元，例如可选用NORDIC公司推出的型号为NRF52810、NRF52831、NRF52840的单元。图4示出了NRF52840单元的电路示意图，关于其中各个端子的名称以及功能可参考单元手册。

上述血糖传感器110、模拟前端单元120和处理器单元130优选采用一体化设计，以简化血糖监测装置的结构，缩小体积，便于佩戴以方便动态血糖监测。本实施例中，血糖传感器110、模拟前端单元120和处理器单元130可固定于一PCB板上，并通过生物相容性材料封装成一体化结构。血糖传感器110包括参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE，所述参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE的一端分别与所述模拟前端单元上对应的端子耦接，另一端从所述一体化结构露出，以便于进行血糖检测。所述PCB板可以是柔性的，在进行血糖监测时，被检测者戴上该血糖监测装置100，通过使血糖传感器110的电极或与电极连通的微针植入皮肤下，从而所述电极与人体组织间液接触，在供电状态下，血糖传感器110、模拟前端单元120和处理器单元130启动工作。

如图1所示，本实用新型实施例的血糖监测装置100还可包括电池140以及开关元件150，开关元件150可设置于电池140的输出端与上述模拟前端单元120和处理器单元130的供电端之间的电路上，开关元件150配置为使电池140的输出端与模拟前端单元120和处理器单元130的供电端之间连接或者断开。也即，当开关元件150两端的电路导通时，模拟前端单元120和处理器单元130获得电能而上电，而当开关元件150两端的电路断开时，模拟前端单元120和处理器单元130均断开电源连接，因而停止工作。本实用新型不限于此，在另一实施例中，电池140与模拟前端单元120之间以及电池140与处理器单元130之间可以各设置一个可以独立操作的开关元件。出于简化电路结构以及便于用户操作的考量，电池140可采用一次性电池，例如锂锰纽扣电池(例如型号CR1220)，其电池容量约35mAh。电池140可以也被包含血糖传感器110、模拟前端单元120和处理器单元130的一体化结构包裹，所述一体化结构整体构成的发射器例如是一次性使用的，在动态血糖监测时长达到电池140和血糖传感器110中较短的一个有效使用周期后可整体进行更换。

图5是本实用新型实施例的血糖监测装置的电池的电路示意图。如图4、5所示，电池140(图5中表示为BT)的输出电压记为VCC_BAT。由于模拟前端单元120和处理器单元130所需要的供电电压可能与电池140的输出电压不同，且模拟前端单元120和处理器单元130各自所需的供电电压也可能不同，为了适应模拟前端单元120和处理器单元130的供电要求，如图2中的降压电路160所示，一实施例中，血糖监测装置100在开关元件150和处理器单元130的供电端之间的电路上设置有第一电阻R1，即R1的一端通过开关元件150连接电池140的输出端，R1的另一端连接处理器单元130的供电端。电池140的输出电压VCC_BAT经第一电阻R1后降低，形成的电压记为VDD_nRF，即处理器单元130的供电端电压为VDD_nRF(参考图4)。参照图2，一实施例中，血糖监测装置100在开关元件150和模拟前端单元120的供电端之间的电路上设置有第二电阻R2，即R2的一端通过开关元件150连接电池140的输出端，R2的另一端连接模拟前端单元120的供电端。电池140的输出电压VCC_BAT经第二电阻R2后降低，形成的电压记为AVDD，即模拟前端单元120的供电端电压为AVDD(参考图3)。

本实施例中，开关元件150设置于电池140与上述模拟前端单元120和处理器单元130的供电端之间的电路上。在血糖传感器110的探测电极被植入皮肤下之前，通过开关元件150使两端的电路为断开状态，可避免电量浪费。

参照图6至图8，作为示例，上述开关元件150选用弹针触点开关，该弹针触点开关包括相对设置的弹性部150a和固定部150b，弹性部150a和固定部150b中的一个与位于上述一体化结构内的电池140的输出端电性连接，另一个与位于上述一体化结构内的模拟前端单元120和处理器单元130的供电端电性连接，从而弹性部150a和固定部150b相互接触时电池140和模拟前端单元120之间以及电池140和处理器单元130之间的电路导通，而弹性部150a和固定部150b相互被绝缘分离时，电池140和模拟前端单元120之间以及电池140和处理器单元130之间的电路均被断开。

此外，本实施例的血糖监测装置100还可包括设置于弹性部150a和固定部150b之间且可移出的隔离块170。隔离块170采用绝缘材料制成。图6和图7分别示出了从上述一体化结构的上下两侧来看隔离块170未移出的状态。如图6和图7所示，在血糖传感器110被植入皮肤下之前，隔离块170插在弹性部150a和固定部150b之间，弹性部150a和固定部150b未接触，即弹性触点开关断开。隔离块170是活动部件，其可以从弹性部150a和固定部150b之间移出，移出操作可在血糖传感器110的电极(或与所述电极连通的微针)被植入皮下且准备启动血糖检测时进行。隔离块170的抽出方向沿远离弹性部150a和固定部150b的方向。本实施例使血糖监测装置100加电的方式和血糖传感器110的探测电极植入状态相关联，如隔离块170附接在外部助针器上，随着传感器的电极经皮植入，隔离块170跟随助阵器同步撤离，方便且可靠性高，使得血糖监测装置100经皮植入后自动导电，避免电量损耗同时也无需外置带点开关，简化启动血糖监测装置100的操作步骤。

需要说明的是，本实用新型的保护范围还包括开关元件150选用弹针触点开关，弹针触点开关包括两弹性部150a的实施例，随着隔离块170撤离，两弹性部150a相向运动导致弹针触点开关接通，从而启动血糖检测。

参照图8，弹性部150a包括具有球形前端的壳体和设置在壳体内的弹簧，所述壳体可伸缩，弹簧在弹性部150a与隔离块170抵接时处于压缩状态，隔离块170远离弹针触点开关时，且所述弹簧使所述壳体在所述隔离块移出后伸长，从而启动血糖监测装置。具体的，弹簧释放并向靠近固定部150b的方向伸展，通过设置适合的弹性部150a和固定部150b的间距，使弹簧在隔离块170抽出后从压缩状态开始释放伸展，并在伸展到一定程度后与固定部150b接触，从而弹性触点开关闭合，也即开关元件150导通从而血糖监测装置100开始工作。

本实用新型提供的血糖监测装置100，采用模拟前端单元120与血糖传感器110耦接，以在片内对血糖传感器110输出的反映人体血糖水平的模拟信号进行处理，并输出相应的数字化数据给处理器单元130，处理器单元130具有无线输出端口，可将片内获得的有效测量值发送给终端设备。所述血糖监测装置100的硬件电路简单，有助于降低成本，相较于现有技术，血糖监测装置100通过使用模拟前端单元120优化了电路结构，有助于获得小体积，而且，利用模拟前端单元120在片内对血糖传感器110输出的模拟信号进行诸如电流/电压转换、电压放大以及模数转换等处理时，噪声小，有助于提高血糖监测的准确性。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种血糖监测装置，其特征在于，包括依次连接的血糖传感器、模拟前端单元和处理器单元，所述模拟前端单元接收所述血糖传感器输出的反映人体血糖水平的模拟信号并向所述处理器单元输出相应的数字化数据，所述处理器单元具有无线输出端口。

2.如权利要求1所述的血糖监测装置，其特征在于，所述模拟前端单元与所述处理器单元之间通过SPI总线耦接。

3.如权利要求1所述的血糖监测装置，其特征在于，所述血糖监测装置包括电池和开关元件，所述开关元件设置于所述电池的输出端，并配置为使所述电池的输出端与所述模拟前端单元和所述处理器单元的供电端之间连接或者断开。

4.如权利要求3所述的血糖监测装置，其特征在于，所述开关元件为弹针触点开关，所述弹针触点开关包括相对设置的弹性部和固定部；所述血糖监测装置还包括设置于所述弹性部和所述固定部之间且可移出的隔离块。

5.如权利要求3所述的血糖监测装置，其特征在于，所述开关元件为弹针触点开关，所述弹针触点开关包括两相对设置的弹性部；所述血糖监测装置还包括设置于两所述弹性部之间且可移出的隔离块。

6.如权利要求4或5所述的血糖监测装置，其特征在于，所述弹性部包括可伸缩的壳体和设置在所述壳体内的弹簧，所述弹簧使所述壳体在所述隔离块移出后伸长，从而启动血糖监测装置。

7.如权利要求3所述的血糖监测装置，其特征在于，所述开关元件与所述模拟前端单元的供电端之间设置有第一电阻，所述开关元件与所述处理器单元的供电端之间的电路上设置有第二电阻。

8.如权利要求1所述的血糖监测装置，其特征在于，所述血糖传感器、模拟前端单元和处理器单元被封装成一体化结构。

9.如权利要求8所述的血糖监测装置，其特征在于，所述血糖传感器包括参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE，所述参比电极RE、工作电极WE和辅助电极CE的一端分别与所述模拟前端单元上对应的端子耦接，另一端从所述一体化结构露出。

10.如权利要求1所述的血糖监测装置，其特征在于，所述处理器单元具有无线传输单元。

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