TW201607509A

TW201607509A - 一種免採血式血糖監測設備及其使用方法

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Publication number: TW201607509A
Application number: TW103132344A
Authority: TW
Inventors: 林建中
Original assignee: 林建中
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-03-01
Also published as: CN104188662A

Abstract

一種免采血式血糖監測設備及其使用方法

Description

一種免采血式血糖監測設備及其使用方法

本發明涉及醫療器械領域，具體的說是涉及一種免采血式血糖監測設備及其使用方法

血糖值是針對糖尿病一個很重要的指標，所以對很多糖尿病人來說，就很關心了，其實在診斷糖尿病時要從空腹血糖值和飯後兩個小時血糖值兩方面來判斷。空腹正常血糖值：空腹血糖正常範圍是3.9-6.1mmol/L(70-110mg/dL)，高於7.0mmol/L(126mg/dL)診斷為糖尿病。那麼空腹糖尿病的診斷標準是7.0mmol或者是126毫克這個標準，你可以看出正常值和糖尿病的空腹診斷是有差距的。有的人既不是正常的，也沒到糖尿病。我們管這種症狀叫做空腹血糖增高(受損)。飯後正常血糖值：正常餐後兩小時血糖範圍是3.9-7.8mmol/L(70-140mg/dL)。餐後血糖的診斷標準是11.1mmol或200毫克以上。那麼140和200之間也有一個差距。如果血糖在這個階段，我們管它叫做餐後血糖增高。這種人既不是糖尿病人，也不是正常人。不過這種人血糖增高是很危險的，很容易得糖尿病。這種人一定要小心。帽子就懸在他的頭上。若不加注意，很快就會戴上糖尿病的帽子。即使是血糖完全正常的人，如果具備一些高危因素，還得要注意預防糖尿病。高血糖也是通常大家所說“三高”中的一高。因此，隨時對血糖值的監測尤為重要。

目前市場上大部分的血糖測試儀都是使用采血方式進行測試，血糖測試時都需要血糖試條，與各品牌血糖儀是專用配套的，在各品牌之間不能通用。目前市場上的血糖試條有兩種采血方式：滴血式和虹吸式。滴血式的血糖試條，測試時需要血樣多，需要將血樣滴加到試條上，血滴太多、太少或者位置不準確都會影響測試值。採用虹吸自動吸血方式的血糖試條雖然測試準確，但費用昂貴，並且迴圈使用次數少，環境影響因素大等。

除此之外，大部分的血糖儀還存在以下缺點：

1.準確性不夠，目前血糖儀的國際標準是大於4.2mmol/L時為正負20%，也就是說在正負20%的誤差範圍內都是可以接受的，新的國際標準會規定更嚴格的限制，大於5.6時為正負15%。醫院設備的結果準確性可以認為是100%。

2.易受干擾物影響。受血糖儀反應酶的限制，儀器結果會因干擾物存在而產生偏差，比如氧氣，比如碘酒，醫院設備較少受影響。

3.受檢測條件影響，溫度濕度海拔等等都會影響血糖儀檢測結果。醫院設備有穩定操作條件，不受此影響。

4.受人為因素影響，采血過程是否有污染物，比如酒精。是否擠血造成組織液混入樣本。

由於涉及到采血檢測血糖值，除了在醫院進行檢測外，家用檢測儀多少收的環境、專業知識、操作熟練程度等各種因素的影響，對監測結果都會產生很大的誤差，因此，需要開發一種無需采血，就能即時監測自身血糖的變化幅度的血糖儀，使患者可以隨時隨地的更方便的監測自身血糖變化幅度，以便及時調整生活習慣及飲食搭配。

針對上述技術中的不足，本實用新型提供了一種免采血式血糖監測設備及其使用方法，該方法通過對測試皮膚的電阻來反應人體血糖變化的技術，來實現對血糖變化即時監測效果。

為解決上述技術問題，本實用新型通過以下方案來實現：一種免采血式血糖監測設備，包括主機、設於主機內的PCB板，在所述的PCB板上設置有LCD顯示幕、微處理器、與微處理器電連接的血糖檢測電路及與微處理電連接的存儲模組、電源模組，所述血糖檢測電路包括血糖檢測模組，在PCB板上，還設置有與微處理器電連接的人體電阻採集電路，該人體電阻採集電路包括人體電阻採集模組，所述人體電阻採集模組檢測人體皮膚兩點之間的電阻值大小，並把檢測的結果通過微處理器轉換成血糖值大小顯示在主機上的LCD顯示幕上。

進一步的，在所述的主機外殼下蓋設有若干手指型凹槽，並在每個手指型凹槽前端設有金屬點觸電極，該金屬點觸電極與人體電阻採集電路正極連接。

進一步的，在所述主機外殼側面引出一導線，該導線電連接在人體電阻採集電路的負極，導線末端連接手握電極，所述手握電極上設置有一圈與導線內的金屬線連接的金屬電極。

進一步的，所述手指型凹槽設有三個，分別是食指槽、中指槽、無名指槽，人體左手食指、中指、無名指裸壓在手指型凹槽上，使食指、中指、無名與槽內金屬點觸電極接觸，人體右手裸握手握電極，使右手與金屬電極接觸，形成電阻回路。

進一步的，所述人體電阻採集電路中連接有雙運算放大器。

一種免采血式血糖監測設備的使用方法，該方法包括以下步驟：a、選定若干個能反映血糖與人體電阻關聯緊密的部位，在這幾個人體部位，人體的血糖值的變化能直接影響該人體部位的電阻變化，並且相關聯的變化幅度值相等；b、利用主機頂端的試紙插口，通過試紙進行采血，將試紙插入試紙插口，開啟血糖監測設備，並測量血糖值a；c、通過手指型凹槽、手握電極測量兩臂之間的電阻值，並多次測量獲得兩臂之間的電阻平均值b，獲得此時身體條件下的血糖與電阻的比例關係，設定其關聯值t=a/b；d、後期每次測試選定的人體部位電阻值cn，通過關聯值t得到相應的血糖值an，其計算方式為：an=cn*t，人體電阻採集模組每次測量電阻，通過微處理器自動計算，將電阻值轉換成血糖值，顯示在LCD顯示幕上，供使用者參考；e、由於人體在不同的時段的血糖值不同，因此，需要確定不同時段的血糖標準值，身體狀態良好的情況下，進行一次采血測量上述身體條件下的基準血糖值f，其中f是利用采血的方式測量出血糖值，這個值作為後期血糖變化幅度的標準值；f、後期每次在上述特定的時間點，通過免采血式測量監測設備測量出在該條件下的血糖值an1，並將血糖值an1，與標準值f進行對比，得出每次測量時的血糖變化幅度，該幅度可隨時提醒使用者每天的血糖變化，及時作出身體調理方案；g、存儲模組會自動存儲每次的血糖測量值，使用者可根據血糖值的變化採取相應的身體調理。

進一步的，所述步驟a人體部位的選取直接影響血糖測量的準確性，選取人體皮膚較薄的部位，該部位皮膚緊貼于靜脈血管，靜脈血管的血糖含量直接影響該部位的皮膚化學物質含量，皮膚的電阻與化學物質含量緊密相關，該部位的血糖變化也直接影響皮膚的電阻。

進一步的，步驟d中，人體電阻採集模組檢測人體兩端電阻，其檢測方法分兩個步驟，第一個步驟Vcc電壓確定，電壓採樣34次，去最大最小值後平均得AD值，通過以下公式： Vcc==Vcc=；第二個步驟人體電阻測量，電阻每隔4ms採樣一次，次數為1000次，使用時間4s，平均後得AD值，通過以下公式：整理後可得出：；R_人體為人體電阻的測量值。

本發明的有益效果：

1.採用測試皮膚電阻來反應人體血糖變化，避免每次進行血糖測試時需要采血的傳統方式，即減輕患者痛苦，又及時方便掌握血糖變化。

2.通過測量人體不同的電阻值來測出其血糖的數值，無需采血，很快就能測出血糖數值，方便更多的用戶隨時隨地的對自己血糖進行測量，方便實用。

3.本發明免采血式血糖監測設備只需首次采血確定血糖標準值，後面則無需再采血，只需要通過測量人體兩上肢或其它兩個不同部位的兩個端點電阻值，血糖測試設備計算，得出當前的血糖值，顯示在LCD顯示幕上。

4.本發明免采血式血糖監測設備使用簡單、操作方便，對於被糖尿病折磨的病痛患者得以很大的幫助，同時對於非疾病人員也可以做到監測的作用，做到有效的預防。

圖1為本發明免采血式血糖監測設備正面示意圖。

圖2為本發明免采血式血糖監測設備背面示意圖。

圖3為本發明導線連接負極端的手握電極放大圖。

圖4為本發明免采血式血糖監測設備背面正電極端另一種形態示意圖。

圖5為本發明血糖值監測流程圖。

圖6為本發明免采血式血糖監測設備原理圖。

圖7為本發明人體電阻採集電路圖。

圖8為本發明LCD顯示幕的顯示模組電路圖。

圖9為本發明時鐘模組電路圖。

圖10為本發明人體電阻採集流程圖。

圖11為本發明微處理器電路圖。

附圖中標記：

1‧‧‧主機

2‧‧‧LCD顯示幕

3‧‧‧按鍵

4‧‧‧開關按鍵

5‧‧‧試紙插口

6‧‧‧手握電極

7‧‧‧導線

11‧‧‧手指型凹槽

12‧‧‧金屬點觸電極

13‧‧‧第二種金屬點觸電極

61‧‧‧電極

1. Vcc电压确定。

参考电压为2.5V由25引脚提供。

23引脚采样34次，去最大最小值后平均得AD值：AD①

2.人体电阻测量：

21引脚每隔4ms采样一次，次数为1000次，使用时间4s，平均后得AD② 有如下公式：

實施例1：

請參照附圖1~2，一種免采血式血糖監測設備，包括主機1、設於主機1內的PCB板，在所述的PCB板上設置有LCD顯示幕2、微處理器、與微處理器電連接的血糖檢測電路及與微處理電連接的存儲模組、電源模組、時鐘模組，所述血糖檢測電路包括血糖檢測模組，如圖9所示，時鐘模組採用的型號為DS1302ZN+，如圖11所示，所述微處理器採用的晶片型號為MSP430FG4617。

在PCB板上，還設置有與微處理器電連接的人體電阻採集電路，該人體電阻採集電路包括人體電阻採集模組，所述人體電阻採集模組檢測人體皮膚兩點之間的電阻值大小，並把檢測的結果通過微處理器轉換成血糖值大小顯示在主機1上的LCD顯示幕2上。

如圖2~4所示，在所述的主機1外殼下蓋設有若干手指型凹槽11，並在每個手指型凹槽11前端設有金屬點觸電極12，該金屬點觸電極12與人體電阻採集電路正極連接。所述手指型凹槽11設有三個，分別是食指槽、中指槽、無名指槽，人體左手食指、中指、無名指裸壓在手指型凹槽11上，使食指、中指、無名與槽內金屬點觸電極12接觸，人體右手裸握手握電極6，使右手與金屬電極61接觸，形成電阻回路。手指型凹槽11的凹槽部位方便手指夾住免采血式血糖監測設備，人體左手食指、中指、無名指裸壓在手指型凹槽11上，拇指壓在主機1的正面，可以控制主機1正面的按鍵3、開關按鍵4，小拇指可以壓在主機1背的外殼表面，以增加手的扣合度。為了使金屬點觸電極12更好的與手指接觸，因此在每個凹槽都設置了一個金屬點觸電極12，這個電極可為正也可為負，如果以這個金屬點觸電極12設為正極，那麼另外的金屬電極61則為負極。在所述主機1外殼側面引出一導線7，該導線7電連接在人體電阻採集電路的負極，導線7末端連接手握電極6，所述手握電極6上設置有一圈與導線7內的金屬線連接的金屬電極61。兩隻手可以很方便的控制本發明的免采血式血糖監測設備。

實施例2：

如圖4所示，主機1背面也可以設計成無凹槽的形式，只須在主機1背面設置第二種金屬點觸電極13，這個點觸電極可以覆蓋主機1背面的部分區域，但要使這個金屬點觸電極13本身產生的電阻可以忽略不計，避免在監測當中出現較大的誤差。

實施例3：

如圖5~8及圖10所示，本發明的一種免采血式血糖監測設備的使用方法，該方法包括以下步驟：

a、選定若干個能反映血糖與人體電阻關聯緊密的部位，在這幾個人體部位，人體的血糖值的變化能直接影響該人體部位的電阻變化，並且相關聯的變化幅度值相等，在選擇好人體電阻關聯緊密的部位後，如左手、右手，通過上述描述的免采血式血糖監測設備可知，左手的食指、中指、無名指及右手的整個手手心是作為電阻測試的接觸點，而由於每個人的手部汗腺分泌不一致，導致手與金屬的接觸效果也不一樣，會影響到測試的準確性。因此，在測試前，需要用酒精清潔被測部位，使之保持乾淨。人體部位的選取直接影響血糖測量的準確性，選取人體皮膚較薄的部位，該部位皮膚緊貼于靜脈血管，靜脈血管的血糖含量直接影響該部位的皮膚化學物質含量，皮膚的電阻與化學物質含量緊密相關，該部位的血糖變化也直接影響皮膚的電阻。

b、本發明是需要首次采血，利用主機1頂端的試紙插口5，通過試紙進行采血，將試紙插入試紙插口5，開啟血糖監測設備，並測量血糖值a，例如這個值為5.5mmol/L，一般測試這個值時，需要人體在健康的情況下來測量，且這個值要分飯前和飯後，飯前由於攝入了食物，一般食物都會有含糖的成分，會影響到血液裡的血糖濃度。測試這個標準值是為了後期測試血糖值與這個值來作對比，來判斷被測者是否處於健康狀態。

c、通過手指型凹槽11、手握電極6測量兩臂之間的電阻值，並多次測量獲得兩臂之間的電阻平均值b，如獲得此時身體條件下的血糖與電阻的比例關係，設定其關聯值t=a/b；人體電阻主要是皮膚電阻，表皮0.05~0.2mm厚的角質層的電阻很大，皮膚乾燥時，人體電阻約為6~10kΩ，甚至高達100kΩ；但角質層容易被破壞，去掉角質層的皮膚電阻約為800~ 1200Ω；因此，從這也可以看出，在步驟a中用酒精清潔被測部位的重要性。假設兩臂之間的電阻平均值為5KΩ，即t=a/b=5.5mmol/L/5KΩ=1.1mmol/L．KΩ。

d、後期每次測試選定的人體部位電阻值cn，如取5.5KΩ，通過關聯值t得到相應的血糖值an，其計算方式為：an=cn*t=5.5KΩ*1.1mmol/L．KΩ=6.05mmol/L，人體電阻採集模組每次測量電阻，通過微處理器自動計算，將電阻值轉換成血糖值，顯示在LCD顯示幕2上，供使用者參考，由於LCD顯示幕2上的顯示位元數是精確到0.1，因此，在LCD顯示幕2上的顯示值為6.1mmol/L，6.1mmol/L較之前的標準值5.5mmol/L高出了0.6m-mol/L。因此，使用者在知曉這個資料時，需要注意自己的飲食，讓自己在下次測試時，能夠達到標準值附近。

e、由於飯前飯後的血糖值不同，因此，需要確定飯前和飯後的血糖標準值，身體狀態良好的情況下，進行一次采血測量上述身體條件下的基準飯前血糖值f及上述身體條件下的基準飯後血糖值g，其中，f、g是利用采血的方式測量出血糖值，這兩個值作為後期血糖變化幅度的標準值；

f、後期每次在上述特定的時間點，飯前條件下，如中午12：00，通過免采血式測量監測設備測量出在該條件下的血糖值an1，並將血糖值an1，與標準值f進行對比，得出每次測量時的血糖變化幅度，該幅度可隨時提醒使用者每天的血糖變化，及時作出身體調理方案；

g、後期每次在上述特定的時間點，飯後條件下，如下午16：00，通過免采血式測量監測設備測量出在該條件下的血糖值an2，與標準值g進行對比，得出每次測量時的血糖變化幅度，該幅度可隨時提醒使用者每天的血糖變化，及時作出身體調理方案；

h、存儲模組會自動存儲每次的血糖測量值，使用者可根據血糖值的變化採取相應的身體調理。

通過下表可以看出某個人在飯前所一周內的血糖值變化：

由上表中，可看出，在飯前測試，從週一至週四都是持續升高，這種升高是一種不好的現象，雖然從週五開始下降，但和標準值5.1還是升，因此，仍需要控制飲食，保持良好的飲食習慣。

由於飯後標準值普遍較高，因此，在有所下降的時候，下降幅度不大時，使用者可以不需要作針對性調理，只需按正常飲食就可，但當提高時，就要對飲食作適當調理。飯後測試與飯前測試雷同，通過這種每天的資料變化來監測身體的血糖值大小，而並不需要像傳統的血糖儀一樣，每次都去采血來測試，即省時，也減少許多痛苦。

另外，還有就是血糖偏高者及糖尿病患者的血糖監測，如下表：

血糖的標準值在6.1~6.9之間，從上表中可看出，屬於一個即將患糖尿病的區域，屬於亞健康狀態，因此，一旦有發現血糖持續升高的情況下，必須作飲食調理，或到正規醫院查看，防止糖尿病的發生，從這個方面，可看出，本發明的免采血式血糖監測設備的作用是非常大的。

上表是患有糖尿病患者監測結果，從上表中可看出，該病患的血糖值比標準值要高，說明血糖在持續上升，因此，需要儘快到醫院就診，防止出現危險情況。從這也可以看出，本發明的免采血式血糖監測設備具有預警作用。

步驟d中，人體電阻採集模組檢測人體兩端電阻，其檢測方法分兩個步驟，第一個步驟Vcc電壓確定，如圖11所示，23號引腳採樣34次，去最大最小值後平均得AD值，通過以下公式： Vcc==；第二個步驟人體電阻測量，如圖11所示，21號引腳每隔4ms採樣一次，次數為1000次，使用時間4s，平均後得AD值，通過以下公式：整理後可得出：；R_人體為人體電阻的測量值，從這個公式中，可以看出，Vcc一般是不變的，而AD值越大，R_人體值越小，反之，AD值越小，R_人體值越大，再通過公式血糖值an=cn*t，cn即上述公式中的R_人體阻值，血糖值an隨R_人體的阻值增加而升高。

實施例4：

與血糖值關係緊密的人體部位選取方法，人體部位的選取直接影響血糖測量的準確性，選取人體皮膚較薄的部位，該部位皮膚緊貼于靜脈血管(包括毛細血管)，靜脈血管的血糖含量直接影響該部位的皮膚化學物質含量，皮膚的電阻與化學物質含量緊密相關，該部位的血糖變化也直接影響皮膚的電阻。例如，選取人體左手食指上部靠右第一關節皮膚、人體左手食指下部靠右第一關節皮膚、無名指靠左第一關節皮膚等，這些人體部位皮膚都是比較靠近靜脈血管(毛細血管)。測試前皮表處理方法：採用酒精消毒30秒以上，使測試皮膚皮表部位溫度、濕度、鹽度等達到穩定的測試環境，還可以用中周波來刺激皮膚，以得到正常的阻抗反應。

實施例5：

如圖7所示，圖7為本發明人體電阻採集電路圖，該電路採用LM358P雙運算放大器，穩定性極高，價格也便宜，此晶片由二個獨立的高增益運算放大器構成，該電路可在3v到32v的電源電壓範圍內單電源工作，也可在雙電源條件下獨立工作，並具有內部頻率補償的作用，LM358P雙運算放大器3號引腳連接在J1觸發器上，1號引腳順次連接阻值為1K的電阻R3、電容C15-104，8號引腳連接電容C14-104,3號引腳上還連接R13-51KF，R13-51KF接地，R13-51KF接地端與1號引腳端連接有串聯的R13-10KF、R14-100KF，2號引腳連接在R13-10KF、R14-100KF之間。

實施例6：

如圖8所示，圖8為本發明LCD顯示幕的顯示模組電路圖，電路中連接有型號是LCD1602A的顯示幕，該LCD1602A顯示幕3號引腳電連接可變電阻VR1-510K，15號引腳電連接電阻R12-100K，16號引腳電連接一個三極管Q1-8050，三極管Q1-8050負極電連接電阻R10-10K。

實施例7：

如圖9所示，圖9為本發明時鐘模組電路圖，時鐘模組電路中連接有時鐘晶片DS1302ZN+，DS1302 ZN+是一種高性能、低功耗、帶RAM的即時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V~5.5V。採用三線介面與CPU進行同步通信，並可採用突發方式一次傳送多個位元組的時鐘信號或RAM資料。DS1302內部有一個31×8的用於臨時性存放資料的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產品，與DS1202相容，但增加了主電源/後備電源雙電源引腳，同時提供了對後備電源進行涓細電流充電的能力。

實施例8：

如圖11所示，圖11為本發明微處理器電路圖，該微處理器型號為所述微處理器採用的晶片型號為MSP430FG4617，其1、2、3號引腳分別連接主機1正面的、位於LCD顯示幕下方的三個按鍵3，32號引腳連接開關按鍵4，5、6號引腳連接存儲晶片，該存儲晶片型號為IC-24C02，4號引腳順次連接電阻R1-1K、光敏二極體D1，光敏二極體D1另一端接地，23號線連接分壓電阻R5-510KF、R6-510KF，電容C11-104與電阻R6-510KF並聯，人體電阻採集電路通過這部分的分壓電阻可以計算出人體兩端的電阻值大小。

以上所述僅為本實用新型的優選實施方式，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。