一種反射式無創血糖檢測儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及血糖檢測儀，具體是一種可穿戴的反射式無創血糖檢測儀。
【背景技術】
[0002]糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病。高血糖則是由于胰島素分泌缺陷或其生物作用受損，或兩者兼有引起。患有糖尿病時長期存在的高血糖，導致各種組織，特別是眼、腎、心臟、血管、神經的慢性損害、功能障礙。目前而言，較為有效的控制治療糖尿病的方法是通過頻繁的檢測血糖值和注射胰島素來對血糖濃度進行嚴格地控制，從而抑制由糖尿病導致的并發癥，減輕糖尿病患者的痛楚。因此，定期對患者進行血糖值檢測意義非常重大。
[0003]目前檢測血糖的方法分為有創、微創和無創的方法。有創和微創的檢測方法均具有不同程度的組織入侵性，而血糖的檢測是一段時間內的連續測量，這對患者來說帶來了較大的痛楚，并且有感染的危險。而且檢測費用較高，所以局限性較大。
[0004]目前市場上的血糖儀主要分為電化學法和光學法兩大類。電化學法是根據人體表面的滲出液來間接測量血糖濃度，但是使用成本高。并且，由于組織或血漿中其他成分的影響，以及傳感器對表皮的低穿透性，電化學傳感器只能在有限的范圍內使用。光學法利用血糖對光參數的調制，實現對血糖濃度的測量。由于光容易收到外界因素的影響和干擾，個體影響因素非常大，導致測量精度低，因而就目前來說，光學法還處于理論研宄階段，還沒有成熟的算法和模型出現。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種反射式無創血糖檢測儀，是基于光學法檢測血糖濃度的檢測儀，可在一段時間內實現快速準確的無創血糖檢測所必須的各個生理參數，包括人體血氧飽和度，脈率以及血糖濃度等，在簡化血糖檢測算法的同時，提高檢測的靈敏度，且方便快捷，非常適合家庭使用。
[0006]實現本發明目的的技術方案是:
一種反射式無創血糖檢測儀，包括檢測模塊，數據處理系統，存儲單元和顯示單元；數據處理系統，存儲單元和顯示單元集合在一殼體內設在檢測儀的頂部，檢測模塊設在檢測儀的底部，檢測模塊和殼體之間設有腕帶連接，腕帶內設有電源線和信號線，實現檢測模塊和殼體內各模塊的數據通信。
[0007]所述的檢測模塊包括熱電堆紅外傳感器，兩個溫濕度傳感器以及一個光反射器；熱電堆紅外傳感器設在底部模塊的中間，第一溫濕度傳感器和光反射器分別設置在熱電堆紅外傳感器的兩端，并與腕帶的被測部位靠接；第二溫濕度傳感器設在熱電堆紅外傳感器的下方。
[0008]所述殼體內的數據處理系統包括系統控制主電路模塊，控制開關和供電模塊；存儲單元和顯示單元分別與系統控制主電路模塊連接；顯示單元和控制開關設置在殼體的表面；供電模塊和系統控制主電路模塊設置在顯示單元和控制開關的下方，分別用于檢測儀的供電以及處理檢測模塊信號線傳輸過來的信號，并將這些信號通過軟件濾波處理后，通過預先設定的算法找到這些信號之間的相互關系，最后擬合出測定的曲線，計算出血糖值。
[0009]所述的腕帶上設有通風孔。
[0010]所述的控制開關主要起控制作用，實現檢測儀的開關，數據保存，波形記錄以及日期的更改等操作。
[0011]所述的兩個溫濕度傳感器，分別測得人體被測部位的溫濕度和環境溫濕度，通過濾波放大電路和A/D轉換電路后輸入數據處理系統。
[0012]所述的熱電堆紅外傳感器測得被測部位的輻射信號，通過放大濾波電路和A/D轉換電路后輸入數據處理系統。
[0013]所述的數據處理系統將處理所得的血糖值顯示在顯示單元上，將該血糖值與存儲單元中個人血糖數據庫記載的以前時段的多個血糖值相聯系，繪制個人血糖曲線，同時處理器調用健康血糖數據庫中相應時段的血糖數據，繪制參考血糖曲線，將所述血糖值，血糖曲線和參考血糖曲線顯示在顯示單元上，同時更新存儲單元中各數據庫的相關參數。
[0014]所述的光反射器將660nm波長的紅光和940nm波長的紅外光這兩個LED燈和光電晶體管集成在一個封裝，將其采集到的信號通過信號放大電路，濾波電路以及A/D轉換電路后輸入數據處理系統。檢測時不用夾住被測部位，只需要佩戴本儀器，光反射器靠近手腕動脈就可以測量，通過測量反射光的吸收光譜就可以達到目的，解決了有創和微創測量時的痛楚。通過光反射器提取到穩定干凈的光電容積脈搏波信號，從光電容積脈搏波中可以提取脈率和血氧飽和度等參數。
[0015]人體周期變化的物質基礎與葡萄糖有很大關系。作為主要能源物質的葡萄糖在血液中的濃度的變化，相應的會引起人體代謝的變化，進而影響到體溫等生理參數的變化。由此，本發明血糖檢測儀通過測量人體手腕動脈處的氧容量和代謝產生的熱量來估算血糖含量的能量守恒法。通過研宄得出血糖濃度和人體代謝熱量、血氧飽和度和脈率具有一定的函數關系，通過確定這一函數關系確定血糖濃度。
[0016]為了得到血糖濃度和各個測量參量之間的函數關系，本發明采用了偏最小二乘法的數據分析方法。偏最小二乘法是一種新型的多元統計數據分析方法，是基于因子分析的多變量校正方法，其數學基礎為主成分分析。偏最小二乘回歸是對多元線性回歸模型的一種擴展，多元線性回歸模型為了處理更復雜的數據分析問題，偏最小二乘回歸產生的權重矩陣反映的是預測變量與響應變量之間的協方差。本發明利用偏最小二乘法將血糖濃度矩陣Y和相應的量測響應矩陣X同時進行主成分分解:
X=TP+E
Y=UQ+F
式中T和U分別為X和Y的得分矩陣，而P和Q分別為X和Y的載荷矩陣，E和F分別為運用偏最小二乘法去擬合矩陣X和Y時所引進的誤差。以矩陣Y的列去計算矩陣X的因子，同時，矩陣Y的因子則由矩陣X的列去預測。分解得到的T和U矩陣分別是除去了大部分測量誤差的響應和濃度的信息。偏最小二乘法就是利用各列向量相互正交的特征響應矩陣T和特征濃度矩陣U進行回歸:
U=TB 得到回歸系數矩陣，又稱關聯矩陣B:B= (TtT-1) Τ?。
[0017]偏最小二乘法的校正步驟包括對矩陣Y和矩陣X的主成分分解以及對關聯矩陣B的計算。
[0018]使用本發明血糖檢測儀測量時，只需將儀器佩戴于手腕，其內含傳感器的部位靠接于手臂內側即可。所述的光反射器集成了紅光和紅外光雙波長LED (波長分別為660nm和940nm)和光電晶體管，屬于反射式檢測器件。所述的熱電堆紅外傳感器，兩片溫濕度傳感器以及一片集成了紅光和紅外光以及光電晶體管的光反射器設置于裝置的底部，并且在待測部位動脈周圍排布。實行信號與電源分離、正負電源分離、輸出信號線雙絞排布，提高了系統的抗干擾能力，降低了系統的電磁耦合干擾。本發明血糖檢測儀可實現多參數檢測，一段時間內可同時檢測被測位置的溫濕度，被測部位輻射溫度、環境輻射溫度、環境溫濕度、紅外接收波波形等參數。
[0019]本發明血糖檢測儀可快捷方便的使用于無創傷檢測多種生理參數，包括人體血氧飽和度，脈率以及血糖濃度等，方便快捷，便于攜帶，非常適合家庭使用。
[0020]本發明血糖檢測儀和現有的技術相比，具有以下優點:
1、本發明是一種可穿戴的腕式血糖檢測儀器，便于攜帶和使用。
[0021]2、本發明直接利用光反射器對被測部位光強變化進行檢測，間接達到對血糖濃度的檢測，測量方法簡單方便。
[0022]3、本發明采用了光反射器實現反射式血糖檢測，克服了傳統的透射式檢測生理參數設備受人體部位的局限這一缺點。
[0023]4、本發明考慮了各個傳感器以及其他器件的工作發熱狀態不僅影響設備的器件的壽命，同時對檢測量造成的干擾，進而影響整個儀器的精度，在腕帶上設置了多個通風孔，便于散熱，提高儀器的可靠性。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明血糖檢測儀的立體圖；
圖2是本發明血糖檢測儀的剖面圖；