CN108078570B - 一种内置加速度传感器的动态血糖监测电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种内置加速度传感器的动态血糖监测电路及其控制方法，涉及用于医学检测领域的可穿戴设备及其控制方法，由内置血糖传感器的血糖传感器组件和发射器组件连接组成；发射器组件包括传感器激励模块，采样调理模块，ADC模块，无线SoC模块，闪存模块，由内置血糖传感器的血糖传感器组件和发射器组件连接组成；发射器组件包括传感器激励模块，采样调理模块，ADC模块，无线SoC模块和闪存模块，能够在连续采集和记录人体血糖的同时，通过三轴加速度传感器获取佩戴者的运动和睡眠信息，提供低血糖昏迷的识别与唤醒自救，通过无线发送方式将血糖监测数据发送给具有无线收发功能的智能手持设备或其他外部接收终端，进行数据显示分析和远端报警求救服务。
Description
技术领域
本发明涉及用于医学检测领域的可穿戴设备及其控制方法，尤其涉及一种用于动态血糖测量和运动姿态检测的电子电路及其佩戴式装置。
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，同时放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应患者全天血糖图谱，存在监测盲区。因此，近年发展出一种动态血糖监测产品，能够实现全天的血糖监测。例如，中国发明专利申请“植入式低功耗无线血糖监测仪”(发明专利申请号：201410277574.3，公开号：CN104055525A)公开了一种植入式低功耗无线血糖监测仪，包括体内植入组件和体外组件，所述体内植入组件包括植入式葡萄糖传感器，所述植入式葡萄糖传感器与信号处理电路连接，所述信号处理电路与微处理器连接，所述微处理器与第一无线通信模块连接，所述植入式葡萄糖传感器，所述信号处理电路，所述微处理器和所述第一无线通信模块都与供电模块连接，所述信号处理电路，所述微处理器所述无线通信模块和所述供电模块都包覆在外壳内；所述体外组件包括第二无线通信模块和上位机，所述第二无线通信模块和所述上位机连接。中国实用新型专利“一种无线、实时血糖记录仪”(实用新型专利号：ZL201520192338.1授权公告号：CN204618248U)公开了一种无线、实时血糖记录仪，其主要由监测端和APP终端组成，所述的监测端包括葡萄糖感应探头和无线数据发射器；所述的无线数据发射器与葡萄糖感应探头连接，并将葡萄糖感应探头提供的血糖数据传至APP终端；所述的APP终端能够分析血糖数据并在APP终端屏幕上显示血糖浓度。当葡萄糖感应探头检测到电流时，无线数据发射器将电信号数值近距离发至APP终端，APP终端能够分析血糖数据并在APP终端屏幕上显示血糖浓度、生成数据曲线、给出正确的胰岛素用量。该技术方案可实现24小时实时监测血糖浓度；通过无线传输，可有效解决植入皮下位置过低导致探头松动的问题；通过APP终端数据处理，也可以有效解决设备携带不便、易损坏的问题。
上述现有技术方案虽然解决了血糖的连续实时检测问题，实现了糖尿病患者血糖水平的动态监测。但是，此类动态血糖产品功能单一，只能用于监测人体血糖。而和血糖相关的运动，饮食，用药等信息只能通过手动方式记录。中国实用新型专利“无线血糖计步仪”(实用新型专利号：ZL201220166396.3授权公告号：CN202568265U)公开了一种具有无线传输功能的血糖计步仪。是由电源模块经主控模块分别连接键盘模块和显示模块，主控模块分别连接血糖测量模块、记步模块无线传输模块和存储模块，电源模块为上述模块供电。记步与血糖监测数据同时记录，按照一天或一周时间间隔将数据无线发送到上位机进行存储与分析。同时监测血糖值与运动量，并且具有无线传输功能，不仅有利于使用者对血糖值的长期监测与跟踪，还可以通过分析血糖与运动量之间的关系，为糖尿病患者及其高危人群制定运动疗法，从而延缓或减少糖尿病及其并发症的发生。
上述现有技术方案虽然分别解决了血糖值与运动量监测的某些技术问题，但是，这些现有技术方案均采用按照预设的时间间隔执行血糖检测，其中的记步模块也仅仅是将计步器的功能简单集成到血糖仪中，用于实现佩戴者的运动量记录，并未体现两者在功能上的互相支持。
另一方面，低血糖昏迷是糖尿病治疗过程中最常见、也是最重要的并发症。低血糖昏迷是静脉血浆葡萄糖浓度低于2.8mmol/L(50mg/dl)时所导致的病人昏迷。随着糖尿病病人日趋增多及人口老龄化老年低血糖昏迷患者逐年增加，据某院急诊科5年来统计，急诊就诊的老年昏迷者占9％-12％，其中部分患者因就诊早而得及时治疗，另一部分患者却因发现和就诊不及时而延误治疗，导致不可逆脑损害甚至死亡。因此，低血糖昏迷必须进行紧急处理，急需一种能够满足糖尿病患者护理需要的可穿戴式智能设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种内置加速度传感器的动态血糖监测电路，能够在连续采集和记录人体血糖的同时，获取佩戴者的运动和睡眠信息，提供低血糖昏迷的识别与唤醒自救，并通过无线发送的方式将血糖监测数据发送给具有无线收发功能的智能手持设备或其他上位机终端，进行数据显示分析和远端报警求救服务。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种内置加速度传感器的动态血糖监测电路，由内置血糖传感器的血糖传感器组件和发射器组件连接组成；所述的发射器组件包括传感器激励模块，采样调理模块，ADC模块，无线SoC模块和闪存模块，所述的传感器激励模块连接到血糖传感器为其提供电压激励，血糖传感器输出的电流信号经采样调理模块转换为电压信号，通过ADC模块转换为数字信号传送到无线SoC模块，通过运算计算出血糖浓度值存储在闪存模块中，或者通过无线连接发送到外部接收终端，其特征在于：
所述的发射器组件还包括加速度传感器模块和马达唤醒报警模块；
所述的加速度传感器模块连接到无线SoC模块，所述的无线SoC模块通过加速度传感器模块采集加速度数据，经数据处理提取佩戴者的姿态测量特征和运动统计特征，获取人体的运动和睡眠信息；
所述的马达唤醒报警模块连接到无线SoC模块，当发现佩戴者存在低血糖昏迷风险时，所述的动态血糖监测电路通过马达唤醒报警模块启动唤醒自救，通过外部接收终端发送低糖昏迷求救信号。
本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的血糖传感器组件和发射器组件采用可分离结构，所述的发射器组件的所有电路部件采用生物相容性材料密封包装，密封包装外部留有连接部的触点V+，V-，S+，S-，用于连接血糖传感器组件；所述的血糖传感器组件和发射器组件通过连接部连接构成用于动态血糖监测的可佩带式血糖发射器。
本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的一种更好的技术方案，其特征在于所述的发射器组件还包括电池充电模块，锂电池和电源管理模块；所述的血糖传感器组件连接部的触点V’+和V’-之间连接有开关元件；当发射器组件与血糖传感器组件之间的连接部断开时，连接部的触点V+和V-构成发射器组件的充电输入端，可接入充电电压通过电池充电模块对锂电池进行充电；当发射器组件充电结束移开充电电压而未连接血糖传感器组件时，发射器组件的锂电池与电源管理模块内部断开，连接在电源管理模块供电输出端的各电路模块均处于失电状态；当需要进行血糖监测时，所述的血糖传感器组件内置的血糖传感器通过连接部的触点S+和S-连接到发射器组件，锂电池通过血糖传感器组件内部的开关元件连接到电源管理模块，发射器组件的各电路模块上电开始工作。
本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的一种改进的技术方案，其特征在于所述的开关元件为连接在所述连接部的触点V’+和V’-之间的PCB短路线。
本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的一种进一步改进的技术方案，其特征在于所述的开关元件为连接在所述连接部的触点V’+和V’-之间的触控开关，所述开关元件为负逻辑模式，当开关元件断开时血糖发射器上电工作；当开关元件闭合时血糖发射器失电停止工作，发射器保持断电状态；通过所述开关元件的闭合和重新断开，实现对无线SoC模块的上电复位操作。
本发明的另一个目的是提供一种用于上述动态血糖监测电路的动态血糖监测控制方法，所采用的技术方案是：
一种用于上述动态血糖监测电路的动态血糖监测控制方法，其特征在于包括以下步骤；
S100：动态血糖浓度检测数据的采集和预处理；
S200：人体姿态数据的采集和行为动作识别；
S300：低血糖昏迷的识别与唤醒自救和报警求救；
S400：血糖监测数据的无线发送。
本发明的动态血糖监测控制方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的步骤S100包括以下动作：
S110：血糖发射器上电初始化；
S120：血糖发射器内置的蓝牙BLE模块通过蓝牙BLE方式与手机APP终端建立数据通讯连接；
S130：启动血糖传感器，向血糖发射器写入当前时间，同步血糖采样周期；
S140：血糖发射器施加预定的电压激励到血糖传感器；
S150：血糖传感器进入极化等待时间；在极化完成后，手机APP终端将参比血糖写入到血糖传感器；
S160：血糖发射器开始采集血糖传感器中的电流信号，经采样调理模块调理后，通过ADC模块采样转换成数字信号传送到无线SoC模块，计算转换为表示血糖浓度的血糖值；
S170：内置的蓝牙BLE模块通过蓝牙方式将血糖值发送到手机APP终端。
本发明的动态血糖监测控制方法的一种更好的技术方案，其特征在于：
所述的步骤S200包括以下动作：
S210：血糖发射器通过加速度传感器读取三轴加速度检测数据；
S220：根据三轴加速度检测数据进行姿态分析和人体动作识别，将佩戴者姿态或动作状态发送到手机APP终端；
S230：若识别结果为步行或跑步状态，则采集并发送佩戴者运动数据到手机APP终端，所述的运动数据至少包括步行或跑步的步数；
S240：若识别结果为佩戴者跌倒事件，则通过手机APP终端发送跌倒报警求救信号到远端APP终端；
所述的步骤S300包括以下动作：
S310：若识别结果为昏迷或睡眠状态，则转步骤S320；否则返回步骤S210；
S320：若血糖监测结果为低血糖，则判定佩戴者存在低血糖昏迷风险，转步骤S330；否则返回步骤S210；
S330：通过血糖发射器内置的马达唤醒报警模块启动唤醒自救服务；
S340：若唤醒自救有效，则返回步骤S210；否则，通过手机APP终端发送低糖昏迷求救信号到远端APP终端。
本发明的动态血糖监测控制方法的一种改进的技术方案，其特征在于所述的步骤S400包括以下动作：
S410：血糖发射器判断连接状态，若蓝牙连接处于连接状态，转步骤S420否则返回等待血糖发射器和手机APP终端重新建立连接；由于此时血糖信号无法实时发送到手机APP终端，通常先将采集中的血糖值暂时存储在SOC的闪存模块中；
S420：手机APP终端首先查询并从闪存模块读取历史数据；
S430：若历史数据全部发送完成，则进入实时发送状态，血糖发射器将最新采集的血糖监测数据发送到手机APP终端。
本发明的有益效果是：
1、本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路及其控制方法，能够在连续采集和记录人体血糖的同时，通过三轴加速度传感器获取佩戴者的运动和睡眠信息，提供低血糖昏迷的识别与唤醒自救，并且通过无线发送的方式将血糖监测数据发送给具有无线收发功能的智能手持设备或其他外部接收终端，进行数据显示分析和远端报警求救服务。
2、本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路及其控制方法，将马达唤醒报警模块置于血糖发射器的发射器组件中，直接佩戴在人体上；当检测到危险血糖信号时，即使脱离了无线接收器，血糖发射器仍然可以通过马达唤醒报警模块直接发出人体可以感知的报警，提高了唤醒自救功能的可靠性。
3、本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路，血糖传感器组件和发射器组件采用可分离结构，将一次性使用的血糖传感器组件和可重复利用的发射器组件分开，发射器组件充电后可重复使用，可以大大节省成本，通过无线发送将血糖监测数据传送到手机APP终端，通过手机APP终端软件实现血糖监控和统计分析，可以省略了专用血糖监控终端的成本，进一步减轻了病人医疗负担。
附图说明
图1是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的电路框图；
图2是本发明的手机APP直接监控的动态血糖监测仪的结构示意图；
图3是手机APP直接监控的动态血糖监测仪的手机APP功能模块框图；
图4是用于本发明之内置加速度传感器的动态血糖监测电路的控制方法流程图；
图5是动态血糖浓度检测数据采集处理流程图；
图6是人体姿态检测及行为识别和唤醒救助的控制流程图；
图7是血糖监测数据无线发送的流程图；
图8是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的电池充电模块；
图9是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的电源管理模块；
图10是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的血糖采集电路；
图11是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的ADC模块；
图12是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的加速度传感器模块；
图13是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的马达唤醒报警模块；
图14是本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的无线SoC模块。
图中，100-血糖发射器，110-血糖传感器组件，120-发射器组件，111-开关元件，112-血糖传感器，113-连接部，121-传感器激励模块，122-采样调理模块，123-电池充电模块，124-锂电池，125-电源管理模块，126-闪存模块，127-马达唤醒报警模块，128-ADC模块，129-无线SoC模块，130-加速度传感器模块，200-手机APP终端，210-用户注册登入模块，220-血糖数据监控模块，230-事件输入模块，240-数据存储模块，250-血糖数据共享模块，260-血糖数据统计分析模块，270-护理救助服务模块，300-云端存储，400-远端APP终端。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。
本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的一个实施例如图1所示，所述的动态血糖监测电路由内置血糖传感器112的血糖传感器组件110和发射器组件120连接组成。所述的血糖传感器组件110和发射器组件130采用可分离结构，所述的发射器组件120的所有电路部件采用生物相容性材料密封包装，密封包装外部留有连接部113的触点V+，V-，S+，S-，用于连接血糖传感器组件110；所述的血糖传感器组件110通过连接部113对应的触点V’+，V’-，S’+，S’-连接到发射器组件120，构成本发明的手机APP直接监控的动态血糖监测仪的可佩带式血糖发射器100。本发明通过作为一次性使用耗材的血糖传感器组件110与作为可重复利用组件的发射器组件120分离，能够极大节省客户成本。图1中的V+，V-，S+，S-为发射器组件120一侧的连接部113的触点，V’+，V’-，S’+，S’-为连接部113与血糖传感器组件110对应连接的电气触点。
根据图1所示的实施例，所述的发射器组件120包括传感器激励模块121，采样调理模块122，ADC模块128，无线SoC模块129，闪存模块126；所述的发射器组件120还包括加速度传感器模块130和马达唤醒报警模块127。
所述的发射器组件120还包括电池充电模块123，锂电池124和电源管理模块125；所述的血糖传感器组件110的连接部触点V’+和V’-之间连接有开关元件111；当发射器组件120和血糖传感器组件110之间的连接部113断开连接时，连接部113的电气触点V+和V-构成发射器组件120的充电输入端，可接入5V充电电压，通过发射器组件120的电池充电模块123对锂电池124进行充电；
当发射器组件120的锂电池124充电完成后，移开5V充电电压，发射器组件120由于未与血糖传感器组件110相连接，锂电池124和电源管理模块125内部断开，连接在电源管理模块125供电输出端的各电路模块均处于失电状态。发射器组件120的这种连接方式能够实现发射器组件120自动断电，从而延长发射器组件120的待机时间，延长血糖发射器100产品的库存货架周期；
当需要进行血糖监测时，将血糖发射器100的血糖传感器组件110植入人体，血糖传感器组件110通过连接部113连接到发射器组件120上，锂电池124通过血糖传感器组件110内部的开关元件111连接到电源管理模块125，发射器组件120的各电路模块上电开始工作。
根据本发明的血糖传感器组件110的一个实施例，所述的开关元件111为连接在所述连接部113的触点V’+和V’-之间的PCB短路线。
根据本发明的血糖传感器组件110的另一个实施例，所述的开关元件111为连接在所述连接部113的触点V’+和V’-之间的接触开关，所述开关元件111工作在负逻辑模式：当开关元件111断开时，血糖发射器100上电工作；当开关元件闭合时，血糖发射100失电停止工作，发射器组件110保持断电状态；通过所述开关元件111的闭合和重新断开，能够实现对无线SoC模块129的上电复位操作。在本实施例中，所述的发射器组件120配有内设短路线的触点保护盖，当所述的触点保护盖封闭发射器组件120的连接部113时，所述的短路线将触点V+和V-短接，使发射器组件120保持断电状态，从而延长发射器组件120的待机时间，延长血糖发射器100产品的库存货架周期。
所述的无线SoC模块129发送指令给传感器激励模块121，使其对传感器施加合适的电压，血糖传感器组件110中的血糖传感器112开始工作，血糖传感器112产生微弱的电流信号，这个电流信号反映了人体血糖水平。
血糖传感器112产生的电流信号经采样调理模块122转换成电压信号，经滤波，送至ADC模块128电路模数转换后，转换成数字信号传送给主控电路无线SoC模块129，通过运算计算出人体血糖浓度值，存储在闪存模块126中，或者通过无线连接实时发送到手机APP终端200。
所述电池充电模块123的一个实施例如图8所示，其中J1和J2之间为可充电锂电池124。U1为充电管理芯片，优选BQ24041，选择电阻R18的阻值设定电池充电额定电流。选择电阻R21的阻值设定电池充电截止电流，选择R22设置充电的最大电流限幅。R23下拉电阻，使能充电芯片。/SHDN信号用于电源管理电路的开通关断，具体逻辑是，当V+，V-短接时，/SHDN通过R4和D1下拉至低电平，关断系统供电；充电电源接V+，V-或悬空时，/SHDN输出通过R1和R4上拉至高电压，信号送至电源管理电路，开通系统供电。当充电中时，CHG_PG输出信号为高，CHG输出信号为低。当充电完成时CHG输出高电平；CHG_PG为高时，表示未接入充电电源。通过CHG_PG信号和CHG信号状态，可以判断发射器的工作状态和充电状态，这些状态送到SOC运算，然后通过SOC上连的呼吸灯进行亮，灭，闪烁来指示相应状态。
所述电源管理模块125的一个实施例如图9所示：锂电池124的额定输出电压为3.7V左右，但是无线SOC的供电电源和运放的供电电源为3V，且传感器激励电压的参考电压为1.25V。所以电源管理模块125的作用是通过电源芯片U2(优选UM1560DB)将3.7V锂电池输出降压到3V，并利用精密参考电源芯片U3(优选REF3312)生成一个精准的1.25V参考电压给传感器激励电路。由于电路存在模拟部分和数字部分。为了提高采样精度和抗扰性能，电源管理模块125的PCB采用模拟地/电源和数字地/电源隔离的措施，采用电感L1，L2，L3把隔离后的数字部分和模拟部分连接起来，C2，C3，C4，C5为电源滤波电容。
根据图10所示的实施例，本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的血糖采集电路包括传感器激励模块121和采样调理模块122：血糖传感器112是基于电化学原理工作的，正常工作时，需要给传感器正电极S+施加不同档位的电压激励，其中，Q2，R10，R12组成电压档位选择电路。Q2的门极V_SEL连到SoC芯片的IO引脚，由单片机来选择电压档位。Q2导通时，R10不参加运放电路运算，产生电压V1到传感器正极S+。Q2不导通时，R10将参与运放电路运算，S+会产生电压V2到传感器正极S+。如果还需要更多等级的电压，可以再增加一级电压档位选择电路。：血糖传感器112输出的信号为电流信号，需要经采样调理模块122处理，才能生成直接用于ADC模块128的输入电压信号。由于血糖传感器112的电流级别很微弱，为nA级别，因此采用电流/电压运放电路对信号进行调理。图中R5是反馈电阻，C7是反馈电容，C7用于抵消输入电容的影响，提高响应时间，同时也与R5一起提供一定的时间常数。U4应选用低偏置电流的精密运放，U4优选TSV712，其中R5优选1M～2M欧精密电阻，考虑到传感器信号所需带宽不高，C7优选10nF～100nF。电流信号经调理电路转换成电压信号后，输出ADC_GLU连到ADC电路进行模数转换。根据运放的虚短原理，运放的Pin5接1.25V电压，相当于传感器负极S-连接到参考电位1.25V上。
所述ADC模块128的一个实施例如图11所示：为了提高AD采样精度，本实施例采用一片专用的差分输入高分辨率ADC转换芯片，优选ADS1220，采样调理电路的输出ADC_GLU和传感器负极S-的参考电压1.25V作为ADC两个差分输入，这种方式可以有效降低采样噪声，提高采样结果的可靠性。ADS1220的结果通过SPI的方式输出到SOC主控电路进行运算。R14，R16，C22，C27，C28组成信号滤波电路，可有效滤除采样信号的共模和差模噪声。C20和C21为电源滤波电容。根据本发明的另一个实施例，所述的ADC模块128采用无线SoC模块129内置的ADC功能模块。
所述的加速度传感器模块130连接到无线SoC模块129，无线SoC模块129通过加速度传感器模块130检测三维加速度信号，采集血糖发射器100佩戴者的空间加速度数据，经数据处理提取姿态测量特征和运动统计特征，获取人体的运动和睡眠信息；通过基于姿态测量特征的跌倒判断，在人体前后、侧向跌倒和跌倒后迅速站起的情况下，能够及时发出跌倒报警求救信号，并将相关信息记录在闪存模块126中，或者实时发送给手机APP终端200。考虑到噪声影响和跌倒检测算法对检测正确率的高要求，还可以利用Kalman滤波算法来提高算法精确度。
加速度传感器模块130的一个实施例如图12所示：本示例中采用三轴加速度传感器U7作为加速度检测元件，优选型号LSH3DH，三轴加速度传感器能够在预先不知道物体运动方向的场合下，通过检测三维加速度信号测量物体的空间加速度，从而全面准确反映物体的运动性质，例如，通过对采集到的空间加速度数据的处理提取姿态测量特征和运动统计特征，包括标准差、阈值、偏度、峰度等，计算识别佩戴者的站立、坐、卧姿态和行走、跑、跳动作，获取人体的运动和睡眠信息。加速度传感器和无线SOC电路的数据通信接口支持SPI或者I2C接口，本实施例选择SPI接口，因为SPI的速率远高于I2C。C29和C30为电源滤波电容。
根据图1所示的本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路的实施例，所述发射器组件120还包括马达唤醒报警模块127；所述的马达唤醒报警模块127连接到无线SoC模块129，当发现佩戴者存在低血糖昏迷风险时，所述的动态血糖监测电路通过马达唤醒报警模块127启动唤醒自救，通过外部接收终端发送低糖昏迷求救信号。
所述马达唤醒报警模块127的一个实施例如图13所示：MOS管输入端的下拉电阻R26用于保证在重启瞬间马达保持静止，因为芯片上电后引脚为高电平，MOS处于导通状态，从而使马达存在短暂的震动。M+，M-接偏心振动马达。引脚Motor连接到无线SoC模块129的对应引脚。D3为马达Q3断开时的续流二极管。
糖尿病患者在夜间发生低血糖是十分危险的。尤其是患者熟睡后，由低血糖引起的低血糖昏迷不能及时发现，病人无力自救或向别人求救，可能会延误抢救时机甚至会危及生命。现有带有报警功能的血糖仪通常将报警电路置于无线接收器中，但是由于无线接收器和血糖发射器之间的连接可能断开，此时即使血糖发射器检测到危险血糖信号，该血糖数据会因为连接断开不能及时发送给无线接收器；无线接收器并不能知道病人当前处于危险血糖状态中，因而不能作出报警。本发明的内置加速度传感器的动态血糖监测电路，将马达唤醒报警模块127置于血糖发射器100的发射器组件120中，直接佩戴在人体上；当检测到危险血糖信号时，即使脱离了无线接收器，血糖发射器100仍然可以通过马达唤醒报警模块127直接发出人体可以感知的报警。
本发明的技术方案根据睡眠状态采取渐进式唤醒方式，可以极大改善用户体验，避免病人因为现有报警功能经常直接将其从睡眠中唤醒产生不良情绪，进而会关闭夜间低血糖报警功能而产生潜在风险。
根据图14所示的实施例，所述的无线SoC模块129集成了微处理器cotex-M0和蓝牙低能耗模块(蓝牙BLE模块)。Y2，C12，C14组成低频时钟源，Y1，C10，C11组成高频时钟源。Pin19～Pin23为SOC和ADC电路的数据通讯接口，Pin8～Pin11，Pin25，Pin26为SOC与加速度传感器模块130的数据通讯接口。Pin4用于传感器激励模块121的电压档位选择。Pin5上串接了R17和D2，作为整个系统的呼吸灯，实现血糖发射器100简单状态的指示。Pin6，Pin7为电池状态的检测，可检测出电池处于充电中，充电满还是未接入充电电源等状态。TP1～TP4为程序烧写和仿真输入口。L4，L5，L6，C17，C18，C19，C26为巴伦电路，同时起到天线阻抗匹配作用。E1为天线。R13和R15经过分压连到SOC的AD引脚Pin48，用于电池电量的检测。
虽然本实施例中无线SoC模块内置的无线收发单元优选为蓝牙BLE模块，实际上，无线收发单元也可以采用zigbee，wifi，或者是基于免授权使用的ISM433/868/915Mhz频段通信；也可以采用NFC/RFID类似的近场通信方式。
本发明的技术方案还可以利用加速度传感器模块130提供计步功能及衍生的能量消耗功能，并且将其应用到血糖控制中去。例如，对某一段时间进行统计，统计该段时间病人的步数和能量消耗数对血糖变化量的关系，挖掘出病人自身的步数和血糖变化量的规律。如果当前血糖偏高，病人知道需要多少步数才能将血糖降到安全范围。
图2是本发明的手机APP直接监控的动态血糖监测仪的一个实施例，包括一个血糖发射器100，作为动态血糖监测外部终端的至少一个手机APP终端200，以及通过手机APP终端200连接的云端存储300；
所述的血糖发射器100采用上述动态血糖监测电路，包括血糖传感器112，传感器激励模块121，采样调理模块122，ADC模块128，无线SoC模块129，以及加速度传感器模块130和马达唤醒报警模块127；所述的传感器激励模块121施加激励电压到血糖传感器112上；所述的采样调理模块122将血糖传感器112的电流信号调理成与ADC模块128匹配的电压信号；ADC模块128将调理后的电压信号转换成数字信号后送到发射器无线SoC模块129的主控芯片，主控芯片根据采样转换的数字信号计算出血糖浓度，通过集成在无线SoC模块129中的蓝牙BLE模块发送到手机APP终端200；所述的加速度传感器模块130连接到无线SoC模块129，获取人体的运动和睡眠信息，实现低血糖昏迷的识别和唤醒自救与报警求救功能；
所述的手机APP终端200通过蓝牙模式连接到血糖发射器100，实现血糖浓度的动态监测；所述的手机APP终端200通过移动通讯网络连接到云端存储300；
所述的云端存储300用来存储血糖发射器采集的血糖数据，并且通过向授权用户推送实现血糖监测数据的网络共享。
根据图2所示的本发明的手机APP直接监控的动态血糖监测仪的实施例，还包括作为动态血糖监测外部终端的至少一个远端APP终端400；所述的远端APP终端400至少包括血糖数据监控模块、血糖数据统计分析模块和护理救助报警模块；当手机APP终端200授权给远端APP终端400后，远端APP终端400接收到血糖发射器100通过手机APP终端200上传的数据，实现血糖发射器的异地监测和统计分析；所述的护理救助报警模块接收手机APP终端200发出的护理救助报警信息，实现低血糖昏迷的远端护理救助报警服务。所述的远端APP终端400包括佩戴者的家庭成员或医护人员的手机、平板电脑或者桌面电脑。
根据本发明的手机APP直接监控的动态血糖监测仪的一个实施，如图3所示，所述的手机APP终端200包括以下功能模块：用户注册登入模块210，血糖数据监控模块220，事件输入模块230，数据存储模块240，血糖数据共享模块250，血糖数据统计分析模块260，护理救助服务模块270；
所述的用户注册登入模块210用于该系统用户帐号的管理和用户数据授权协议；所述的血糖数据监控模块220用于控制血糖发射器100的动作，并且接收血糖发射器100发送的血糖浓度数据，实时显示血糖浓度数据；
所述的事件输入模块230支持文字输入和语音识别输入，能够多维度记录病人的生活事件，为医生诊断提供诊疗信息，所述的生活事件包括运动锻炼，用药，饮食和起居信息；
所述的数据存储模块240记录血糖监测历史数据和所述的生活事件，用于了解对血糖水平有利的生活习惯；
所述的血糖数据共享模块250通过云端存储300将血糖数据实时推送给家庭成员或医护人员，实现对佩戴者动态血糖的远程监测；
所述的血糖数据统计分析模块260用于统计血糖历史数据，获取血糖监测过程中的血糖变化的统计规律；
所述的护理救助服务模块270用于接收血糖发射器100发送的跌倒报警求救信号和低糖昏迷求救信号，向远端APP终端400发送护理报警求救信息。
图4是用于上述内置加速度传感器的动态血糖监测电路的控制方法的流程图，包括以下步骤；
S100：动态血糖浓度检测数据的采集和预处理；
S200：人体姿态数据的采集和行为动作识别；
S300：低血糖昏迷的识别与唤醒自救和报警求救；
S400：血糖监测数据的无线发送。
根据图5所示的动态血糖浓度检测数据采集处理流程图，所述的步骤S100包括以下动作：
S110：血糖发射器上电初始化；
S120：血糖发射器内置的蓝牙BLE模块通过蓝牙BLE方式与手机APP终端建立数据通讯连接；
S130：启动血糖传感器，向血糖发射器写入当前时间，同步血糖采样周期；
S140：血糖发射器施加预定的电压激励到血糖传感器；
S150：血糖传感器进入极化等待时间；在极化完成后，手机APP终端200将参比血糖写入到血糖传感器；
S160：血糖发射器开始采集血糖传感器中的电流信号，经采样调理模块调理后，通过ADC模块采样转换成数字信号传送到无线SoC模块，计算转换为表示血糖浓度的血糖值；
S170：内置的蓝牙BLE模块通过蓝牙方式将血糖值发送到手机APP终端。
根据图6所示的动态血糖监测电路的控制方法的实施例，所述的步骤S200包括以下动作：
S210：血糖发射器通过加速度传感器读取三轴加速度检测数据；
S220：根据三轴加速度检测数据进行姿态分析和人体动作识别，将佩戴者姿态或动作状态发送到手机APP终端；
S230：若识别结果为步行或跑步状态，则采集并发送佩戴者运动数据到手机APP终端，所述的运动数据至少包括步行或跑步的步数；
S240：若识别结果为佩戴者跌倒事件，则通过手机APP终端发送跌倒报警求救信号到远端APP终端；
所述的步骤S300包括以下动作：
S310：若识别结果为昏迷或睡眠状态，则转步骤S320；否则返回步骤S210；
S320：若血糖监测结果为低血糖，则判定佩戴者存在低血糖昏迷风险，转步骤S330；否则返回步骤S210；
S330：通过血糖发射器内置的马达唤醒报警模块启动唤醒自救服务；
S340：若唤醒自救有效，则返回步骤S210；否则，通过手机APP终端发送低糖昏迷求救信号到远端APP终端。
根据图7所示的实施例，血糖监测数据的无线发送采用蓝牙模式。由于蓝牙信号减弱丢失或者软件需求的原因，在正常血糖采集过程中，血糖发射器100内置的蓝牙发射模块和手机APP终端200可能处于连接状态或断开状态。因此，血糖监测数据通过两种方式发送给手机APP终端200。所述的步骤S400包括以下动作：
S410：血糖发射器判断连接状态，若蓝牙连接处于连接状态，转步骤S420否则返回等待血糖发射器100和手机APP终端200重新建立连接；由于此时血糖信号无法实时发送到手机APP终端200，通常先将采集中的血糖值暂时存储在SOC的闪存模块126中；
S420：手机APP终端首先查询并从闪存模块126读取历史数据；
S430：若历史数据全部发送完成，则进入实时发送状态，血糖发射器100将最新采集的血糖监测数据发送到手机APP终端。
手机APP终端200接收到发射器的血糖浓度值后，实时显示在手机上，同时数据发送到云端存储300。当血糖浓度值采样到一定数量以后，APP用户可以选择用连续图谱的方式显示所以历史监测值。
当用户发生生活事件的时候，用户可以直接采用文字输入或语音方式将该生活事件录入手机APP终端200，所述的生活事件包括饮食，锻炼，用药和血糖水平有关的生活事件。手机APP终端200可以以事件录入的时间点为基准，显示事件前后3～5小时的血糖图谱，用于判断生活事件对血糖浓度的影响。并且每个生活事件对应的连续血糖图谱可以进行叠加，以作对比观察。
监测完成后，手机APP终端200向血糖发射器100发送结束监测的命令，血糖发射器100停止工作，用户可以将血糖发射器100从人体上取下，或者断开发射器组件120与血糖传感器组件110之间的连接部113，将发射器组件120从人体上取下，结束整个血糖监测过程。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种内置加速度传感器的动态血糖监测电路，由内置血糖传感器的血糖传感器组件和发射器组件连接组成；所述的发射器组件包括传感器激励模块，采样调理模块，ADC模块，无线SoC模块和闪存模块，所述的传感器激励模块连接到血糖传感器为其提供电压激励，血糖传感器输出的电流信号经采样调理模块转换为电压信号，通过ADC模块转换为数字信号传送到无线SoC模块，通过运算计算出血糖浓度值存储在闪存模块中，或者通过无线连接发送到外部接收终端，其特征在于：
所述的血糖传感器组件和发射器组件采用可分离结构，通过将作为一次性使用耗材的血糖传感器组件与作为可重复利用组件的发射器组件分离，节省客户成本；
所述的发射器组件的所有电路部件采用生物相容性材料密封包装，密封包装外部留有连接部的触点V+，V-，S+，S-，用于连接血糖传感器组件；所述的血糖传感器组件和发射器组件通过连接部连接，构成用于动态血糖监测的可佩带式血糖发射器；
所述的发射器组件还包括电池充电模块，锂电池和电源管理模块；所述的血糖传感器组件连接部的触点V’+和V’-之间连接有开关元件；当发射器组件与血糖传感器组件之间的连接部断开时，连接部的触点V+和V-构成发射器组件的充电输入端，可接入充电电压通过电池充电模块对锂电池进行充电；当发射器组件充电结束移开充电电压而未连接血糖传感器组件时，发射器组件的锂电池与电源管理模块内部断开，连接在电源管理模块供电输出端的各电路模块均处于失电状态；当需要进行血糖监测时，所述的血糖传感器组件内置的血糖传感器通过连接部的触点S+和S-连接到发射器组件，锂电池通过血糖传感器组件内部的开关元件连接到电源管理模块，发射器组件的各电路模块上电开始工作；
所述的开关元件为连接在所述连接部的触点V’+和V’-之间的PCB短路线；
或者，所述的开关元件为连接在所述连接部的触点V’+和V’-之间的接触开关，所述开关元件工作在负逻辑模式：当开关元件断开时，血糖发射器上电工作；当开关元件闭合时，血糖发射器失电停止工作，发射器保持断电状态；通过所述开关元件的闭合和重新断开，实现对无线SoC模块的上电复位操作。
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