CN103499621A - 无创血糖监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无创血糖监测仪，具有：唾糖浓度获取装置和处理主机；唾糖浓度获取装置具有：样品采集部，电化学反应槽，电信号传输导线；电化学反应槽外周围设有绝缘层；处理主机包括：信号处理单元，处理器，存储单元，带有控制与输入功能的显示单元；在显示单元中输入食品种类，进食数量和进食时间，处理器根据饮食数据库中记载的各类食品所含糖分，计算出进食的总含糖量，并根据进餐时间与上述步骤中获得的血糖值，检测时间段做比较得出综合血糖指数，将该指数显示在显示单元上。该监测仪具有通过触摸屏的使用，使病人与检测仪主机互动，同时根据自身内建的数据库，固定出直观的血糖参数，根据该参数患者可直观的了解自身的血糖状况。

Description

无创血糖监测仪

技术领域

本发明涉及一种血糖检测仪，尤其涉及一种无创血糖检测仪。

背景技术

随着现代人类劳动强度显著下降和饮食习惯的改变，及人口老龄化的加剧，糖尿病的发病率迅速上升，糖尿病及其并发症所造成的影响己成为世界各国均须面对的严重的公共卫生问题之一。越来越多的糖尿病患者需要每天多次的对体内血糖进行定时或者依身体情况随时监测，一般患者每天需要检测5-6次血糖，而现市场上所售的血糖仪大多为有创的，需要扎针取血，一年就会造成2000次左右的针刺伤害，如此多的创口，不仅给患者带来很大不便，使患者遭受痛苦，而且还有可能引起伤口感染，不利于血糖的频繁检测。血糖无创检测成为国内外血糖检测研究的热点。

针对有创血糖检测的严重缺陷，人们开始将注意力转移至高效，便捷的无创血糖检测上。现在已经问世了很多的无创检测方法，主要是通过扫描人体皮肤、皮下组织液或者血液等。但是，由于人体内干扰因素很多，血糖也没有单一、特异的吸收峰，使得光学方法检测准确度及灵敏度都不甚理想。

现在已经出现多种通过检验唾糖来间接测量血糖的方法和装置，然而都存在唾液获取不便和获取到的唾液含有较多气泡的问题。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种无创血糖监测仪，其特征在于具有：唾糖浓度获取装置和处理主机；

所述唾糖浓度获取装置具有：

由聚氨基甲酸乙酯泡沫构成用于采集唾液样品的样品采集部；

填充有核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶，用于使样品采集部采集的唾液样品进行电化学反应的电化学反应槽；

连接在电化学反应槽上，用于将电化学反应槽内产生的电流传导到主机上的电信号传输导线；

所述样品采集部固定在电化学反应槽上；

所述电化学反应槽外周围设有绝缘层；

所述样品采集部与人体上下牙齿排布相配合的轮廓，包括：在外侧贴合牙齿的外壁、在内侧贴合牙齿的内壁、连接所述外壁和内壁的连接槽，固定在连接槽上表面的多个导电柱；

所述外壁、内壁和连接槽分别具有拱形的端部和两个尾部，端部与门齿贴合，两个尾部分别与臼齿贴合；

使用时，上下牙齿咬合，所述的连接槽位于上下牙齿之间，外壁和内壁分别贴合牙齿的内外侧，多个导电柱通电，刺激唾液腺分泌唾液；

所述连接槽具有斜度：所述连接槽两个尾部的厚度大于端部的厚度；

分泌的唾液由牙齿进入连接槽后，在连接槽的端部汇集；

所述电化学反应槽，与所述外壁连接；所述外壁具有供唾液通过进入电化学反应槽的缺口；在连接槽端部汇集的唾液通过该缺口进入电化学反应槽；

所述电化学反应槽内部具有承载与唾液反应物质的薄片，所述薄片和支持所述薄片的螺旋弹簧；所述薄片固定在螺旋弹簧的缝隙中；

唾液进入所述的电化学反应槽中与所述薄片上承载的物质进行反应；

所述处理主机包括：

将所述唾糖浓度获取装置获取的理化信号转换为电信号的信号处理单元；

接收并处理所述信号处理单元所发出的电信号，测算当前血糖值的处理器；

预存储有带有血糖安全阈值的患者个人血糖数据库，健康血糖数据库和饮食数据库的存储单元；以及

带有控制与输入功能的显示单元；

所述处理器将处理所得的血糖值显示在显示单元上，将该血糖值与存储单元中个人血糖数据库记载的以前时段的多个血糖值相联系，绘制个人血糖曲线，同时处理器调用健康血糖数据库中相应时段的血糖数据，绘制参考血糖曲线，将所述血糖值，血糖曲线和参考血糖曲线显示在显示单元上，同时更新存储单元中各数据库的相关参数；

在显示单元中输入食品种类，进食数量和进食时间，处理器根据饮食数据库中记载的各类食品所含糖分，计算出进食的总含糖量，并根据进餐时间与上述步骤中获得的血糖值，检测时间段做比较得出综合血糖指数，并将该指数显示在显示单元上。

所述电化学反应槽内填充的核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶包裹在玻璃纳米微球上。所述纳米微球固定在所述的薄片上。

所述电化学反应槽内的核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶或包裹有核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶的玻璃纳米微球溶解在pH值7.4的phosphate-buffered saline缓冲液中。

还包括用于监测样品采集部采集的唾液是否达到采集量的阈值警报单元；所述阈值警报单元包括：设定在样品采集部周围，对样品采集部的湿度进行检测的湿度传感器；

连接湿度传感器，将湿度传感器检测到的湿度值同设定的阈值进行比较，当湿度值达到设定阈值后发出报警信号的单片机；

连接单片机，对单片机发出的报警信号进行相应的报警单元；

连接在湿度传感器、单片机和报警单元构成的回路上，对电路的开启或关闭进行控制的开关。

还具有：报警单元，所述个人血糖数据库内设定有综合血糖指数的正常范围阈值，当处理器检测到所述血糖指数超出阈值时，在显示单元上显示报警信息，同时控制报警单元报警。

所述处理主机还具有与所述处理器相连的无线接口。

本发明所述无创血糖监测仪的优点在于：通过触摸屏的使用，可以使病人与检测仪主机互动，同时根据自身内建的数据库，固定出直观的血糖参数，根据该参数患者可直观的了解自身的血糖状况。另外，该装置还具有结构简单，便于生产，而且成本低廉适于广泛推广。

附图说明

图1为本发明的结构框图

图2为本发明显示单元的示意图I

图3为本发明显示单元的示意图II

图4为本发明的唾糖浓度获取装置的示意图

图5为本发明的唾糖浓度获取装置控制机构的结构框图

图6为本发明样品采集部的结构示意图

图7为本发明样品采集部的侧视图

图中：1.样品采集部、2.电化学反应槽、3.电信号传输导线、4.阈值警报单元、401.湿度传感器、402.单片机、403.报警单元、404.开关、5.信号处理单元、6.处理器、7.存储单元、8.显示单元、9.显示单元、13.外壁、14.内壁、12.连接槽、11.导电柱、21.薄片、22.螺旋弹簧、23.缺口。

具体实施方式

图1为本发明的结构框图，图4为本发明的唾糖浓度获取装置的示意图，图5为本发明的唾糖浓度获取装置控制机构的结构框图，由图1,4,5所示一种无创血糖监测仪主要具有用于获取唾液含糖量的唾糖浓度获取装置和处理主机；

优选的如图4所示本发明所述的唾糖浓度获取装置，包括：由聚氨基甲酸乙酯泡沫构成用于采集唾液样品的样品采集部1（本发明采用Soft PU foam，是因为Soft PU foam具有良好的生物兼容性和高速高效吸收性）；填充有核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶（本发明采用核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶，因葡萄糖脱氢酶具有抗氧化，对于葡萄糖选择性高的特点，避免了因麦芽糖、半乳糖和木糖的干扰而引起的假阳性反应。），用于使样品采集部1采集的唾液样品进行电化学反应的电化学反应槽2；连接在电化学反应槽2上，用于将电化学反应槽2内产生的电流传导到主机上的电信号传输导线3，主机可采用库伦电量法，即反应产生全部电流均纳入计算，保障低葡萄糖样本仍能被准确检测，并通过相关函数计算将唾糖浓度和血糖浓度反映给使用者；所述样品采集部1固定在电化学反应槽2上；所述电化学反应槽2外周围设有绝缘层201，保障所有反应电流均被上传捕捉；所述电化学反应槽2内填充的核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶包裹在玻璃纳米微球上（纳米微球直径约为5-50nm），这样能增加了反应面积和葡萄糖反应效率；所述电化学反应槽2内的核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶或包裹有核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶的玻璃纳米微球溶解在pH值7.4的phosphate-buffered saline缓冲液中。

实验证明，通过电刺激人体的唾液腺可以加快唾液的分泌，传统的获取唾液的方式，要么过程十分繁琐，需要棉球吸取足够唾液，然后挤干棉球，过程繁琐，而且挤出的唾液溶液被棉球污染；要么收集的唾液会含有一定的气泡。

为了方便获取纯净的唾液，作为优选的实施例，采用类似牙套或牙托等的结构收集唾液：所述样品采集部1与人体上下牙齿排布相配合的轮廓，包括：在外侧贴合牙齿的外壁13、在内侧贴合牙齿的内壁14、连接所述外壁13和内壁14的连接槽12，固定在连接槽12上表面的多个导电柱11。

所述外壁13、内壁14和连接槽12分别具有拱形的端部和两个尾部，端部与门齿贴合，尾部分别与臼齿贴合；

使用时，上下牙齿咬合，所述的连接槽12位于上下牙齿之间，外壁13和内壁14分别贴合牙齿的内外侧，多个导电柱11通电，刺激唾液腺分泌唾液；

所述连接槽12具有斜度：所述连接槽12两个尾部的厚度大于端部的厚度。

分泌的唾液由牙齿进入连接槽12后，在连接槽12的端部汇集；所述电化学反应槽2，与所述外壁13连接；所述外壁13具有供唾液通过进入电化学反应槽2的缺口23；在连接槽12端部汇集的唾液通过该缺口进入电化学反应槽2；所述电化学反应槽2内部具有承载与唾液反应物质的薄片21，所述薄片21和支持所述薄片的螺旋弹簧22；所述薄片21固定在螺旋弹簧22的缝隙中；唾液进入所述的电化学反应槽2中与所述薄片21上承载的物质进行反应。

采用螺旋弹簧可以将载有唾液反应物质的薄片21固定在特定的高度，在唾液到达高度时，与物质进行反应发出电子，电子被电信号传输导线3接收。

螺旋弹簧本身可以作为放电电极，作为一个较佳的实施方式，可以采用葡萄糖脱氢酶型电极参与反应。当唾液液面超过特定高度时，即可进行反应，省却了控制唾液量的装置。

因采集唾液的量和检测的结果有着直接的关系如同一人同一阶段100微升唾液的样品产生的电流量是固定的，因此为更加精确的获取检测结果，当样品采集部采集到规定量唾液样品后，必须有相应的提示，提示采集样品的量足够。因此该装置如图5所示该装置还包括用于监测样品采集部1采集的唾液是否达到采集量的阈值警报单元4；所述阈值警报单元4包括：设定在样品采集部1周围，对样品采集部1的湿度进行检测的湿度传感器401根据采集部吸水度及唾液的溶解度，同规格的采集装置相应的位置在采集量相同的情况下其湿度相同的原理，而采用湿度传感器，本实施例采用电容性湿度传感器；根据不同型号的样品采集部1将传感器设定在相应的位置，这个过程需要参数调试，调试过程即为采集量同传导的信号向匹配的过程，为本领域公知技术，这里不进行详细说明；连接湿度传感器401，将湿度传感器401检测到的湿度值同设定的阈值进行比较，当湿度值达到设定阈值后发出报警信号的单片机402；连接单片机402，对单片机402发出的报警信号进行相应的报警单元403，所述报警单元403可以为声音报警也可为发光报警，或者同时具有声光报警的功能；连接在湿度传感器401、单片机402和报警单元403构成的回路上，对电路的开启或关闭进行控制的开关404。

优选的，如图1所示的处理主机包括：将所述唾糖浓度获取装置获取的理化信号转换为电信号的信号处理单元5，由于唾液糖溶液的导电性与唾糖浓度具有一定的关系，作为一个较佳的实施方式，所述信号处理单元5主要将所述糖溶液中得库伦电转换为处理器6所能识别的电信号。

由于处理器6需要承担信号转化处理，数据库调用修改、图像界面显示和触摸控制等工作，承担的任务重，通行的数据流量大，故一般单片机不能胜任，优选的，，这里选择国产的ARM Cortex A8架构处理器“瑞芯微2918”，作为上一代精简指令集处理器，具有足够强大的运算处理，同时配套开发技术成熟，成本又不会像新一代ARM Cortex A9双核处理器价格那样高不可攀。

由于需要存储大量的患者的血糖数据，正常的比照血糖数据库，以及载有饮食数据库，存储量比较大，故选择市面上流行的microSD卡，即手机卡作为存储单元7的存储介质。同时，所述血糖数据库中还存储有患者主治医生设定的血糖安全阈值，当测定的患者血糖值超过此阈值时，处理器6会在显示单元8显示报警信息，并通过与处理器6直接相连的报警单元9与无线传输接口发出报警信号。

优选的，选择带有控制与输入功能的触摸屏作为显示单元8，这样可以将整个主机做成与手机大小类似的体积，以方便携带。

在具体使用时，首先患者通过显示单元8输入饮食信息，包括饮食种类数量，处理器6接受到此类信息的后，调用存储单元7中饮食数据库记载的数据，经过计算即可得出通过饮食摄入的糖分信息，包含：饮食的糖的摄入量和时间。同时，处理器6获取信号处理单元5传输的电信号，转化成相应的血糖值，并将所得的血糖值显示在显示单元8上，将该血糖值与存储单元7中个人血糖数据库记载的以前时段的多个血糖值相联系，绘制个人血糖曲线，同时处理器调用健康血糖数据库中相应时段的血糖数据，绘制参考血糖曲线，将所述血糖值，血糖曲线和参考血糖曲线显示在显示单元8上，同时更新存储单元7中各数据库的相关参数。

根据上次饮食的糖的摄入量和时间，与测得的血糖值一起通过比对得出一个相对，自行固定的血糖指数，取值1-100，90-100为良好状态，此时患者可不采取任何降糖措施，比如静脉注射胰岛素等；70-90为需要服药状态，患者照医嘱正常服降糖药即可。70以下即为危险状态，提醒患者立即就医以及向患者家属发送信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无创血糖监测仪，其特征在于具有：唾糖浓度获取装置和处理主机；

所述唾糖浓度获取装置具有：

由聚氨基甲酸乙酯泡沫构成用于采集唾液样品的样品采集部（1）；

填充有核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶，用于使样品采集部（1）采集的唾液样品进行电化学反应的电化学反应槽（2）；

连接在电化学反应槽（2）上，用于将电化学反应槽（2）内产生的电流传导到主机上的电信号传输导线（3）；

所述样品采集部（1）固定在电化学反应槽（2）上；

所述电化学反应槽（2）外周围设有绝缘层（201）；

所述样品采集部（1）具有与人体上下牙齿相配合的轮廓，包括：贴合牙齿外侧的外壁（13）、贴合牙齿内侧的内壁（14）、连接所述外壁（13）和内壁（14）的连接槽（12），固定在连接槽（12）上表面的多个导电柱（11）；

所述外壁（13）、内壁（14）和连接槽（12）分别具有拱形的端部和两个尾部，端部与门齿贴合，所述的尾部分别与臼齿贴合；

使用时，上下牙齿咬合，所述的连接槽（12）位于上下牙齿之间，外壁（13）和内壁（14）分别贴合牙齿的内外侧，多个导电柱（11）通电，刺激唾液腺分泌唾液；

所述连接槽（12）具有斜度：所述连接槽（12）的两个尾部的厚度大于端部的厚度；

分泌的唾液经由牙齿进入连接槽（12）后，在连接槽（12）的端部汇集；

所述电化学反应槽（2），与所述外壁（13）连接；所述外壁（13）具有供唾液通过进入电化学反应槽（2）的缺口（23）；在连接槽（12）端部汇集的唾液通过该缺口进入电化学反应槽（2）；

所述电化学反应槽（2）内部具有承载与唾液反应物质的薄片（21）和支持所述薄片的螺旋弹簧（22）；所述薄片（21）固定在螺旋弹簧（22）的缝隙中；

唾液进入所述的电化学反应槽（2）中与所述薄片（21）上承载的物质进行反应；

所述处理主机包括：

将所述唾糖浓度获取装置获取的理化信号转换为电信号的信号处理单元（5）；

接收并处理所述信号处理单元（5）所发出的电信号，测算当前血糖值的处理器（6）；

预存储有带有血糖安全阈值的患者个人血糖数据库，健康血糖数据库和饮食数据库的存储单元（7）；以及

带有控制与输入功能的显示单元（8）；

所述处理器（6）将处理所得的血糖值显示在显示单元（8）上，将该血糖值与存储单元（7）中个人血糖数据库记载的以前时段的多个血糖值相联系，绘制个人血糖曲线，同时处理器调用健康血糖数据库中相应时段的血糖数据，绘制参考血糖曲线，将所述血糖值，血糖曲线和参考血糖曲线显示在显示单元（8）上，同时更新存储单元（7）中各数据库的相关参数；

在显示单元（8）中输入食品种类，进食数量和进食时间，处理器（6）根据饮食数据库中记载的各类食品所含糖分，计算出进食的总含糖量，并根据进餐时间与上述步骤中获得的血糖值，检测时间段做比较得出综合血糖指数，并将该指数显示在显示单元（8）上。

2.根据权利要求1所述的一种唾糖浓度获取装置，其特征在于所述电化学反应槽（2）内填充的核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶包裹在玻璃纳米微球上，所述纳米微球固定在所述的薄片（21）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种唾糖浓度获取装置，其特征在于所述电化学反应槽（2）内的与唾液反应的物质为：核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶或包裹有核黄素腺嘌呤核苷酸络合葡萄糖脱氢酶的玻璃纳米微球溶解在pH值7.4的phosphate-buffered saline缓冲液中。

4.根据权利要求1所述的一种唾糖浓度获取装置，其特征在于还包括用于监测样品采集部（1）采集的唾液是否达到采集量的阈值警报单元（4）；所述阈值警报单元（4）包括：设定在样品采集部（1）周围，对样品采集部（1）的湿度进行检测的湿度传感器（401）；

连接湿度传感器（401），将湿度传感器（401）检测到的湿度值同设定的阈值进行比较，当湿度值达到设定阈值后发出报警信号的单片机（402）；

连接单片机（402），对单片机（402）发出的报警信号进行相应的报警单元（403）；

连接在湿度传感器（401）、单片机（402）和报警单元（403）构成的回路上，对电路的开启或关闭进行控制的开关（404）。

5.根据权利要求1所述的一种无创血糖监测仪，其特征在于还具有：报警单元（9），所述个人血糖数据库内设定有综合血糖指数的正常范围阈值，当处理器（6）检测到所述血糖指数超出阈值时，在显示单元（8）上显示报警信息，同时控制报警单元（9）报警。

6.根据权利要求1所述的一种无创血糖监测仪，其特征在于还具有：所述处理主机还具有与所述处理器（6）相连的无线接口。

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