專利名稱：無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術領域，特別涉及用于葡萄糖水平連續(xù)監(jiān)測的系統(tǒng)。
背景技術：
據WHO (世界衛(wèi)生組織)統(tǒng)計全球范圍內糖尿病患者的人數正在迅速增加，糖 尿病已經成為世界上繼腫瘤、心腦血管疾病之后第三位嚴重危害人類健康的慢性疾病。 現有技術中，可采用創(chuàng)傷和無創(chuàng)傷兩種采樣方式檢測患者的血糖值。中國201010042709.X號發(fā)明專利申請公開了一種移動式血糖檢測方法及系統(tǒng)， 其中采用的血糖檢測技術是采集指血樣本進行測試的傳統(tǒng)方法(即指血式血糖儀)，屬 于創(chuàng)傷方式采集血糖數據。其缺陷是，測試得到的數據是某一時間點數據，無法實現連 續(xù)的葡萄糖數據監(jiān)測，只能提供階段性數據(根據具體指血測試次數確定)，同時指血 式血糖測試需刺破患者指肚，易造成患者痛苦。中國200910090818.6號發(fā)明專利申請和200920172 821.8號實用新型專利都公開
了一種血糖實時監(jiān)控系統(tǒng)，其中采用的血糖監(jiān)測技術是通過紅外光傳感器收集皮下組織 液中血糖信息，屬于無創(chuàng)方式收集血糖數據。其缺陷是，采用紅外光傳感器采集的數據 不穩(wěn)定，干擾因素較多，尤其是容易受到患者皮膚顏色的影響，同時準確率不高，目前 紅外光血糖測試技術尚未取得關鍵性突破，還未能進入實用階段。上述現有技術雖然有揭露將傳統(tǒng)的血糖測試儀與無線網絡及遠程服務器組合使 用，或者結合無線通訊技術，建立患者與醫(yī)生之間的無線數據聯系的技術方案，在獲取 醫(yī)生實時指導方面取得了突破，但無法突破血糖檢測環(huán)節(jié)本身的非連續(xù)性或不可靠性的 缺陷；此外，上述現有技術功能簡單，不能滿足多種臨床場合的需要，不利于充分發(fā)揮 醫(yī)護人員的專業(yè)指導技能。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種采用無線數據傳輸方式的既適合患者單獨使用又適合ICU、手 術等床旁醫(yī)生實時監(jiān)護需要，同時又可以實現醫(yī)院散點多通道中心監(jiān)控的連續(xù)葡萄糖監(jiān) 測系統(tǒng)。本發(fā)明目的可以由以下技術方案實現
一種無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，包括微創(chuàng)電化學葡萄糖傳感器，能夠以微 創(chuàng)的方式植入被檢測體，獲取與葡萄糖值對應的電信號；數據采集器，接收傳感器獲取 的所述電信號并將其轉換為可供數據處理器或電腦工作站分析的信號；數據處理器，通 過無線傳輸方式接收數據采集器提供的信號，分析處理并顯示相應信息；數據適配器， 通過無線傳輸方式接收數據采集器或數據處理器的信號并提供給電腦工作站；及電腦工 作站，分析處理數據適配器提供的數據并顯示相應信息。本發(fā)明的優(yōu)點各組成部分之間可以按照非住院患者單獨監(jiān)測、患者和醫(yī)護人 員同時觀察臨床監(jiān)測、散點多終端中心監(jiān)控等不同用途進行組合，提高復用設備的利用效率，節(jié)約因不同用途采購多種設備的重復費用。其次，本發(fā)明專利采用了無線數據傳 輸方式，在使用過程中增加了人員和設備移動的便利性，提高了患者和醫(yī)護人員的可操 作性。本發(fā)明采用的是微創(chuàng)電化學酶電極監(jiān)測技術，葡萄糖電化學測試技術準確率高， 一方面可以避免傳統(tǒng)指血式測試方法需多次采集指血，減輕患者痛苦；另一方面，酶電 極植入皮下后可保留一段時間，且植入時患者基本不會感覺到疼痛，同時植入后，酶電 極傳感器能持續(xù)采集患者組織液葡萄糖數據，并轉換為血液葡萄糖濃度數據，其數據頻 率大概為每分鐘1次，可連續(xù)提供未來3-4天內每分鐘的葡萄糖數據，真正實現連續(xù)葡萄 糖監(jiān)測。


圖1為實施例提供的傳感器的正面示意圖。
圖2為實施例提供的傳感器的側面示意圖。圖3為實施例提供的數據采集器的結構示意圖。圖4為實施例提供的數據采集器內電子線路的原理框圖。圖5為實施例提供的數據處理器的結構示意圖。圖6為實施例提供的數據處理器內部電子線路的原理框圖。圖7為實施例提供的數據適配器的結構示意圖。圖8為實施例提供的數據適配器內部電子線路的原理框圖。圖9為應用實例一的系統(tǒng)組成示意圖。圖10為應用實例二的系統(tǒng)組成示意圖。圖11為應用實例三的系統(tǒng)組成示意圖。
具體實施例方式參見圖11，本實施例提供的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器1、 數據采集器2、數據處理器3、數據適配器4和電腦工作站5，下面結合附圖分別具體說 明。本實施例中采用的傳感器為微創(chuàng)電化學葡萄糖傳感器，結合圖1及圖2所示，其 結構上包括插頭11、基座12、探針13和粘附件14，探針13設置在基座12—側，插頭 11設置在基座12另一側，探針13上固定有能夠特異性檢測葡萄糖的葡萄糖氧化酶或葡萄 糖脫氫酶，用來檢測皮下組織液中的葡萄糖濃度，粘附件14設置在基座12—側(即與探 針位于同側)。傳感器可以完全或部分植入在皮下組織中，也可以通過探針透皮技術將 組織液從皮膚下透析出來，實現葡萄糖檢測功能。如圖3所示，數據采集器用于與傳感器直接連接，為傳感器提供工作電能，同 時采集、存儲并無線發(fā)送傳感器檢測到的葡萄糖信息，數據采集器位于皮膚表面或與傳 感器一同植入皮下。該數據采集器結構上包括外殼21、傳感器插口 22、指示燈23、電 池倉24及電子線路(電子線路參見圖4)，傳感器插口 22設置在外殼21—端，用于和 傳感器的插頭11連接配合，從而為傳感器提供電能同時接收傳感器獲取的與葡萄糖值對 應的電信號；指示燈23設置在外殼上，用于指示數據采集器的工作狀態(tài)；電子線路設置 在外殼21內，實現相應的電信號處理功能。如圖4所示，數據采集器的電子線路包括以下部分微處理器、電源管理模塊、采集放大模塊、A/D轉換模塊、第一晶振、第二晶 振、無線通訊模塊及電池。微處理器用于控制整個數據處理過程，其帶有一個EEPROM (可擦除存儲模塊)和一個SRAM (靜態(tài)存儲模塊)。EEPROM提供數據存儲，SRAM 為系統(tǒng)高速存儲緩沖模塊，可暫時存儲傳感器數據，本實施例中數據采集器可存儲最長4 周的數據。電源管理模塊一方面為傳感器提供工作電能，另一方面為數據采集器提供工 作電能，電壓范圍0.2-0.7V。采集放大模塊檢測傳感器探針間電流大小，該電流大小與葡 萄糖濃度大小成正比，通過一電阻將電流信號轉化為電壓信號，再將采集到的微電壓信 號進行放大。A/D轉換模塊將放大后的電壓信號轉化為可以處理的相應數字信號。第一 晶振(圖4中未示)與微處理器相連，維持系統(tǒng)時間。無線通訊模塊將A/D轉換后的數 據以一定不低于1次/分鐘的頻率發(fā)射給數據處理器或數據適配器。第二晶振(圖4中 未示)為無線通訊模塊的收發(fā)數據提供同步時間。電池(圖4中未示)作為電源，如紐 扣電池或可充電電池。如圖5所示，數據處理器包括外殼31、顯示屏32、電池倉33、按鍵34及電子線 路(結合圖6)，顯示屏32和按鍵34設置在外殼31上，分別用于顯示信息和輸入數據或 指令；電池倉設置在外殼31內，用于放置電池；電子線路設置在外殼31內，實現相應 的電信號處理功能。如圖6所示，數據處理器的電子線路包括以下部分微處理器、無 線通訊模塊、第一晶振(圖6中未示)、第二晶振(圖6中未示)、顯示電路、信息輸入 電路、振動馬達、蜂鳴器、電源管理模塊及電池(圖6中未示)。電源管理模塊為整個 數據處理器提供工作電能，電池作為供電電源。微處理器作為中心控制單元，控制無線 通訊模塊、信息輸入電路、顯示電路、蜂鳴器及振動馬達的運行，實現整個數據處理器 的數據處理過程，其帶有一個EEPROM (可擦除存儲模塊)和一個SRAM (靜態(tài)存儲模 塊)，EEPROM提供數據存儲，可存儲傳感器得到的信息以及傳感器電流標定和算法程 序；SRAM為系統(tǒng)高速存儲緩沖器，協助數據處理；本實施例中數據處理器最多可存儲 10個病例，每病例監(jiān)測時間最長可達4周。第一晶振與微處理器相連，維持系統(tǒng)時間。 第二晶振為無線通訊模塊的收發(fā)數據提供同步時間。無線通訊模塊負責與數據采集器或 數據適配器進行無線數據傳輸。微處理器將接收到的數據存儲，進行數據分析處理，通 過軟件編程的數據匹配模塊、數據標定模塊、轉化函數模塊、傳感器數據轉化模塊、數 據評估模塊、穩(wěn)定性判斷模塊等實現數據的分析處理。按鍵通過信息輸入電路輸入數據 和指令。顯示電路驅動顯示屏將經過分析處理的結果顯示，顯示的結果可以包括檢測到 的葡萄糖圖譜和數值，以及設置、查詢等操作菜單，顯示屏的尺寸較佳為方便隨身攜帶 使用。振動馬達用來在滿足數據處理器設定條件時以振動方式提示或報警。蜂鳴器用來 在滿足數據處理器設定條件時發(fā)聲報警。由上可知，整個數據處理器的功能是，定 時接收數據采集器發(fā)送的數據，響應 輸入按鍵輸入的數據和指令，將數據按照特定的數據處理模型進行處理后顯示在顯示屏 幕上，同時在滿足數據處理器設定條件時提示或報警，還可以將存儲的數據定時或一次 性上傳給數據適配器。如圖7所示，數據適配器結構上包括外殼41、USB接口 42、接口帽43、指示燈 44及電子線路(參見圖8)，USB接口 42設置在外殼41 一端，用于和電腦數據傳輸；指 示燈44設置在外殼41上，用于指示適配器的工作狀態(tài)；電子線路設置在外殼41內部，實現相應的電信號處理功能。如圖8所示，數據適配器的電子線路包括以下部分微處 理器、無線通訊模塊、指示燈電路、存儲模塊、第一晶振、第二晶振。微處理器控制無 線通訊模塊定時或一次性接收數據采集器或數據處理器發(fā)出的數據或指令，也可以將電 腦工作站的指令通過無線通訊模塊下傳給數據處理器或數據采集器。存儲模塊用于暫時 存儲無線通訊模塊接收到的數據。第一晶振為微處理器提供時鐘，第二晶振為無線模塊 收發(fā)數據提供同步時間?？偟膩碇v，數據適配器的功能是將數據采集器或數據處理器 發(fā)出的數據或指令轉交給電腦工作站，也將電腦工作站的指令下傳給數據處理器或數據 米集器。電腦工作站的功能是接收數據適配器轉發(fā)的來自數據采集器或數據處理器的數 據，將數據按照特定的數據處理模型進行處理、顯示和統(tǒng)計，同時接收輸入的信息，也 可以對數據采集器或數據處理器發(fā)出指令。顯示的內容包括連續(xù)圖譜、多種分形圖譜、 血糖波動情況、多種平均血糖值、低血糖時間比、高血糖時間比、正常血糖時間比、餐 前血糖值、餐后血糖值、設定時段血糖值等。電腦工作站的屏幕尺寸以方便醫(yī)護人員在 較長距離內清晰地看到屏幕上顯示的患者信息。本實施例中，傳感器和數據采集器通過接插件連接，也可以一體化制備；數據 采集器與數據處理器或數據適配器之間采用無線數據傳輸方式，相互之間傳輸距離Im 200m ；數據適配器與電腦工作站之間通過USB接口或數據線連接。本發(fā)明采用探針式電化學葡萄糖傳感器，使用時將探針式傳感器插入患者皮下 組織，與皮下組織間隙液接觸，間隙液中的微量葡萄糖分子與探針表面的葡萄糖氧化酶 接觸發(fā)生反應，產生電信號，電信號被電極接收并傳遞到數據采集器及數據處理器，數 據處理器根據電信號與血液葡萄糖濃度的關系，經特定的算法計算出相應的葡萄糖濃 度，從而完成葡萄糖濃度數據的采集。實際使用時，可以傳感器、數據采集器、數據處理器組合供單個患者獨自使 用；也可以傳感器、數據采集器、數據適配器、電腦工作站組合供醫(yī)護人員和患者當面 監(jiān)測使用；還可以多個成對的傳感器、數據采集器、數據處理器(可無)、數據適配器
(多個或一個)、一臺電腦工作站共同組成供一個多用戶端中心監(jiān)控網絡使用，醫(yī)護人 員可以在監(jiān)控中心實時了解不同地方的多個終端的患者情況。下面列舉幾個應用實例 實例一
如圖9所示，系統(tǒng)由傳感器1、數據采集器2、數據處理器3組成，患者可以離開醫(yī) 院使用。傳感器1檢測皮下組織中的葡萄糖信息，數據采集器2采集傳感器檢測到的信 息，并1次/分鐘發(fā)送給數據處理器3，數據處理器3每分鐘接收數據采集器2發(fā)出的數 據，將數據按照特定的數據處理模型進行處理后每分鐘更新顯示在顯示屏上，顯示屏可 以單屏顯示2 12小時連續(xù)圖譜和當前葡萄糖值。也可以翻屏顯示所有的每2 12小 時一段連續(xù)圖譜，和每分鐘的葡萄糖值，以連續(xù)監(jiān)測患者葡萄糖，患者可以通過顯示的 圖譜、數據和提示、報警的信息采取措施以自我控制血糖在目標范圍內。
實例二
在實例1的基礎上，系統(tǒng)中再加上數據適配器4和電腦工作站5?；颊弑O(jiān)測一段時間 后或監(jiān)測完全結束后可隨時將存儲在數據處理器3中的數據通過數據適配器4下載到電腦 工作站5中，獲得各種詳盡的血糖圖和統(tǒng)計數據表，并提供給專業(yè)醫(yī)護工作者，以更科學全面了解和評估血糖狀況。實例三
如圖10所示，系統(tǒng)由傳感器1、數據采集器2、數據適配器4和電腦工作站5組成， 傳感器1檢測皮下組織中的葡萄糖信息，數據采集器2采集傳感器檢測到的信息，并1次 /分鐘發(fā)送給數據適配器4，數據適配器4將數據上傳給電腦工作站5，電腦工作站5將數 據按照特定的數據處理模型進行處理后每分鐘更新顯示在顯示屏上，顯示屏可以顯示從 開始檢測至當前時間任意時間段的連續(xù)圖譜和當前血糖值。也可以顯示從開始檢測至當 前時間內各種詳盡的血糖圖和統(tǒng)計數據表，供專業(yè)醫(yī)護工作者，實時了解患者的血糖狀 況，便于立刻采取治療方案，主要適用于手術時使用。實例四
如圖11所示，系統(tǒng)由多組傳感器1、數據采集器2、數據處理器3、一臺數據適配器 4和一臺電腦工作站5組成，多位患者的數據可以同時實時的顯示在一個遠端的電腦工作 站上，醫(yī)護人員可以在一個辦公地點實時監(jiān)測多位患者的血糖情況。本發(fā)明提供的監(jiān)測系統(tǒng)，采用的是微創(chuàng)電化學酶電極監(jiān)測技術，葡萄糖電化 學測試技術準確率高，一方面可以避免傳統(tǒng)指血式測試方法需多次采集指血，減輕患者 痛苦；另一方面，酶電極植入皮下后可保留一段時間，且植入時患者基本不會感覺到疼 痛，同時植入后，酶電極傳感器能持續(xù)采集患者組織液葡萄糖數據，并轉換為血液葡萄 糖濃度數據，其數據頻率大概為每分鐘1次，可連續(xù)提供未來3-4天內每分鐘的葡萄糖數 據，真正實現連續(xù)葡萄糖監(jiān)測。
權利要求
1.一種無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，包括微創(chuàng)電化學葡萄糖傳感器，能夠以 微創(chuàng)的方式植入被檢測體，獲取與葡萄糖值對應的電信號；數據采集器，接收傳感器獲 取的所述電信號并將其轉換為可供數據處理器或電腦工作站分析的信號；數據處理器， 通過無線傳輸方式接收數據采集器或數據處理器提供的信號，分析處理并顯示相應信 息；數據適配器，通過無線傳輸方式接收數據采集器或數據處理器的信號并提供給電腦 工作站；及電腦工作站，分析處理數據適配器提供的數據并顯示相應信息。
2.根據權利要求1所述的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述微創(chuàng) 電化學葡萄糖傳感器包括插頭、基座、探針和粘附件，探針設置在基座一側，插頭設置 在基座另一側，探針上固定有能夠特異性檢測葡萄糖的葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶， 用來檢測皮下組織液中的葡萄糖濃度，粘附件設置在基座一側，與探針位于同側。
3.根據權利要求2所述的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數據 采集器包括外殼、傳感器插口、指示燈、電池倉及電子線路，傳感器插口設置在外殼一 端，用于和所述傳感器的插頭連接配合，為傳感器提供電能同時接收傳感器獲取的與葡 萄糖值對應的電信號；指示燈設置在外殼上，用于指示數據采集器的工作狀態(tài)；電子線 路設置在外殼內，實現電信號處理功能。
4.根據權利要求3所述的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數 據 采集器的電子線路包括微處理器、電源管理模塊、采集放大模塊、A/D轉換模塊、第 一晶振、第二晶振、無線通訊模塊及電池；微處理器用于控制整個數據處理過程，其帶 有一個EEPROM和一個SRAM;電源管理模塊一方面為傳感器提供工作電能，另一方面 為數據采集器提供工作電能；采集放大模塊檢測傳感器探針間電流大小，并將電流信號 轉化為電壓信號，再將采集到的微電壓信號進行放大；A/D轉換模塊將放大后的電壓信 號轉化為可以處理的相應數字信號；第一晶振與微處理器相連，維持系統(tǒng)時間；無線通 訊模塊將A/D轉換后的數據發(fā)送給數據處理器或數據適配器；第二晶振為無線通訊模塊 的收發(fā)數據提供同步時間；電池作為電源。
5.根據權利要求4所述的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數據 處理器包括外殼、顯示屏、電池倉、按鍵及電子線路；顯示屏和按鍵設置在外殼上，分 別用于顯示信息和輸入數據或指令；電池倉設置在外殼內，用于放置電池；電子線路設 置在外殼內，實現電信號處理功能。
6.根據權利要求5所述的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數據 處理器的電子線路包括微處理器、無線通訊模塊、第一晶振、第二晶振、顯示電路、 信息輸入電路、振動馬達、蜂鳴器、電源管理模塊及電池；電源管理模塊為整個數據處 理器提供工作電能，電池作為供電電源；微處理器控制無線通訊模塊、信息輸入電路、 顯示電路、蜂鳴器及振動馬達的運行；第一晶振與微處理器相連，維持系統(tǒng)時間；第二 晶振為無線通訊模塊的收發(fā)數據提供同步時間；無線通訊模塊負責與數據采集器或數據 適配器進行無線數據傳輸；微處理器將接收到的數據存儲，進行數據分析處理；信息輸 入電路用于按鍵輸入數據和指令；顯示電路驅動顯示屏將經過分析處理的結果顯示；振 動馬達和蜂鳴器用來在滿足數據處理器設定條件時以振動或蜂鳴方式提示或報警。
7.根據權利要求6所述的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數據 適配器結構上包括外殼、USB接口、接口帽、指示燈及電子線路，USB接口設置在外殼一端，用于和電腦數據傳輸；指示燈設置在外殼上，用于指示適配器的工作狀態(tài)；電子 線路設置在外殼內部，實現相應的電信號處理功能。
8.根據權利要求7所述的無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數據 適配器的電子線路包括以下部分微處理器、無線通訊模塊、指示燈電路、存儲模塊、 第一晶振及第二晶振；微處理器控制無線通訊模塊定時或一次性接收數據采集器或數據 處理器發(fā)出的數據或指令，也可以將電腦工作站的指令通過無線通訊模塊下傳給數據處 理器或數據采集器；存儲模塊用于暫時存儲無線通訊模塊接收到的數據；第一晶振為微 處理器提供時鐘，第二晶振為無線模塊收發(fā)數據提供同步時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線多功能連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)，包括微創(chuàng)電化學葡萄糖傳感器，能夠以微創(chuàng)的方式植入被檢測體，獲取與葡萄糖值對應的電信號；數據采集器，接收傳感器獲取的所述電信號并將其轉換為可供數據處理器或電腦工作站分析的信號；數據處理器，通過無線傳輸方式接收數據采集器提供的信號，分析處理并顯示相應信息；數據適配器，通過無線傳輸方式接收數據采集器或數據處理器的信號并提供給電腦工作站；及電腦工作站，分析處理數據適配器提供的數據并顯示相應信息。本發(fā)明各組成部分之間可以按照非住院患者單獨監(jiān)測、患者和醫(yī)護人員同時觀察臨床監(jiān)測、散點多終端中心監(jiān)控等不同用途進行組合，提高復用設備的利用效率，節(jié)約因不同用途采購多種設備的重復費用。
文檔編號G01N27/26GK102012390SQ20101054387
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者方建平, 黃煒 申請人:普林斯頓醫(yī)療科技(珠海)有限公司