一種新型智能血糖監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于：包括生物傳感電極和與其輸出端連接的信號處理電路，信號處理電路輸出端與溫度補償電路和開關(guān)電路連接，溫度補償電路輸出端也與開關(guān)電路連接，開關(guān)電路與A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機控制系統(tǒng)、液晶顯示電路依次連接，單片機控制系統(tǒng)還與智能芯片連接。本實用新型的智能血糖監(jiān)測儀測得的血糖濃度結(jié)果與高精度血糖儀測量結(jié)果有顯著的相關(guān)性，并且具有操作簡便，測量時間短，結(jié)果較準(zhǔn)確可靠，智能化程度高，低功耗等優(yōu)點。
【專利說明】 一種新型智能血糖監(jiān)測儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)療內(nèi)分泌監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種新型智能血糖監(jiān)測儀。

【背景技術(shù)】
[0002]糖尿病是一種常見的代謝內(nèi)分泌疾病，是由于人體內(nèi)缺乏胰島素或其受體異常所致，以高血糖為主要特征，為一種世界范圍內(nèi)的流行疾病。近年來其發(fā)病呈顯著上升趨勢，目前全世界約有10%的成年人身患此病。在我國，糖尿病患者約有4000萬人，目前的治療方式主要是對病人體內(nèi)的葡萄糖代謝進(jìn)行調(diào)控，臨床治療給藥的重要依據(jù)是病人的血液葡萄糖含量。因此，通過自我監(jiān)測血糖儀來追蹤、評估糖尿病的控制是很重要的。特別是自我監(jiān)測血糖儀可以在醫(yī)院甚至家中方便、迅速地檢出結(jié)果，目前市場血糖儀產(chǎn)品只能給出血糖值，患者要據(jù)此調(diào)整治療方案、飲食控制還存在一定困難。另外，測試精度、測試范圍都存在不足。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種新型智能血糖監(jiān)測儀，本實用新型的智能血糖監(jiān)測儀測得的血糖濃度結(jié)果與高精度血糖儀測量結(jié)果有顯著的相關(guān)性，并且具有操作簡便，測量時間短，結(jié)果較準(zhǔn)確可靠，智能化程度高，低功耗等優(yōu)點。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:包括生物傳感電極和與其輸出端連接的信號處理電路，所述信號處理電路輸出端與溫度補償電路和開關(guān)電路連接，所述溫度補償電路輸出端也與開關(guān)電路連接，所述開關(guān)電路與A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機控制系統(tǒng)、液晶顯示電路依次連接，所述單片機控制系統(tǒng)還與智能芯片連接。
[0005]上述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述生物傳感電極在電極表面固化上葡萄糖氧化酶(GOD)。
[0006]上述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述溫度補償電路采用DALLAS公司的單總線微型溫度傳感器DS18B20實現(xiàn)。
[0007]上述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述單片機控制系統(tǒng)為MSP430單片機。
[0008]上述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換模塊為高精度A/D轉(zhuǎn)換器AD7864芯片。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0010]本實用新型的智能血糖監(jiān)測儀測得的血糖濃度結(jié)果與高精度血糖儀測量結(jié)果有顯著的相關(guān)性，并且具有操作簡便，測量時間短，結(jié)果較準(zhǔn)確可靠，智能化程度高，低功耗等優(yōu)點。
[0011]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的系統(tǒng)監(jiān)測儀原理框圖；
[0013]圖2為本實用新型的信號調(diào)理電路原理圖；
[0014]圖3為本實用新型的血糖測試數(shù)據(jù)擬合曲線圖。

【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:包括生物傳感電極I和與其輸出端連接的信號處理電路2，所述信號處理電路2輸出端與溫度補償電路3和開關(guān)電路4連接，所述溫度補償電路3輸出端也與開關(guān)電路4連接，所述開關(guān)電路4與A/D轉(zhuǎn)換模塊7、單片機控制系統(tǒng)6、液晶顯示電路5依次連接，所述單片機控制系統(tǒng)6還與智能芯片8連接。
[0016]本實施例中，所述生物傳感電極I在電極表面固化上葡萄糖氧化酶(GOD)。當(dāng)血液滴入血糖測試電極后，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，在反應(yīng)過程中傳輸介質(zhì)中的二價鐵離子失去電子，發(fā)生了氧化反應(yīng)，葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖生成H202和葡萄糖酸，H202將二價鐵離子氧化，氧化還原過程中發(fā)生了電子得失現(xiàn)象，在一定電壓的作用下，形成了氧化電流。通過檢測電流變化與葡萄糖濃度近似呈線性關(guān)系，從而達(dá)到檢測血糖濃度的目的。
[0017]本實施例中，所述溫度補償電路3采用DALLAS公司的單總線微型溫度傳感器DS18B20實現(xiàn)。環(huán)境溫度的變化引起檢測系統(tǒng)零點漂移和靈敏度的變化而造成測量誤差。為消除環(huán)境溫度的影響，系統(tǒng)中溫度補償電路采用DALLAS公司的單總線微型溫度傳感器DS18B20實現(xiàn)，其測溫范圍為-55?+125°C，測量分辨率為0.0625°C，測溫精度為±0.5°C。溫度信號經(jīng)過多路開關(guān)輸入單片機，CPU根據(jù)血糖測試電極的溫度特性進(jìn)行測試結(jié)果誤差的自動修正。
[0018]本實施例中，所述單片機控制系統(tǒng)6為MSP430單片機，儀器可根據(jù)測試過程中電壓的變化，在取出試紙后自動斷電，有效地節(jié)省能耗。其具有以下優(yōu)點:
[0019](I)處理能力強
[0020]MSP430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式(7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址)、簡潔的27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。
[0021](2)運算速度快
[0022]MSP430系列單片機能在25MHz晶體的驅(qū)動下，實現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能實現(xiàn)乘加運算)相配合，能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法(如FFT等)。
[0023](3)超低功耗
[0024]MSP430單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。
[0025]首先，MSP430系列單片機的電源電壓采用的是1.8-3.6V電壓。因而可使其在IMHz的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低會在165 μ A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1 μ Α。
[0026]其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。在MSP430系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng):基本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)(FLL和FLL+)時鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€晶體振蕩器(32.768kHz)DT-260R DT-38 [4]，也可以使用兩個晶體振蕩器。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生(PU和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。
[0027]由于系統(tǒng)運行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式(AM)和五種低功耗模式(LPM0-LPM4)。在實時時鐘模式下，可達(dá)2.5 μ A，在RAM保持模式下，最低可達(dá)0.1 μ Α。
[0028]本實施例中，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊7為高精度A/D轉(zhuǎn)換器AD7864芯片。AD7864是一款高速低功耗四通道同步采樣單5V供電的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它包含一個1.65μ s逐次逼近ADC，四采樣保持放大器，2.5V電壓參考，時鐘振蕩器，信號調(diào)理電路和一高速并行接口，它可以同步采樣四路通道的輸入信號以保持四路模擬輸入的相對狀態(tài)信息。AD7864可以接受的輸入信號范圍為:AD7864-1型為±10V，±5V ;AD7864_2型為O?2.5V，0?5V ;AD7864-3型為±2.5V。模擬輸入的過電壓保護(hù)可以允許輸入電壓分別達(dá)到±20V，+20V/-lV，+20/-5V而對器件不產(chǎn)生損害或影響。通道選擇可以通過軟件或硬件進(jìn)行選擇。功耗低達(dá)90mW，省電模式下可達(dá)20 μ W。AD7864四通道同時工作時，最大采樣率可以高達(dá)130kHz。AD7864具有片內(nèi)時鐘、讀寫允許邏輯、多種通道選擇方式及內(nèi)部精確的2.5V參考電壓，這使得其與高速處理器的接口變得非常簡單。
[0029]如圖1所示，滴血在酶電極后產(chǎn)生的微電流較小，只能達(dá)到微安量級，不便于測量和分析，所以將其先轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后再進(jìn)行電壓放大。由于來自電源和各種因素干擾信號產(chǎn)生的系統(tǒng)噪聲影響測試精度，因而應(yīng)設(shè)計濾波電路去除干擾信號，使得測試更加精確。系統(tǒng)中信號調(diào)理電路如圖2所示。儀器開機上電后，單片機控制多路開關(guān)SI閉合，前級運放輸入為Rl和R2分壓值，設(shè)定為0.4V。根據(jù)跟隨器和理想運放特性，此時后級輸出不變也為0.4V，經(jīng)過A/D變換輸入單片機，控制顯示屏顯示“請插入試紙”。當(dāng)系統(tǒng)插入血糖試紙時，S2閉合，R4引入電路。后級運放構(gòu)成同相放大器，調(diào)整R4使電路輸出值為0.6V。而后再經(jīng)過A/D變換輸入單片機，并控制顯示屏顯示“請滴血”。滴血后產(chǎn)生的電流信號從“ Input”輸入，輸出電壓信號突變并變換后輸入單片機，反應(yīng)結(jié)束后根據(jù)電壓變化計算出血糖值并顯示。
[0030]為了進(jìn)一步提高儀器的實用性，盡可能地方便患者，儀器中引入了人工智能原理，患者可在檢測自身血糖濃度的同時得到個人病情信息和顯示簡單的處理辦法和注意事項。此功能主要是通過調(diào)用固化了的帶有糖尿病知識庫的智能芯片中的信息來實現(xiàn)的。該芯片中所固化的知識庫是根據(jù)世界衛(wèi)生組織、國際糖尿病聯(lián)盟和中國糖尿病學(xué)會批準(zhǔn)出版的治療指南制成的，指南在糖尿病分析方面具有權(quán)威性?；颊呖稍跍y得血糖值后，在操作界面選擇“推理”功能。
[0031]為驗證該血糖檢測儀測定數(shù)據(jù)的真實可靠性，分別用智能血糖儀和意大利大型生化分析儀對血糖濃度不同的測試樣本進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果表明:二者具有很好的一致性，高血糖值處誤差比低血糖和正常血糖處大，需要進(jìn)一步標(biāo)定和校準(zhǔn)。對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，擬合結(jié)果如圖3所示。回歸方程為y = 0.9851X-0.0806，式中:回歸系數(shù)b = 0.9851，截距 a = -0.0806，相關(guān)系數(shù) R = 0.9962，標(biāo)準(zhǔn)差 SD = 0.2378。
[0032]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:包括生物傳感電極(I)和與其輸出端連接的信號處理電路(2)，所述信號處理電路(2)輸出端與溫度補償電路(3)和開關(guān)電路(4)連接，所述溫度補償電路(3)輸出端也與開關(guān)電路(4)連接，所述開關(guān)電路(4)與A/D轉(zhuǎn)換模塊(7)、單片機控制系統(tǒng)(6)、液晶顯示電路(5)依次連接，所述單片機控制系統(tǒng)(6)還與智能芯片⑶連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述生物傳感電極(I)在電極表面固化上葡萄糖氧化酶。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述溫度補償電路(3)采用DALLAS公司的單總線微型溫度傳感器DS18B20實現(xiàn)。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述單片機控制系統(tǒng)(6)為MSP430單片機。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種新型智能血糖監(jiān)測儀，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(7)為高精度A/D轉(zhuǎn)換器AD7864芯片。
【文檔編號】G01N27/416GK204086205SQ201420512190
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】牛兆霞 申請人:牛兆霞