一种基于能量代谢守恒法的穿戴式无创血糖仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗器械领域，具体是一种基于人体能量代谢守恒法的穿戴式无创血糖测量方法。
【背景技术】
[0002]近年来，糖尿病发病率上升速度加快，目前还没有根治糖尿病的方法，主要是通过频繁地检测血糖浓度调整降糖药物的用量来预防或减少并发症的发生。目前采用的手指采血血糖仪有感染的危险，从长远来看，这种做法可能会导致损坏手指组织。另外，指端采血的血糖仪是一个离散值测量装置，测量时有些高血糖或低血糖的发生率可能不被记录，因此所得到的监测数据不能完全代表血糖整体状况，因此对无创血糖检测技术的研究就显得尤为重要。
[0003]血糖监测方法从早期的生化血糖检测方法和微创血糖检测方法开始，现已发展到无创血糖监测。微创血糖检测和生化血糖检测是现阶段主流的检测手段，技术也相对成熟、精确度也高。无创血糖检测是带来的好处是毋庸置疑的，是血糖仪的发展方向，会给糖尿病管理带来便利，能给糖尿病的预防、治疗、血糖值的控制提供依据，为糖尿病患者带来福利。近几年兴起的无创检测方法主要有日本Ok Kyung Cho等人在2004年提出了基于代谢热整合法(Metabolic Heat Conformat1n, MHC)的无创血糖检测方法，测试精度却达不到要求。清华大学唐飞等基于代谢热整合法并协同多种生理参数研制了代谢热整合法无创血糖测量系统，其测量值与真值相关系数达到0.856。桂林电子科技大学陈真诚等人提出了能量代谢守恒法无创血糖检测技术，该方法对传感器的设计和数据处理算法上进行了优化，使得系统测量值与真值相关系数达到0.87。能量代谢守恒法的测量原理是以测量机体散热量、血红蛋白浓度、血流量、血氧饱和度等生理参数，通过各自算法最终间接估计血糖值。
[0004]通过研究设计的无创血糖检测仪在制造成本和市场价格方面有极大优势，完全可以用到各大医院和基层卫生所，更可以进入家庭使用，其市场十分巨大。研究其原理然后改进算法才能进一步提尚血糖检测的准确率。
【发明内容】
[0005]针对现有无创血糖仪便携程度不足的缺点，本发明提供了一种基于能量代谢守恒法的穿戴式无创血糖仪，这种穿戴式无创血糖仪通过集成多传感器于一体的检测探头采集能量代谢守恒法无创血糖检测所需的生理信号，实现穿戴式设计。
[0006]实现本发明目的的技术方案是:
[0007]—种基于能量代谢守恒法的穿戴式无创血糖仪，包括能量代谢守恒法血糖探头和与其连接的数据采集设备及互联网数据收集分析设备，血糖探头通过数据采集设备采集数据，并通过OLED实时显示，考虑到一些患者视力等问题，将显示结果分三种颜色进行显示，高血糖通过红色显示、正常血糖通过绿色显示、低血糖采用蓝色显示。最后将采集到的数据发送给互联网数据收集分析设备，然后通过数据采集设备对互联网数据库进行数据插入、更新、读取等操作，从而实现无时不在的人体血糖监测。
[0008]所述能量代谢守恒法探头内由主控系统和主控系统一体式连接的温度传感器、湿度传感器，所采集的数据包括环境温度，环境湿度，空间辐射温度，手指表面温度，手指表面湿度，手指表面辐射温度，血氧饱和度，容积脉搏波波形数据(红外光照射下)，将温度传感器，湿度传感器，辐射温度计(各两个)与LED，H)集成到小的采集设备中，温度传感器，湿度传感器，辐射温度计要做到对两面进行数据采集，一面采集数据时另一面的环境不能影响该传感器读数。温度传感器可贴于外表面，但湿度与辐射传感器要与表面有点距离。贴于物体表面的材质采用软材质，能很好的贴到被测物的表面。辐射传感器尽量采用薄膜式热辐射传感器。红光红外光波长:红光LED- 660nm红外光LED-940nm。
[0009]本发明的优点是:以大量临床试验数据为基础，对各种算法反复对比验证。实验结果显示，采用随机森林与BP神经网络两种算法配合修正后的血糖检测准确率有所提高。与微创检测方法检测的结果相关性达到了 88.42%，且仪器运行稳定高效。实验验证系统满足预期效果，整体能稳定流畅的工作、人机交互友好、操作简单，能使现有的医疗资源充分共享，具有实用价值。本研究有助于完善能量代谢守恒法无创血糖检测理论，得出各种人群代谢率、血氧饱和度、心率、血流速度和血糖的关系，提高无创血糖检测准确率，并有望将该技术应用于临床，实现无创血糖仪的产业化。
【附图说明】
[0010]图1为本发明穿戴式无创血糖仪的结构示意图；
[0011]图2为能量代谢守恒法传感器集成结构图；
[0012]图3为温湿度和辐射电路图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示。基于能量代谢守恒法的穿戴式无创血糖仪，包括能量代谢守恒法血糖探头和与其连接的数据采集设备及互联网数据收集分析设备，血糖探头通过数据采集设备，将采集到的数据发送给互联网数据收集分析设备，然后通过数据采集设备对互联网数据库进行数据插入、更新、读取等操作，从而实现无时不在的人体血糖监测。
[0014]如图2所示，能量代谢守恒法探头设计将主控系统与传感器部分统一合并为传感器部分(一体式设计)，主系统中功能完全融合进传感器中。通信采用蓝牙通信，并配有USB充电及通信接口，USB采用miniUSB接口，系统包含两个按键，一个检测按键，一个强制断电按键。其他功能由嵌入式平台或智能手机通过蓝牙进行控制，结构设计:内部各个传感器空间位置要合理，保证各个传感器采集的数据是真实反应各个参数的。测量手指的传感器要贴合手指，环境传感器要与电路板有一点间隔，屏蔽各传感器之间互相影响，并在外壳中留一定透气孔，保证测量到真实环境参数。内部结构中光学部分，做好避光处理。
[0015]能量代谢守恒法探头需要采集的数据包括环境温度，环境湿度，空间辐射温度，手指表面温度，手指表面湿度，手指表面辐射温度，血氧饱和度，容积脉搏波波形数据(红外光照射下)，将温度传感器，湿度传感器，辐射温度计(各两个)与LED，H)集成到小的采集设备中，温度传感器，湿度传感器，辐射温度计要做到对两面进行数据采集，一面采集数据时另一面的环境不能影响该传感器读数。温度传感器可贴于外表面，但湿度与辐射传感器要与表面有点距离。贴于物体表面的材质采用软材质，能很好的贴到被测物的表面。辐射传感器尽量采用薄膜式热辐射传感器。红光红外光波长:红光LED- 660nm红外光LED-940nm。
[0016]采集到的数据量程以及精度等:温度(量程:-15-45摄氏度，精度:0.1摄氏度);湿度(量程:0%-1