专利名称：光学无创伤唾液血糖仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学无创伤唾液血糖仪。
背景技术：
糖尿病是危害人类健康的四大主要疾病之一，已经成为全球性的健康问题。糖尿病人在世界范围内正逐年增加。世界卫生组织估计，1998年全球约有1.43亿糖尿病患者，到2025年，随着人口增长、老龄化和地区城市化，这一数字将达到3亿。我国糖尿病患者总数已达3000万之多，尚有半数以上的糖尿病患者未被发现。
糖尿病的病因比较复杂，并会引起多种并发症。由于糖尿病患者的胰腺不能正常地分泌胰岛素，使血液中的葡萄糖(血糖)浓度不能保持在正常水平。因此必须经常检测血糖浓度，通过口服降糖药物和注射适量的胰岛素，来维持血糖的正常水平。因而准确测量血糖浓度非常重要。过量和过少的服药和注射胰岛素对患者来说都是非常不利的。
目前，国内外糖尿病患者的血糖检测普遍采用化学检测的方法。每次检测需要采集病人的血液，已暴露出下述内在的缺点(1)存在病毒通过血液感染的危险；(2)忍受针刺的痛苦，由于糖尿病患者本身伤口就不易愈合，严重时甚至肌体逐渐溃烂，所以这种检测方法对糖尿病的治疗非常不利；(3)限制了血糖的检测频率；(4)尽管尿糖检测是无创的，但局限性较大，对于那些血糖低于肾阈值(10mmol/L)而又高于正常值(7mmol/L)的人群不能及时提出警告，且检测结果不够准确。
人们急需一种无痛、连续、方便的血糖检测方法。因此，无创血糖检测方法是血糖检测技术发展的必然趋势，它将使糖尿病检测手段产生质的飞跃，对糖尿病的治疗具有重要的实际意义。
目前国内市场上没见到“无创伤唾液血糖仪”这种产品，相关文献中报道一种“无创伤唾液血糖仪”，它是根据“人体唾液中的含糖量同血液中的含糖量非常接近”而设计的。而我们和日本专家的实验证明人体唾液中的含糖量仅为血液中的含糖量的1/50～1/100。显然这种“无创伤唾液血糖仪”用于血液中含糖量的测量是不准确的。正常人空腹的血糖值≤7mmol/L，要想通过人的唾液测量血糖值，其精度要达到0.01mmol/L以上，并且唾液的样本采取量又是有限的。本实用新型就是在这一背景下提出的。
发明内容
本实用新型提供一种无创伤的、利用光学方法直接测量唾液的血糖检测仪器。该仪器由光源[1]、光路部分[2]、光电探测器[7]、电路部分[8]、单片计算机[11]、输入电路[12]、显示部分[13]及接口电路[14]组成。其中光路部分[2]由光学透镜[3]、滤光片[4]、样品池[5]、光学透镜[6]构成，电路部分[8]由放大电路[9]、A/D转换电路[10]构成，显示部分[13]由显示电路和液晶显示屏构成。
本实用新型的设计原理依据如下相同体积浓度不同的葡萄糖溶液中加入一定量的酶酚试剂后，其葡萄糖溶液的吸收光谱如图2所示。由图2可以看出，吸收峰对应的波长为505nm，不同浓度的葡萄糖溶液的吸收峰幅值不同。因此，通过测量吸收峰的幅值，即可测出葡萄糖浓度。
用上述方法测得的葡萄糖溶液的浓度与吸光度的关系曲线如图3所示。在所查阅的文献中指出，在葡萄糖溶液的浓度较高时，即在该方法下限以上时，葡萄糖溶液的浓度与吸光度成线性关系，由图3可以看出，确实如此。但在浓度较低时，葡萄糖溶液的浓度与吸光度的关系未见报道。而这正是本实用新型中所用到的。从图3可以看出它是一种非线性关系，并且此时吸光度的值很低。为了提高测量精度，我们用波长为505nm的单色光作为光源，取该光源带宽内光谱幅值的积分(光谱曲线下的面积)作为探测信号的值，采用拉格朗日多值插入法对数据进行处理，得出唾液中的葡萄糖含量，经换算给出血液中的葡萄糖含量。
本实用新型的工作原理如下本仪器的结构框图如图1所示。光源[1]发出的光经光学透镜[3]变为平行光；经过滤光片[4]变为波长为505nm的单色光；通过样品池[5]内的待测样品，经光学透镜[6]聚焦到光电探测器[7]的入射窗口上；光电探测器[7]把光信号转换成电信号；电信号经放大电路[9]放大；经A/D转换电路[10]把模拟信号转换成数字信号输入单片计算机[11]；将待测者的实际血糖含量作为校准值通过输入电路[12]上的按钮输入单片计算机[11]，由单片计算机[11]进行分析、比较、换算出血糖值，送至显示部分[13]由液晶显示屏直接显示血糖含量，也可由接口电路[14]输出测量数据，供外接计算机存储数据或打印检测报告。
本实用新型的优点是精度高，重复性好，准确率大于90％，广泛适用医疗系统和家庭。
图1光学无创伤唾液血糖仪结构框图图2葡萄糖溶液的吸收光谱图图3葡萄糖溶液的浓度与吸光度的关系曲线图图4光学无创伤唾液血糖仪光路图图5光学无创伤唾液血糖仪放大电路图图6光学无创伤唾液血糖仪A/D转换电路图图7光学无创伤唾液血糖仪输入电路图图8光学无创伤唾液血糖仪显示部分电路图图9光学无创伤唾液血糖仪接口电路图
具体实施方式
1.以蒸馏水的值作为本底，用标准葡萄糖水溶液对仪器进行标定，标定时要扣除本底的值。
2.取舌下新析出的唾液约1000μl左右，取中间的清液500μl，加入等比的酶酚试剂3.6ml，混匀，注入10mm光程比色皿样品池[5]中。
3.以通过采取血样用化学方法测得的血糖含量数值作为实际测量值输入单片机[11](仅测一次用于校准)。
4.光源[1]采用12V 50W溴钨灯，波长为400-760nm，置于光学透镜[2]的焦点处；在光源[1]前加10mm孔径光阑，限制光通量，光学透镜[3]为焦距是20mm的凸透镜，通过光学透镜[3]出来的光为平行光；经过波长为505nm自制滤光片[4]变为单色光；通过样品池[5]的待测样品，经光学透镜[6]聚焦到光电探测器[7]的入射窗口上；光学透镜[6]为焦距20mm的凸透镜，光电探测器[7]为日本滨松生产的CR114侧窗型光电倍增管，505nm波长的光在它的最大响应范围内；光电探测器[7]把光信号转换成电信号；电信号经放大电路[9]放大；经A/D转换电路[10]把模拟信号转换成数字信号输入单片计算机[11]；将待测者的实际血糖含量作为校准值通过输入电路[12]上的按钮输入单片机，由单片计算机[11]进行分析、比较、换算出血糖值，送至显示部分[13]由液晶显示屏直接显示血糖含量，也可由接口电路[14]输出测量数据，供外接计算机存储数据或打印检测报告。单片计算机[11]将血糖含量数值与唾液中葡萄糖的含量浓值相比较，用编好的程序对数据进行分析、比较和处理，换算出血糖含量值，最后在液晶显示屏上显示出血糖值。
本实用新型的优点是可以消除其它因素的影响、精度高，可以达到0.005mmol/L，重复性好，准确率大于90％，广泛适用医疗系统和家庭。
权利要求1.一种光学无创伤唾液血糖仪，其特征在于其构成包括光源[1]、由光学透镜[3]、滤光片[4]、样品池[5]和光学透镜[6]组成的光路部分[2]、光电探测器[7]、由放大电路[9]、A/D转换电路[10]组成的电路部分[8]、单片计算机[11]、输入电路[12]、显示部分[13]、接口电路[14]；其中光源[1]、光学透镜[3]、滤光片[4]、样品池[5]、光学透镜[6]到光电探测器[7]之间依次进行光信号传递；光电探测器[7]、放大电路[9]、A/D转换电路[10]和单片计算机[11]之间依次通过电路连接；单片计算机[11]又分别与输入电路[12]、显示部分[13]及接口电路[14]进行电信号连接。
专利摘要本实用新型涉及一种光学无创伤唾液血糖仪。其构成包括光源、光路部分、光电探测器、电路部分、单片计算机、输入电路、显示部分及接口电路。传统的检测血糖浓度的化验方法和现有的电子血糖检测仪需要采取血样，属于有创伤检测，给患者带来痛苦，还存在着病毒通过血液感染的危险，限制了血糖的检测频率。实验证明，唾液中葡萄糖含量仅为血液中葡萄糖含量的1/50～1/100，所以通过人的唾液测量血糖值，其精度要达到0.01mmol/L。本实用新型的优点是直接测量唾液中的糖含量，通过计算机分析、比较、处理，直接显示血液中的糖含量，检测精度高，重复性好，广泛适用医疗系统和家庭。
文档编号G01N33/66GK2722250SQ20042006330
公开日2005年8月31日 申请日期2004年8月18日 优先权日2004年8月18日
发明者孙晶华, 吕惠志 申请人:哈尔滨工程大学