一种新型智能血糖监测仪的制作方法

文档序号:8444593
一种新型智能血糖监测仪的制作方法
【专利说明】一种新型智能血糖监测仪
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及医疗内分泌监测技术领域,尤其是涉及一种新型智能血糖监测仪。
[0003]
【背景技术】
[0004]糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病,是由于人体内缺乏胰岛素或其受体异常所致,以高血糖为主要特征,为一种世界范围内的流行疾病。近年来其发病呈显著上升趋势,目前全世界约有10%的成年人身患此病。在我国,糖尿病患者约有4000万人,目前的治疗方式主要是对病人体内的葡萄糖代谢进行调控,临床治疗给药的重要依据是病人的血液葡萄糖含量。因此,通过自我监测血糖仪来追踪、评估糖尿病的控制是很重要的。特别是自我监测血糖仪可以在医院甚至家中方便、迅速地检出结果,目前市场血糖仪产品只能给出血糖值,患者要据此调整治疗方案、饮食控制还存在一定困难。另外,测试精度、测试范围都存在不足。
[0005]

【发明内容】

[0006]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种新型智能血糖监测仪,本发明的智能血糖监测仪测得的血糖浓度结果与高精度血糖仪测量结果有显著的相关性,并且具有操作简便,测量时间短,结果较准确可靠,智能化程度高,低功耗等优点。
[0007]为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:包括生物传感电极和与其输出端连接的信号处理电路,所述信号处理电路输出端与温度补偿电路和开关电路连接,所述温度补偿电路输出端也与开关电路连接,所述开关电路与A/D转换模块、单片机控制系统、液晶显示电路依次连接,所述单片机控制系统还与智能芯片连接。
[0008]上述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述生物传感电极在电极表面固化上葡萄糖氧化酶(GOD)。
[0009]上述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述温度补偿电路采用DALLAS公司的单总线微型温度传感器DS18B20实现。
[0010]上述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述单片机控制系统为MSP430单片机。
[0011]上述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述A/D转换模块为高精度A/D转换器AD7864芯片。
[0012]本发明与现有技术相比具有以下优点: 本发明的智能血糖监测仪测得的血糖浓度结果与高精度血糖仪测量结果有显著的相关性,并且具有操作简便,测量时间短,结果较准确可靠,智能化程度高,低功耗等优点。
[0013]下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0014]
【附图说明】
[0015]图1为本发明的系统监测仪原理框图;
图2为本发明的信号调理电路原理图;
图3为本发明的血糖测试数据拟合曲线图。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]如图1所示,一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:包括生物传感电极I和与其输出端连接的信号处理电路2,所述信号处理电路2输出端与温度补偿电路3和开关电路4连接,所述温度补偿电路3输出端也与开关电路4连接,所述开关电路4与A/D转换模块7、单片机控制系统6、液晶显示电路5依次连接,所述单片机控制系统6还与智能芯片8连接。
[0018]本实施例中,所述生物传感电极I在电极表面固化上葡萄糖氧化酶(GOD)。当血液滴入血糖测试电极后,发生了氧化还原反应,在反应过程中传输介质中的二价铁离子失去电子,发生了氧化反应,葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖生成H202和葡萄糖酸,H202将二价铁离子氧化,氧化还原过程中发生了电子得失现象,在一定电压的作用下,形成了氧化电流。通过检测电流变化与葡萄糖浓度近似呈线性关系,从而达到检测血糖浓度的目的。
[0019]本实施例中,所述温度补偿电路3采用DALLAS公司的单总线微型温度传感器DS18B20实现。环境温度的变化引起检测系统零点漂移和灵敏度的变化而造成测量误差。为消除环境温度的影响,系统中温度补偿电路采用DALLAS公司的单总线微型温度传感器DS18B20实现,其测温范围为-55?+125°C,测量分辨率为0.0625°C,测温精度为±0.5°C。温度信号经过多路开关输入单片机,CPU根据血糖测试电极的温度特性进行测试结果误差的自动修正。
[0020]本实施例中,所述单片机控制系统6为MSP430单片机,仪器可根据测试过程中电压的变化,在取出试纸后自动断电,有效地节省能耗。其具有以下优点:
(I)处理能力强
MSP430系列单片机是一个16位的单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
[0021](2)运算速度快
MSP430系列单片机能在25MHz晶体的驱动下,实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加运算)相配合,能实现数字信号处理的某些算法(如FFT等)。
[0022](3)超低功耗
MSP430单片机之所以有超低的功耗,是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
[0023]首先,MSP430系列单片机的电源电压采用的是1.8_3.6V电压。因而可使其在IMHz的时钟条件下运行时,芯片的电流最低会在165 μ A左右,RAM保持模式下的最低功耗只有0.1 μΑο
[0024]其次,独特的时钟系统设计。在MSP430系列中有两个不同的时钟系统:基本时钟系统、锁频环(FLL和FLL+)时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器(32.768kHz) DT-26 OR DT_38[4],也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下,打开和关闭,从而实现对总体功耗的控制。
[0025]由于系统运行时开启的功能模块不同,即采用不同的工作模式,芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式(LPM0-LPM4)。在实时时钟模式下,可达2.5 μΑ,在RAM保持模式下,最低可达0.1 μΑ。
[0026]本实施例中,所述A/D转换模块7为高精度A/D转换器AD7864芯片。AD7864是一款高速低功耗四通道同步采样单5 V供电的12位模数转换器。它包含一个1.65ys逐次逼近ADC,四采样保持放大器,2.5 V电压参考,时钟振荡器,信号调理电路和一高速并行接口,它可以同步采样四路通道的输入信号以保持四路模拟输入的相对状态信息。AD7864可以接受的输入信号范围为:AD7864-1型为±10 V,±5 V ;AD7864_2型为O?2.5 V,O?5 V ;AD7864-3型为±2.5 V。模拟输入的过电压保护可以允许输入电压分别达到±20 V,+20 V / -1 V,+20 / -5 V而对器件不产生损害或影响。通道选择可以通过软件或硬件进行选择。功耗低达90 mW,省电模式下可达20 μ W。AD7864四通道同时工作时,最大采样率可以高达130 kHz ο AD7864具有片内时钟、读写允许逻辑、多种通道选择方式及内部精确的2.5 V参考电压,这使得其与高速处理器的接口变得非常简单。
[0027]如图1所示,滴血在酶电极后产生的微电流较小,只能达到微安量级,不便于测量和分析,所以将其先转换成电压信号,然后再进行电压放大。由于来自电源和各种因素干扰信号产生的系统噪声影响测试精度,因而应设计滤波电路去除干扰信号,使得测试更加精确。系统中信号调理电路如图2所示。仪器开机上电后,单片机控制多路开关SI闭合,前级运放输入为Rl和R2分压值,设定为0.4Vo根据跟随器和理想运放特性,此时后级输出不变也为0.4V,经过A/D变换输入单片机,控制显示屏显示“请插入试纸”。当系统插入血糖试纸时,S2闭合,R4引入电路。后级运放构成同相放大器,调整R4使电路输出值为0.6V。而后再经过A/D变换输入单片机,并控制显示屏显示“请滴血”。滴血后产生的电流信号从“ Input”输入,输出电压信号突变并变换后输入单片机,反应结束后根据电压变化计算出血糖值并显示。
[0028]为了进一步提高仪器的实用性,尽可能地方便患者,仪器中引入了人工智能原理,患者可在检测自身血糖浓度的同时得到个人病情信息和显示简单的处理办法和注意事项。此功能主要是通过调用固化了的带有糖尿病知识库的智能芯片中的信息来实现的。该芯片中所固化的知识库是根据世界卫生组织、国际糖尿病联盟和中国糖尿病学会批准出版的治疗指南制成的,指南在糖尿病分析方面具有权威性。患者可在测得血糖值后,在操作界面选择“推理”功能。
[0029]为验证该血糖检测仪测定数据的真实可靠性,分别用智能血糖仪和意大利大型生化分析仪对血糖浓度不同的测试样本进行检测。检测结果表明:二者具有很好的一致性,高血糖值处误差比低血糖和正常血糖处大,需要进一步标定和校准。对测试数据进行回归分析,拟合结果如图3所示。回归方程为y=0.9851X-0.0806,式中:回归系数b=0.9851,截距a=-0.0806,相关系数 R=0.9962,标准差 SD=0.2378。
[0030]以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:包括生物传感电极(I)和与其输出端连接的信号处理电路(2),所述信号处理电路(2)输出端与温度补偿电路(3)和开关电路(4)连接,所述温度补偿电路(3)输出端也与开关电路(4)连接,所述开关电路(4)与A/D转换模块(7)、单片机控制系统(6)、液晶显示电路(5)依次连接,所述单片机控制系统(6)还与智能芯片(8)连接。
2.按照权利要求1所述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述生物传感电极(I)在电极表面固化上葡萄糖氧化酶(GOD)。
3.按照权利要求1所述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述温度补偿电路(3)采用DALLAS公司的单总线微型温度传感器DS18B20实现。
4.按照权利要求1所述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述单片机控制系统(6)为MSP430单片机。
5.按照权利要求1所述的一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:所述A/D转换模块(7 )为高精度A/D转换器AD7864芯片。
【专利摘要】本发明公开了一种新型智能血糖监测仪,其特征在于:包括生物传感电极和与其输出端连接的信号处理电路,信号处理电路输出端与温度补偿电路和开关电路连接,温度补偿电路输出端也与开关电路连接,开关电路与A/D转换模块、单片机控制系统、液晶显示电路依次连接,单片机控制系统还与智能芯片连接。本发明的智能血糖监测仪测得的血糖浓度结果与高精度血糖仪测量结果有显著的相关性,并且具有操作简便,测量时间短,结果较准确可靠,智能化程度高,低功耗等优点。
【IPC分类】G01N27-26
【公开号】CN104764778
【申请号】CN201510148089
【发明人】徐鹏飞, 王铮
【申请人】徐鹏飞
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月31日
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