一种动态无创血糖测试装置

1.本发明属于血糖测量技术领域，具体涉及一种动态无创血糖测试装置。


背景技术：

2.近40年来，中国成人糖尿病的患病率已经从1980年的0.67％增加至2020年的11.6％。男性为12.1％，女性为11.0％，整体增长了将近18倍。调查显示，40岁以上的人群中，糖尿病发病率超过15％。
3.每年中国用于糖尿病领域的医疗花费为510亿美元位居世界第二，仅次于美国的3200亿美元，而中国用于糖尿病的直接医疗支出已经占到中国医疗支出的13％。根据《全国住院糖尿病患者慢性并发症及相关大血管病变回顾性分析》结果显示中国糖尿病并发症发病率分别为：高血压31.9％、脑血管病12.2％、心血管病变15.9％、下肢血管病变5.0％、眼部疾患34.3％、肾脏病33.6％、神经病变60.3％，糖尿病并发症总患病率为73.2％。总的来说，中国糖尿病人士中，三分之一有高血压，三分之一有大血管病变(包括脑血管心血管)，三分之一有眼病，三分之二有神经病变。
4.糖尿病已经成为世界上继肿瘤、心脑血管病之后第三位严重危害人类健康的慢性疾病。糖尿病的危害性在于人体内组织细胞长期得不到充足的营养物质供应会导致各种急、慢性并发症，而这些并发症会给人的器官、组织等造成损害，进而影响人体正常机能的运转。
5.目前常规的治疗方法通常采取定量定时注射胰岛素以控制血液中血糖浓度。然而，由于人摄取食物的多样性，其升糖指数也不尽相同，定时定量的胰岛素注射并不能完全将血糖浓度控制一个安全的区间，过低或过高的血糖浓度势必会给糖尿病人带来极大的并发症风险。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种动态无创血糖测试装置，克服了现有技术的不足，该装置可以动态检测人体血液的血糖浓度数值，胰岛素的注射将根据这一数值进行精确的调整，从而将血糖值长期有效的控制在一个安全的区间，进一步降低并发症的风险。
7.为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
8.一种动态无创血糖测试装置，包括
9.腕带，套设固定在用户的手腕部；
10.感知系统，固设在腕带上，用于发射和接收射频信号，并根据射频信号进行分析处理，所述感知系统包括自上到下依次叠加的显示屏、射频单元和超材料片层结构，所述超材料片层结构用于过滤其他电磁波，仅允许射频单元发出的射频信号通过；
11.射频反射模块，固设在腕带上，且与感知系统对称设置，用于反射感知系统发出的射频信号。
12.进一步，所述射频单元包括用于发射射频信号的射频发生器、用于接收射频信号
的射频功率计、用于处理数据的微型处理器、用于无线信息交互的无线通讯模块以及用于供电的电源模块。
13.进一步，所述显示屏与微型处理器电性连接，用于显示实时接收到的射频信号功率和拟合的血糖值。
14.进一步，所述电源模块采用可充电的锂电池或者纽扣电池。
15.进一步，所述超材料片层包括介质基板以及设置在介质基板表面的若干阵列分布的人工微结构，所述人工微结构呈“卍”型。
16.进一步，所述所述人工微结构采用导电金属通过pcb的刻蚀工艺制成。
17.进一步，所述射频反射模块采用一单面覆铜板，且单面覆铜板为绝缘陶瓷基层上压合一铜箔制成。
18.本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：
19.1、本发明采用电磁检测的方法，相对于现有的血糖检测方法，实现了实时的、无创的血糖检测，更加安全、舒适，满足用户的需求。
20.2、本发明利用人工电磁超材料通过对聚焦电磁能量进行检测，具有更高的血糖检测灵敏度和精度。
附图说明
21.图1为一种动态无创血糖测试装置的结构示意图。
22.图2为一种动态无创血糖测试装置中超材料片层结构的结构示意图。
23.图3为一种动态无创血糖测试装置中支撑座的结构示意图。
24.图4为一种动态无创血糖测试装置中感知系统的结构示意图。
25.图5为一种动态无创血糖测试装置的原理示意图。
26.图6为超材料片层对射频信号的近场聚焦仿真结果图。
27.图中：1、感知系统；2、射频反射模块；3、腕带；4、超材料片层；5、人工微结构；6、显示屏；7、射频单元。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1-图4所示，本发明所述一种动态无创血糖测试装置，包括
30.腕带3，套设固定在用户的手腕部，腕带3采用绝缘的橡胶材料制成；
31.感知系统1，固设在腕带3上，用于发射和接收射频信号，并根据射频信号进行分析处理，感知系统1包括自上到下依次叠加的显示屏6、射频单元7和超材料片层4结构，超材料片层4结构用于过滤其他电磁波，仅允许射频单元7发出的射频信号通过；
32.射频反射模块2，固设在腕带3上，且与感知系统1对称设置，用于反射感知系统1发出的射频信号。
33.为了便于发射射频信号，射频单元7包括用于发射射频信号的射频发生器、用于接
收射频信号的射频功率计、用于处理数据的微型处理器、用于无线信息交互的无线通讯模块以及用于供电的电源模块。
34.为了方便查看血糖值，显示屏6与微型处理器电性连接，用于显示实时接收到的射频信号功率和拟合的血糖值。
35.为了方便供电，电源模块采用可充电的锂电池或者纽扣电池；采用可充电的锂电池时，显示屏6还具有显示电池电量的功能，且射频单元7的一侧开设有与锂电池连接的充电口。
36.超材料片层4包括介质基板以及设置在介质基板表面的若干阵列分布的人工微结构5，人工微结构5呈“卍”型；人工微结构5采用导电金属通过pcb的刻蚀工艺制成。
37.我们可根据实际需要来灵活调节所述人工微结构5的几何尺寸而使不同频段的电磁波透过而让其他频段的电磁被过滤掉。也即，根据实际工作频率的不同来灵活改变所述人工微结构5的几何尺寸。
38.射频反射模块2采用一单面覆铜板，且单面覆铜板为绝缘陶瓷基层上压合一铜箔制成。
39.如图5所示，使用时，用户将腕带3佩戴在手腕部，由射频单元7，人体手腕组织以及射频反射模块2构成了一个对射频电磁信号能够实现近场聚焦的装置，射频信号依次入射进超材料片层4、人体手腕组织以及射频反射模块2。
40.近场聚焦点的位置主要受到超材料片层4和人体手腕组织的电磁特性参数控制。超材料片层4通过控制反射射频电磁信号的相位进而控制整个装置的近场聚焦点位置。
41.当射频信号源、超材料片层4与射频反射模块2保持不变时，电磁信号聚焦的位置就只和人体手腕组织中的血糖浓度有关；当人体血糖浓度发生改变时，将会影响人体手腕组织的电磁参数特性，进而影响电磁近场聚焦的位置，从而改变射频功率计所采集的射频功率值，最终建立起射频功率值与血糖浓度之间一一对应的关系。
42.图6为射频信号频率、射频功率以及血糖浓度三者之间的关系曲线图，当被测血糖浓度在0-100mg/dl之间变化时,射频功率幅值下降约4.2％,当被测血糖浓度在100-400mg/dl之间变化时，血糖浓度每增加100mg/dl,射频功率下降约为2.2％,当被血糖液浓度在400-500mg/dl之间变化时,射频功率下降约12.5％。整体呈下降趋势，表明接收射频能量随着血糖浓度的升高而递减。
43.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。