基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统的制作方法

本实用新型涉及属于血糖检测仪器领域，涉及一种对糖尿病的新型无创快速检测系统。

背景技术：

糖尿病的诊断方法主要有四种：糖化血红蛋白诊断法，口服葡萄糖耐量试验(OGTT)法，VOC综合诊断法以及基因诊断。目前市场上现有的血糖检测技术主要有医院基于血液检测的大型专业检测设备，以及家用手持血糖检测仪。两者皆为有创检测设备，需要定时扎针检测，操作复杂，成本高。

相对而言，VOC综合诊断法有着更好的研究前景，无创，方便快捷。呼出气可看作血液的顶空气体，能动态反映血液代谢动向，从而作为生物标识物。糖尿病就可以通过检测患者呼气中的丙酮含量来诊断监测。

基于VOC综合诊断法，中国发明专利——申请号为CN201610710711.7涉及“医院用血糖检测仪器及无创管理系统”公开了一种医院用血糖检测仪器及糖尿病无创管理系统，包括医院用血糖检测仪器、云端数据平台和用户用血糖检测设备，通过网络将医院用血糖检测仪器和智能终端连接，建立个人血糖管理档案，提供预警等管理服务。其管理系统与网络系统成功建立，但其呼气式血糖检测仪器的传感器采用电阻型气敏传感器，易受湿度干扰。

中国实用新型专利——申请号为CN200820038071.1涉及“呼气糖尿病检测装置”公开了一种呼气糖尿病检测装置，它由一氧化碳检测电路、电场反应装置和单片机电路构成，利用恒温高频电场使丙酮分解出一氧化碳，通过检测一氧化碳的浓度来分析呼气中的丙酮含量。该装置中的丙酮需二次反应检测，设备较为复杂。

技术实现要素：

为克服传统的采血式血糖检测方法的如下缺点：

1.有创或微创性。针刺浅等不当的采血方法不仅会给检测者带来痛苦，更会产生交叉感染等危害。

2.检测过程繁琐。为得到准确的血样，现有技术条件下的血糖检测仪对血样需求较多，检测者需在采样前持续空腹，并确保定时定点检测；

3.检测设备要求高。采血式血糖检测仪由血糖仪、采血针、试纸三部分组成，试纸条过期、保存不当而导致的变质，都会对检测结果产生重大影响。其次，测试区极易受血液、潮湿空气、受潮试纸的污染。再者，血样滴加到试条上时，血滴过多过少或者位置不准确都会影响测试值的准确性。为确保检测精度并避免感染，需要多份一次性采血针与试纸，设备操作复杂，耗材耗时。

4.医用生化血糖仪的响应速度慢，测量精度低，达不到即时检测的要求。

本实用新型提出一种基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统，该系统自动采集检测者的呼出气体，采用PID光离子传感器，利用真空紫外光将分子电离成正负离子，利用采集和调理电路收集并转化为电流信号，以计算机作为控制核心，完成数据采集、存储、计算、分析的全部过程。用户通过计算机端口直接与测试仪进行人机交互，判断患者病情。具有无创性和更好的精确性，检测结果不受湿度干扰。

本实用新型的技术方案为：

所述一种基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统，其特征在于：包括封闭式采气装置、信号调理模块、信号采集模块以及上位机；

所述封闭式采气装置包括封闭式采气玻璃瓶以及PID光离子传感器；

PID光离子传感器通过传感器固定装置固定在封闭式采气玻璃瓶内腔底部；PID光离子传感器输出信号通过固定在PID光离子传感器端面的信号调理模块转换为电信号，并通过导线传输至外部的信号采集模块，并由信号采集模块输出给上位机；

所述封闭式采气玻璃瓶瓶盖上安装有吹气口，吹气口内端连接氟胶管，氟胶管通入封闭式采气玻璃瓶底部。

进一步的优选方案，所述一种基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统，其特征在于：所述封闭式采气玻璃瓶瓶口采用磨砂口，与瓶盖实现密封配合。

进一步的优选方案，所述一种基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统，其特征在于：所述吹气口上装有一次性吹嘴。

进一步的优选方案，所述一种基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统，其特征在于：所述导线通过封闭式采气玻璃瓶瓶盖上的玻璃导管引出，玻璃导管与导线采用玻璃胶密封。

有益效果

本实用新型利用PID光离子传感器真空紫外光电离原理检测呼气中的丙酮浓度，从而无创、非破坏性、实时检测糖尿病人的病情，避免了呼气中的水蒸气等湿度干扰，解决了传统采血式检测手段的微创性及交叉感染等不足。提高测试响应速度和测量精度，降低了系统设备的成本和测量要求，便于携带测量。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型所述的封闭式采气装置的示意图。

图2为本实用新型所述的PID传感器示意图。

图3为PID传感器输出电压-实际浓度的拟合曲线图。

图4为本实用新型所述的基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统的原理示意图。

其中：1、吹气口；2、PID传感器；3、传感器固定装置；4、导线；5、储气腔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提出的基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统包括封闭式采气装置、信号调理模块、信号采集模块以及上位机，其检测核心是不对湿度敏感的紫外光离子PID传感器，通过配套的其他装置，一体完成呼气丙酮检测。

所述封闭式采气装置包括封闭式采气玻璃瓶以及PID光离子传感器。

PID光离子传感器是一种高灵敏度、适用范围广的非破坏性检测传感器。多用于检测挥发性含碳的有机化合物，可检测10ppb(parts billion)到10000ppm(parts per million)多达30余种VOC和其他有毒气体。PID光离子传感器利用分子的真空紫外光电离这一光化学反应，有机物分子吸收到高能量的紫外光后激发到高能态，电离成可被检测器检测到的正负离子。检测器捕捉到离子化气体的正负电荷后，将其转化为电流信号并放大显示出“PPM”浓度值，实现气体浓度的测量。而气体离子在电极上被检测后，很快会结合电子，重新组成原来的气体和蒸汽分子，仍可做进一步的实验。由于其高精度和非破坏性，PID目前是国际上检测高碳有机物的最主要方法。

本发明使用的PID传感器为美国Baseline公司生产的PID-TECH 2000，测量范围达到0-10000ppm，湿度范围能达到0-90％RH。除了高精度，该传感器利用真空紫外光电离分子，有很好的抗湿度干扰能力。传感器的体积小，直径为2cm，高度为1.7cm，大大减小了整个糖尿病检测仪的体积和重量。便于携带，随时测量。

考虑到透明塑料碰到丙酮这类有机溶剂时，有机溶剂会与透明塑料的表面产生化学反应而生成其他不透明的物质粘附在透明塑料的表面，影响气体的检测精度，所以本实用新型的封闭式采气瓶采用玻璃瓶。所述封闭式采气玻璃瓶瓶口采用磨砂口，与瓶盖实现密封配合，以确保装置的密封性。所述封闭式采气玻璃瓶瓶盖上安装有吹气口，吹气口内端连接氟胶管，氟胶管通入封闭式采气玻璃瓶底部，以便与PID传感器充分反应，减小损失，以确保测量精度。所述吹气口上装有一次性吹嘴，避免交叉感染，同时减小使用成本。

PID光离子传感器通过传感器固定装置固定在封闭式采气玻璃瓶内腔底部；PID光离子传感器输出信号通过固定在PID光离子传感器端面的圆形信号调理模块转换为电信号，并通过导线传输至外部的信号采集模块，并由信号采集模块输出给上位机。所述导线通过封闭式采气玻璃瓶瓶盖上的玻璃导管引出，玻璃导管与导线采用玻璃胶密封。

本实用新型基于紫外光丙酮识别的呼气式糖尿病检测系统的原理为：封闭式采气瓶连通呼气采样口，检测腔内的PID光离子传感器检测呼气中丙酮浓度，信号调理模块将传感器信号转换为电压信号，信号采集模块采集传感器转换的电压信号，数据传输接口与信号采集处理单元连接，将数据传输至外部上位机，上位机应用软件实现传感器信号和丙酮浓度的对应计算分析，给出用户血糖浓度值，最终在应用软件的人机交互界面上显示检测结果。

使用前，待测气体与传感器响应信号间的对应关系经由不同浓度的标准丙酮气体进行校准。其中丙酮气体由玻璃注射器，通过顶空采样而得，再由玻璃注射器和氟胶管导入反应装置。氮气作为载气，起到清洁反应装置和运输丙酮气体的作用，由氟胶管和真空泵导入反应装置。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。