一種基于能量代謝守恒法的穿戴式無(wú)創(chuàng)血糖儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體是一種基于人體能量代謝守恒法的穿戴式無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，糖尿病發(fā)病率上升速度加快，目前還沒(méi)有根治糖尿病的方法，主要是通過(guò)頻繁地檢測(cè)血糖濃度調(diào)整降糖藥物的用量來(lái)預(yù)防或減少并發(fā)癥的發(fā)生。目前采用的手指采血血糖儀有感染的危險(xiǎn)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種做法可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞手指組織。另外，指端采血的血糖儀是一個(gè)離散值測(cè)量裝置，測(cè)量時(shí)有些高血糖或低血糖的發(fā)生率可能不被記錄，因此所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能完全代表血糖整體狀況，因此對(duì)無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)技術(shù)的研究就顯得尤為重要。
[0003]血糖監(jiān)測(cè)方法從早期的生化血糖檢測(cè)方法和微創(chuàng)血糖檢測(cè)方法開(kāi)始，現(xiàn)已發(fā)展到無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)。微創(chuàng)血糖檢測(cè)和生化血糖檢測(cè)是現(xiàn)階段主流的檢測(cè)手段，技術(shù)也相對(duì)成熟、精確度也高。無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)是帶來(lái)的好處是毋庸置疑的，是血糖儀的發(fā)展方向，會(huì)給糖尿病管理帶來(lái)便利，能給糖尿病的預(yù)防、治療、血糖值的控制提供依據(jù)，為糖尿病患者帶來(lái)福利。近幾年興起的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法主要有日本Ok Kyung Cho等人在2004年提出了基于代謝熱整合法(Metabolic Heat Conformat1n, MHC)的無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)方法，測(cè)試精度卻達(dá)不到要求。清華大學(xué)唐飛等基于代謝熱整合法并協(xié)同多種生理參數(shù)研制了代謝熱整合法無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量系統(tǒng)，其測(cè)量值與真值相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.856。桂林電子科技大學(xué)陳真誠(chéng)等人提出了能量代謝守恒法無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)技術(shù)，該方法對(duì)傳感器的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理算法上進(jìn)行了優(yōu)化，使得系統(tǒng)測(cè)量值與真值相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.87。能量代謝守恒法的測(cè)量原理是以測(cè)量機(jī)體散熱量、血紅蛋白濃度、血流量、血氧飽和度等生理參數(shù)，通過(guò)各自算法最終間接估計(jì)血糖值。
[0004]通過(guò)研究設(shè)計(jì)的無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)儀在制造成本和市場(chǎng)價(jià)格方面有極大優(yōu)勢(shì)，完全可以用到各大醫(yī)院和基層衛(wèi)生所，更可以進(jìn)入家庭使用，其市場(chǎng)十分巨大。研究其原理然后改進(jìn)算法才能進(jìn)一步提尚血糖檢測(cè)的準(zhǔn)確率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有無(wú)創(chuàng)血糖儀便攜程度不足的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于能量代謝守恒法的穿戴式無(wú)創(chuàng)血糖儀，這種穿戴式無(wú)創(chuàng)血糖儀通過(guò)集成多傳感器于一體的檢測(cè)探頭采集能量代謝守恒法無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)所需的生理信號(hào)，實(shí)現(xiàn)穿戴式設(shè)計(jì)。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于能量代謝守恒法的穿戴式無(wú)創(chuàng)血糖儀，包括能量代謝守恒法血糖探頭和與其連接的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集分析設(shè)備，血糖探頭通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)，并通過(guò)OLED實(shí)時(shí)顯示，考慮到一些患者視力等問(wèn)題，將顯示結(jié)果分三種顏色進(jìn)行顯示，高血糖通過(guò)紅色顯示、正常血糖通過(guò)綠色顯示、低血糖采用藍(lán)色顯示。最后將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集分析設(shè)備，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)插入、更新、讀取等操作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)時(shí)不在的人體血糖監(jiān)測(cè)。
[0008]所述能量代謝守恒法探頭內(nèi)由主控系統(tǒng)和主控系統(tǒng)一體式連接的溫度傳感器、濕度傳感器，所采集的數(shù)據(jù)包括環(huán)境溫度，環(huán)境濕度，空間輻射溫度，手指表面溫度，手指表面濕度，手指表面輻射溫度，血氧飽和度，容積脈搏波波形數(shù)據(jù)(紅外光照射下)，將溫度傳感器，濕度傳感器，輻射溫度計(jì)(各兩個(gè))與LED，H)集成到小的采集設(shè)備中，溫度傳感器，濕度傳感器，輻射溫度計(jì)要做到對(duì)兩面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一面采集數(shù)據(jù)時(shí)另一面的環(huán)境不能影響該傳感器讀數(shù)。溫度傳感器可貼于外表面，但濕度與輻射傳感器要與表面有點(diǎn)距離。貼于物體表面的材質(zhì)采用軟材質(zhì)，能很好的貼到被測(cè)物的表面。輻射傳感器盡量采用薄膜式熱輻射傳感器。紅光紅外光波長(zhǎng):紅光LED- 660nm紅外光LED-940nm。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:以大量臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)各種算法反復(fù)對(duì)比驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用隨機(jī)森林與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種算法配合修正后的血糖檢測(cè)準(zhǔn)確率有所提高。與微創(chuàng)檢測(cè)方法檢測(cè)的結(jié)果相關(guān)性達(dá)到了 88.42%，且儀器運(yùn)行穩(wěn)定高效。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)滿足預(yù)期效果，整體能穩(wěn)定流暢的工作、人機(jī)交互友好、操作簡(jiǎn)單，能使現(xiàn)有的醫(yī)療資源充分共享，具有實(shí)用價(jià)值。本研究有助于完善能量代謝守恒法無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)理論，得出各種人群代謝率、血氧飽和度、心率、血流速度和血糖的關(guān)系，提高無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)準(zhǔn)確率，并有望將該技術(shù)應(yīng)用于臨床，實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血糖儀的產(chǎn)業(yè)化。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明穿戴式無(wú)創(chuàng)血糖儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為能量代謝守恒法傳感器集成結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖3為溫濕度和輻射電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示?；谀芰看x守恒法的穿戴式無(wú)創(chuàng)血糖儀，包括能量代謝守恒法血糖探頭和與其連接的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集分析設(shè)備，血糖探頭通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集分析設(shè)備，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備對(duì)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)插入、更新、讀取等操作，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)時(shí)不在的人體血糖監(jiān)測(cè)。
[0014]如圖2所示，能量代謝守恒法探頭設(shè)計(jì)將主控系統(tǒng)與傳感器部分統(tǒng)一合并為傳感器部分(一體式設(shè)計(jì))，主系統(tǒng)中功能完全融合進(jìn)傳感器中。通信采用藍(lán)牙通信，并配有USB充電及通信接口，USB采用miniUSB接口，系統(tǒng)包含兩個(gè)按鍵，一個(gè)檢測(cè)按鍵，一個(gè)強(qiáng)制斷電按鍵。其他功能由嵌入式平臺(tái)或智能手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):內(nèi)部各個(gè)傳感器空間位置要合理，保證各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)是真實(shí)反應(yīng)各個(gè)參數(shù)的。測(cè)量手指的傳感器要貼合手指，環(huán)境傳感器要與電路板有一點(diǎn)間隔，屏蔽各傳感器之間互相影響，并在外殼中留一定透氣孔，保證測(cè)量到真實(shí)環(huán)境參數(shù)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)中光學(xué)部分，做好避光處理。
[0015]能量代謝守恒法探頭需要采集的數(shù)據(jù)包括環(huán)境溫度，環(huán)境濕度，空間輻射溫度，手指表面溫度，手指表面濕度，手指表面輻射溫度，血氧飽和度，容積脈搏波波形數(shù)據(jù)(紅外光照射下)，將溫度傳感器，濕度傳感器，輻射溫度計(jì)(各兩個(gè))與LED，H)集成到小的采集設(shè)備中，溫度傳感器，濕度傳感器，輻射溫度計(jì)要做到對(duì)兩面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一面采集數(shù)據(jù)時(shí)另一面的環(huán)境不能影響該傳感器讀數(shù)。溫度傳感器可貼于外表面，但濕度與輻射傳感器要與表面有點(diǎn)距離。貼于物體表面的材質(zhì)采用軟材質(zhì)，能很好的貼到被測(cè)物的表面。輻射傳感器盡量采用薄膜式熱輻射傳感器。紅光紅外光波長(zhǎng):紅光LED- 660nm紅外光LED-940nm。
[0016]采集到的數(shù)據(jù)量程以及精度等:溫度(量程:-15-45攝氏度，精度:0.1攝氏度);濕度(量程:0%-1