CN100435729C - 无创快速血糖检测仪及其血糖检测方法 - Google Patents

Abstract

一种无创快速血糖检测仪及其血糖检测方法，在外壳表面有至少一个检测喇叭口，该检测喇叭口内伸出一个加热头的中心轴，该加热头的中心轴的上端突出于外壳表面，下端经同轴电缆与外壳内的微波发生器连接；外壳上面还有一个显示屏，该显示屏与外壳内中央芯片的数据输出端信号连接；该外壳还与电源接口、计算机通讯接口、电源开关、检测显示灯连接；外壳内有一个中央芯片，该中央芯片预先存有控制程序并分别与直流电源线路单元、微波功率调节单元、温度检测控制单元、温度调节单元、时间调节单元连接；温度检测控制单元连接一个温度传感探头，该温度传感探头位于加热头的中心轴的顶部。可实现无创、快速、定时检测血糖并报警，并可在24小时同时监控多个患者。

Description

无创快速血糖检测仪及其血糖检测方法

(一)技术领域

本发明涉及一种无创快速血糖检测设备及其检测方法。

(二)背景技术

传统血糖检测均为有创检测，常常频繁地抽取患者或仪器被检测者的血液，既制造了痛苦，又在抽血过程中带来了感染的风险。目前正在研制的无创血糖检测设备容易受其它因素干扰，准确率不高，功耗多、体积大，检测速度慢，需要频繁使用价格高昂的葡萄糖氧化酶试纸或探头，需要频繁标定，设备复杂，成本较高，不能实现血糖的实时监控，更无法在24小时同时监控多个患者。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种无创快速血糖检测仪及其血糖检测方法，主要解决无创、快速、方便地检测血糖的问题；还解决简化设备结构、降低设备成本的问题；并解决检测仪无法定时检测并报警、无法在24小时同时监控多个患者的问题；同时解决患者长期佩戴检测的问题。

本发明的目的是这样实现的：这种无创快速血糖检测仪，包括一个外壳，其特征在于：在外壳表面有至少一个检测喇叭口，该检测喇叭口内伸出一个加热头的中心轴，该加热头的中心轴的上端突出于外壳表面，下端经同轴电缆与外壳内的微波发生器连接；外壳上面还有一个显示屏，该显示屏与外壳内中央芯片的数据输出端信号连接；该外壳还与电源接口、计算机通讯接口、电源开关、检测显示灯和操作按钮连接；

外壳内有一个中央芯片，该中央芯片预先存有控制程序并分别与直流电源线路单元和温度检测控制单元连接，上述直流电源线路单元与微波发生器连接，上述温度检测控制单元连接一个温度传感探头，该温度传感探头位于加热头的顶部，上述外壳内还置有一冷却风扇，冷却风扇的进风口对着微波发生器，外壳上开有气流出口。

上述检测喇叭口内壁形状是圆锥面或二次曲面，内壁表面涂有一反射膜。

上述外壳是箱式外壳，中央芯片分别与微波功率调节单元、用于温度监控和向中央芯片传输温度变化特征值的温度检测控制单元、用于设置和增减调节预设温度范围的温度调节单元、用于调整微波加热时间的长短的时间调节单元连接。

上述外壳是手表式外壳，中央芯片分别与时钟部件和通讯部件连接在一起。

上述检测仪是由一台连接计算机的检测主机连接一台以上的检测分机组成的网络结构，每台检测分机的计算机通讯接口经连线网络与检测主机和与计算机连接；

计算机：发出监控指令，观察***工作状况，调看患者血糖资料和其它信息，输入预设温度范围，计算参数，换算关系式或曲线；

检测主机接受操作者发送的一天24小时定时检测的指令，并将指令定时发送到各检测分机；接受各检测分机发来的检测数据；分析处理数据，计算出各检测分机被检测者的血糖值，并储存和显示；对于由于某些原因出现的检测错误，判断数据失效，自动向出错检测分机发出重测指令，对重测数据再次确认分析；根据各检测分机被检测者血糖值是否异常的情况，发出报警信号；根据不同被检测者的情况，设立不同的预设温度范围和计算参数或换算关系式，以方便血糖计算；

随时处于待命状态的各检测分机一旦接受执行检测主机定时发出的检测指令，立即启动检测分机的微波发生器，通过同轴电缆将微波送至佩戴在被检测者身上的加热头，通过加热头的中心轴对接触处的皮肤及皮下组织施加微波，同时监测该区域温度变化动态，检测结束后自动关闭微波，检测分机再次进入待命状态；将测得的温度数据实时传送回计算机，供分析处理；各检测分机由同轴电缆连接加热头，用来传送检测分机发出的微波，加热头长时间固定在检测分机被检测者的监测部位。

上述无创快速血糖检测仪的无创快速血糖检测方法，其特征在于主要检测步骤如下：

步骤a：预设温度范围，根据具体患者在选定的预加热区域的通常体表温度范围，预先设定被检测者的日平均体表温度范围；

步骤b：预检，被检测者将检测部位皮肤贴在检测喇叭口上，开机后中央芯片发出指令，使温度检测控制单元开始通过温度传感探头检测皮肤的初始温度，将温度检测结果与储存在芯片中的预设温度范围相比较，如超过该范围，中央芯片作出判断，暂时不予检测，并在显示屏上显示“等待”信息，待检测部位温度达到要求温度范围后再检测；

步骤c：正式检测，确认检测部位温度已达到允许的预设温度范围后，中央芯片发出正式检测的指令，让微波发生器按预先设定的功率、频率和作用时间开始发送微波、同时检测显示灯开始闪烁；采用微波发射和温度检测交替进行的技术，两种过程所占的时间比例范围为1∶1到50∶1微波通过同轴电缆和加热头的中心轴被引向手心，由温度检测单元在开始加热的同时或从某一时刻起，对检测区域开始进行温度监测，直到加热结束或结束后某一时刻停止，并将具有代表性的温度变化特征值数据传输到中央芯片进行存储；

步骤d：数据处理，微波加热停止后，检测显示灯熄灭，中央芯片将对所有存储的数据进行分析处理，按预定程序将具有代表性的温度变化特征值与内存信息作出比较，同时根据温度变化特征与血糖的相关曲线或换算关系式计算出毛细管全血血糖浓度值，并通过液晶显示屏显示；

步骤e：冷却仪器，检测完成后，检测部位离开喇叭口，中央芯片给出指令，启动冷却风扇，吹送空气冷却仪器，冷却风扇停止后，关掉电源开关，等待下一次检测；被检测者通过按键调查看过去一段时间内的血糖数据或通过计算机接口调出存储在中央芯片中过去一段时期内的检测结果，转存在计算机中或送到医院供参考。

上述无创快速血糖检测方法，其特征在于：上述检测部位皮肤包括：所有体表中具有皮肤的任何区域或暴露在外且易于测量的人体器官或外层皮肤、真皮、皮下血管及其它外加热源能作用到的人体组织。

上述无创快速血糖检测仪的无创快速血糖检测方法，其特征在于主要检测步骤如下：

步骤I，被检测者将检测仪佩戴到手腕，并让检测喇叭口内的加热头和温度传感探头紧压在腕部皮肤上，每次检测前的初始温度基本相同，因而不用考虑初始温度范围和相应的预热预冷功能；

步骤II，开动电源开关，中央芯片发出指令，使微波发生器发出微波，同时温度传感探头监测加热区温度变化，检测结果传到中央芯片后，计算并显示出血糖值，同时存储或报警；

步骤III，检测完成后，仪器自动停止加热，按照预设检测间隔时间，自动重新加热检测；

步骤IV，检测完成后，存储在中央芯片中过去一段时期内的检测结果，通过手机功能发送到医院或给家人供参考。

上述无创快速血糖检测仪的无创快速血糖检测方法，其特征在于主要检测步骤如下：

步骤1、检测主机参数设定：确定有效通道数、监测时间间隔、血糖危险报警范围、报警方式选择；

步骤2、第N通道检测分机开机准备；

步骤3、第N通道检测分机准备完成，送出“可以检测”信号到检测主机；

步骤4、检测主机收到第N通道检测分机信号后，开始计时；

步骤5、时间达到预设监测时间间隔，检测主机向检测分机送出开始检测命令；

步骤6、第N通道检测分机收到开始检测命令，启动微波加热，开始检测；

步骤7、第N通道检测分机检测完成后，自动停止加热，向检测主机发送检测数据；

步骤8、检测主机将该次检测数据保存；

步骤9、检测主机将保存数据与预设血糖危险报警范围比较；

步骤10、检测主机根据比较结果确定是否报警；如超出预设血糖危险范围，进入步骤11；

如未超出预设血糖危险范围，进入步骤12

步骤11、血糖未超出范围，立即重新计时，回到步骤5；

步骤12、以预设报警方式报警；

步骤13、报警后，第N通道暂停检测，待医护人员处理后重新开始，回到步骤2。

本发明与现有传统技术相比具有的有益效果：

1、这种无创血糖检测方法开始检测时，皮肤的初始温度不一定非要准确等于预设温度才能开始正式加热检测。本发明给出的是一个允许的温度范围，而不是一个准确的温度值。只要初始温度与预设温度的差在一个给定的范围之内，就可以开始检测，其结果也有较高准确性。如果初始温度不在给定的预设温度范围，可以由仪器对检测区域进行预热或预冷处理，但也可以让检测者自己通过适当的手段(如用冷水或热水洗手)或者在温度较恒定的室内简单等待一段时间，等检测部位温度达到要求后再检测。

2、微波发生器采用半导体部件产生微波，降低了设备成本，也减小了设备体积。

3、温度监测可以用直接接触皮肤的传感器探头，也可采用非接触的红外探头，从而提高了设备的适用性。

4、采用喇叭口形状的检测头，使来自同轴电缆的微波进入喇叭口内之后，不仅不会从手掌与喇叭口形成的空腔中逸出，还能够集中作用在中心轴与皮肤接触处的一小块区域上，增强加热效果。从而以较小的输出功率或微波强度产生较显著的加热效果。

5、采用微波发射和温度检测交替进行的技术，减小了微波发射对温度传感器的干扰。

6、同一检测仪可以有一个以上通道，每个通道相应于不同的检测部位(如左手和右手)或不同的检测人，可使检测结果更为准确，检测更为快捷、方便。

7、设计出能被检测者长期佩戴，可自动定时检测并报警的监测仪，设备方便携带，可使被检测者随时监测血糖结果，并可实现一机多用。

8、多通道血糖监测***由一台检测主机和多个检测分机组成，可以在一天24小时内同时监测多个病人。

下面是采用本发明进行血糖测试得到的部分结果及其与有创检测结果的对比。

(1)、与有创血糖检测数据对比实验

本发明仪器参数：外接电源：AC 220V/50Hz，整机功耗：20W，输出功率：2W，工作频率：915MHz，功率密度：30mW/cm²，作用时间：60s，检测时间：110s，最高温度：≤33℃，辐射泄漏：0.0W/cm²，检测范围：1-25mmol/L，检测精度：+/-0.5mmol/L，分辨率：0.1mmol/L，检测通道：4，预设温度范围26-28℃。

有创血糖检测仪信息如下：型号罗康全TM活力型(ACCU-CHECK)血糖检测仪。需血量1-2微升，检测试纸为葡萄糖氧化酶试纸。数据存储量200个。血糖显示单位：mmol/L

检测对象：A(血糖正常男性，35岁)；

检测时间    食指测值    有创测值    相对误差((有-无)/无)

08:50(早餐)

09:05       4.7         4.4         -6.4％

09:25       5.8         6.2         6.9％

09:55       5.1         5.0         1.9％

10:25       6.5         6.4         -1.5％

10:55       7.1         7.0         -1.4％

11:25       5.1         5.1         0.0％

11:55       5.1         5.1         0.0％

12:30       5.1         5.3         3.9％

13:00(中餐)

13:07       5.3         5.1         -3.8％

13:37       5.7         6.0         5.3％

14:07       5.5         5.9         7.3％

14:37       5.6         5.4         -3.6％

15:07       6.8         6.9         1.5％

16:07       6.3         6.3         0.0％

16:37       6.6         6.8         3.0％

注：两种检测时间差不超过1分钟

(2)左右手葡萄糖耐量实验(GTT)

仪器参数：(同前)

葡萄糖耐量试验(OGTT)规则：在不限制饮食和正常体力活动2-3天后的清晨(上午)进行，之前应避免使用影响糖代谢的酒精和药物，试验前禁食至少10小时(但其间可以饮水)。让受试者饮用含75克葡萄糖粉(或82.5克单糖)的水溶液250-300毫升，5分钟内饮完后立即检测。

检测对象：B(血糖正常男性，27岁)

检测时间    左手测值    检测时间      右手测值    相对误差((右-左)/左)

8:37        5.1         8:40          4.9         -3.9％

8:47        5.4         8:50          5.2         -3.7％

8:57        5.0         8:58          5.0         0.0％

9:00(饮葡萄糖水)

9:07        5.6         9:08          5.3         -5.4％

9:17        5.4         9:19          5.4         0.0％

9:27        5.3         9:29          5.3         0.0％

9:37        7.9         9:40          8.3         5.0％

9:47        7.4         9:50          7.5         1.4％

9:57        6.9         10:00         7.0         1.4％

10:07       8.0         10:09         7.7         -3.8％

10:17       4.9         10:19         4.9         0.0％

10:27       5.6         10:29         5.3         -5.4％

10:37       6.3         10:39         6.0         -4.8％

10:47       5.6         10:49         5.5         -1.8％

10:57       5.4         10:59         5.3         -1.9％

11:07       4.9         11:09         5.2         6.1％

11:17       5.4         11:19         5.3         -1.9％

11:27       6.0         11:29         5.7         -5.0％

11:37       6.1         11:39         5.8         -4.9％

11:47       6.6         11:49         6.3         -4.5％

(2)与有创血糖检测数据对比实验

仪器参数：(同前)，有创血糖检测仪信息(同前)

检测对象：C(糖耐量减退者，男，52岁)

检测时间   食指测值     有创测值      相对误差((有-无)/无)

08:00(早餐)

09:22      7.6          7.7           1.3％

09:52      5.5          5.3           -3.6％

10:30      6.9          6.4           -7.2％

11:00          6.7          6.8          1.5％

11:30          7.7          7.9          2.6％

12:00(中餐)

13:38          5.9          6.0          1.7％

14:00          6.8          6.9          1.5％

14:34          6.4          6.0          -6.2％

15:00          5.9          5.9          0.0％

16:30          7.3          7.8          6.8％

注：两种检测时间差不超过1分钟

检测对象：D(糖尿病患者，女，30岁)

检测时间       食指测值     有创测值     相对误差((有-无)/无)

08:50(早餐)

10:42          9.0          9.4          4.4％

11:10          11.1         12.3         10.8％

11:40          10.8         11.6         7.4％

12:00(中餐)

12:30          10.1         10.5         4.0％

13:08          9.3          9.2          -1.1％

13:34          8.7          8.1          4.6％

14:00          13.0         14.0         7.7％

14:30          8.5          8.9          4.7％

检测对象：E(糖尿病患者，男，32岁)

检测时间       食指测值     有创测值     相对误差((有-无)/无)

08:50(早餐)

10:49          13.9         14.8         6.4％

11:19          12.1         10.9         9.9％

11:50          11.8         13.0         10.2％

12:00(中餐)

12:33          11.6         12.7         9.5％

13:05          9.0          8.5          -5.6％

13:37          5.7          5.2          -8.8％

14:00          10.0         9.4          -6.0％

14:32          6.0          5.2          13.3％

14:52          6.8          6.7          1.5％

15:30          8.0          7.6          5.0％

16:26          10.7         11.7         9.3％

本发明的优点：(1)开始检测时，皮肤的初始温度不一定非要准确等于预设温度才能开始正式加热检测。只要初始温度与预设温度的差在一个给定的范围之内，就可以开始检测，其结果也有较高准确性。也就是说，本发明给出的是一个允许的温度范围，而不是一个准确的温度值。(2)如果初始温度不在给定的预设温度范围，可以由仪器对检测区域进行预热或预冷处理，但也可以让检测者自己通过适当的手段(如用冷水或热水洗手)或者在温度较恒定的室内简单等待一段时间，等检测部位温度达到要求后再检测。(3)产生加热所用的电磁波的方式不同。具体讲，微波发生器不再采用磁控管及其相应电路，而是采用半导体部件产生微波，相应的辅助部件也就不同。(4)温度监测可以用直接接触皮肤的传感器探头，也可采用非接触的红外探头。(5)同一检测仪可以有一个以上通道，每个通道相应于不同的检测部位(如左手和右手)或不同的检测人。(6)由被检测者长期佩戴，可自动定时检测并报警的监测仪。(7)由一台检测主机和多个检测分机组成的，可以在一天24小时内同时监测多个病人的多通道血糖监测***。(8)采用喇叭口形状的检测头，使向皮肤发射的微波能够集中在一小块区域，从而以较小的输出功率或微波强度产生更显著的加热效果。为达此目的，喇叭口的内表面应均匀涂抹一层反射微波的材料(如喷涂金属薄层)。喇叭口的内表面形状可以是圆锥面，也可以是其它二次曲面，如双曲面或抛物面。(9)为减小微波发射对温度传感器的干扰，采用微波发射和温度检测交替进行的技术。比如在一秒钟(1，000毫秒)之内，第一个50毫秒发射微波，不检测温度。第二个50毫秒进行温度检测，停止微波发射。第三个50毫秒又开始发射微波……依此类推。微波和温度检测所占时间比值可以根据加热效果来决定。如加热区域温度上升不够显著，说明微波发射时间不够，可以将比例提高。比如变为2∶1，即微波发射100毫秒后，检测温度50毫秒，然后再发射100毫秒，依次类推。一般而言，微波发射与温度检测所占时间的比例范围可从1∶1到50∶1。

(四)附图说明

图1是本发明实施例一箱式外形的立体图；

图2是本发明实施例一的内部结构示意图；

图3是加热头的结构示意图；

图4是本发明实施例二一种佩戴在手腕上的无创快速血糖监测仪示意图；

图5是本发明实施例三一种网络结构的无创快速血糖监测仪示意图；

图6是实施例三中计算机与检测主机通讯内容的示意图；

图7是本发明无创快速血糖检测方法的主程序框图。

图中：1-箱式外壳、2-加热头、21-检测喇叭口、22-加热头的中心轴、23-温度传感探头、24-同轴电缆。

3-表带、4-手表式外壳、5-计算机、6-接线、7-检测主机、8-连线网络、9-手腕剖面。10-显示屏、11-电源开关、12-操作按钮。

(五)具体实施方式

实施例一参见图1、2、3：这种无创快速血糖检测仪有一个箱式外壳1，在外壳的表面有至少一个检测喇叭口21，上述检测喇叭口内壁形状是圆锥面或二次曲面，内壁表面涂有一反射膜。该检测喇叭口内伸出一个加热头的中心轴22，该加热头的中心轴的上端突出于外壳表面，下端经同轴电缆与外壳内的微波发生器连接，微波发生器采用半导体部件产生微波；外壳上面还有一个显示屏10，该显示屏与外壳内中央芯片的数据输出端信号连接；该外壳还与电源接口、计算机通讯接口、电源开关11、检测显示灯和操作按钮12连接。

外壳内有一个中央芯片，该中央芯片预先存有控制程序并分别与直流电源线路单元、微波功率调节单元、用于温度监控和向中央芯片传输温度变化特征值的温度检测控制单元、用于设置和增减调节预设温度范围的温度调节单元、用于调整微波加热时间的长短的时间调节单元；上述直流电源线路单元还与微波发生器连接，上述直流电源线路单元是可充电电池或蓄电池。上述温度检测控制单元连接一个温度传感探头，该温度传感探头位于加热头的顶部，上述外壳内还置有一冷却风扇，冷却风扇的进风口对着微波发生器，外壳上开有气流出口。

中央芯片可以买普通的工况单片机来完成全部所需功能。比如，采用型号为89S52的单片机，其主频是24兆，可以输入8K的控制程序，并自带A-D转换。所谓温度检测控制单元可以直接购买温度芯片，也可自己买材料组装。比如，采用铜-康铜热电偶(很容易在市场上买到)时，从接触皮肤的探头传出的模拟信号(电压值)先要放大，再进行A-D转换。所以温度检测-控制单元就主要包括放大和数字转换部分，这些都是常规的部件，很容易从市场上买到。如采用前述89S52单片机，则A-D转换也可省掉，因单片机已自带此功能。同样液晶显示屏也可直接从市场上购买。比如，128X128图形点阵液晶模块，带中英文字库，可显示8行汉字或英文，有内置T6963C控制器，自带负压和LED背光。可由前述单片机提供的编程，让液晶显示屏自动显示所需的界面，如血糖值、检测时间和以前的血糖检测数据等，也可由显示屏控制单元(或按键)人为控制其它功能，如调出以前的血糖检测数据等。预设温度单元可有多种方式制成，最简单的是仅设计几个预设温度档，如25℃、28℃和30℃，用普通的换档开关或波段开关连接单片机即可。微波功率调节单元也有多种方式实现。最简单的是用电阻控制输入电流，即用可变电阻来实现。微波作用时间调节单元可用市场上可买到的各种时间控制器来组装，也需和单片机连接。冷却风扇可采用普通计算机用风扇，其开关时间同样可编程后由单片机控制。其它零件，如同轴电缆，电源开关，保险管，机箱，计算机通讯接口，插座等都很容易购买后组装。

显示屏：用于显示检测得到的血糖浓度，检测时间和以往检测数据等内容，它与中央芯片中的数据显示控制电路相连。

外加热源：指一定功率和频率的交变电场或电磁场，频率可从50Hz～3×10¹⁴Hz，波长可从6×106m～0.76μm，实际使用上，当频率较低时(一般小于3×10⁶Hz)，需用电极与皮肤直接接触，使交变电流通过人体组织生热。当频率较高时(＞3×10¹⁴Hz)，可以接触或不接触皮肤，而以电磁感应和电磁波辐射的方式作用于人体组织。在微波波段(从波长1m到1mm)，这种加热作用能产生显著的热效应，组织的温度变化特征与血糖的浓度有很明显的正相关关系.当然，所加电磁波辐射的强度，频率和作用时间必须经过仔细选择，以确保人体组织不会受到暂时或永久性的伤害。外加热源的功率取决于热源类型，作用时间，作用区域位置和大小，与皮肤接触方式和距离以及患者个体差异等因素.选择原则是在不对人体组织产生热或其它伤害的条件下，选稍高的功率，使生热效果尽可能显著一些。

外加热源所需的电能可以来自室内的交流电源，也可由自带电池或蓄电池供给；包括半导体微波发生器和由变压器和其它电子元件组成的发生器电源电路，是提供加热被检测部位的热源。这里所说的“外加热源”是区别于人体自身的发热而言。

本发明可以采用一个或多个外加热源，对人体一个或多个部位，器官或组织的一定大小的区域进行加热作用，采用一个或多个测温仪器在前述被作用区域进行温度动态监测，对测出的温度数据进行分析处理，找出具有代表性的变化特征，以此作为与同等条件下采用常规血糖检测方法获得的数据进行对照的基础，从而得到温度变化特征与血糖的相关曲线或换算关系式。使在此后的运用中，可根据这些曲线或换算关系式直接由检测得到的温度变化特征导出血糖值。

微波功率调节单元：用于调节输入微波强度。

温度监测器：用于温度监控和向中央芯片传输温度变化特征值，设于加热头喇叭口内，温度监测选用直接接触皮肤的传感器探头，当采用接触式探头时，探头端部不应低于喇叭口平面，避免盖在喇叭口面上的检测部位接触不到探头，设计时应使得探头头部垂直并压在被测部位表面。

温度检测-控制单元：负责温度监控和传输温度数据。

温度调节单元：用于设置和增减调节预设温度范围。

时间调节单元：用于调整微波加热时间的长短。

同轴电缆：用于传输微波，一端与外加热源连接，另端与加热头连接。

检测显示灯：当微波发生器启动时，此灯将闪烁，提示正式检测已开始，检测完成后，此灯自动熄灭。

计算机接口：通过它可以实现检测仪和外接计算机之间的数据或信息交流。

直流电源线路单元：主要用于提供各单元所需工作电压和电流。

冷却风扇：其作用是在一次检测完成后对微波发生器和变压器降温，以免下一次检测前较高的设备温度影响检测结果。风扇进风口设在机箱侧壁，风扇气流正对微波发生器，气流出口设在进风口对面的侧壁。

参见图3：加热头2连接于箱式外壳1上，检测喇叭口21平面平行于箱式外壳1并高出箱式外壳1-10毫米，加热头的中心轴22一端直接连接同轴电缆24，一端直接接触皮肤，微波通过中心轴22直接加热接触处皮肤和深层组织，加热头的中心轴22***有喇叭口，其内层喷涂金属薄层，使发散的微波集中在较小的范围内，检测喇叭口21的外圆直径为8-30毫米，检测喇叭口21的内表面形状是圆锥面。

检测喇叭口21制造工艺为：先用模具铸出塑料外形，然后对内表面用喷涂或电镀方式加上一层金属膜；加热头的中心轴22用机加工方式完成，材料选铜，检测喇叭口21，加热头的中心轴22和同轴电缆24的连接方式是螺纹连接。

该检测仪中涉及的微波发生器制造并不困难，可买零件和材料自己组装。产生微波的半导体器件有多种选择：(1)晶体管振荡器：最大输出功率20-300mW，频率范围1.5-3.5GHz，调谐特性：电调/机调，输出形式：同轴电缆，电路结构：微带。(2)场效应振荡器：最大输出功率40-200mW，频率范围4-6GHz，调谐特性：点频，输出形式：同轴电缆，电路结构：微带。(3)体效应振荡器(VTZ系列)：最大输出功率50-5000mW，频率范围4-10GHz，调谐特性：电调/机调，输出形式：同轴电缆，电路结构：圆柱腔。(5)雪崩振荡器：最大输出功率30-300mW，频率范围8-10GHz，调谐特性：机调，输出形式：波导，电路结构：圆柱腔。从功率大小和控制、传输方便看，前三种较好。最好的方法是要求专业生产厂家按自己需要的参数(频率和功率)加工生产合适的微波发生器和所需电路。

一种应用上述无创快速血糖检测仪的无创快速血糖检测方法，其主要检测步骤如下：

步骤a：预设温度范围，根据具体患者在选定的预加热区域的通常体表温度范围，预先设定被检测者的日平均体表温度范围；

步骤b：预检，被检测者将检测部位皮肤贴在检测喇叭口上，开机后中央芯片发出指令，使温度检测控制单元开始通过温度传感探头检测皮肤的初始温度，将温度检测结果与储存在芯片中的预设温度范围相比较，如超过该范围，中央芯片作出判断，暂时不予检测，并在显示屏上显示“等待”信息，待检测部位温度达到要求温度范围后再检测；

步骤c：正式检测，确认检测部位温度已达到允许的预设温度范围后，中央芯片发出正式检测的指令，让微波发生器按预先设定的功率、频率和作用时间开始发送微波、同时检测显示灯开始闪烁；采用微波发射和温度检测交替进行的技术，两种过程所占的时间比例范围为1∶1到50∶1微波通过同轴电缆和加热头的中心轴被引向手心，由温度检测单元在开始加热的同时或从某一时刻起，对检测区域开始进行温度监测，直到加热结束或结束后某一时刻停止，并将具有代表性的温度变化特征值数据传输到中央芯片进行存储；

步骤d：数据处理，微波加热停止后，检测显示灯熄灭，中央芯片将对所有存储的数据进行分析处理，按预定程序将具有代表性的温度变化特征值与内存信息作出比较，同时根据温度变化特征与血糖的相关曲线或换算关系式计算出血糖值，并通过液晶显示屏显示；本发明检测得到的血糖值是指患者在某一检测时刻的毛细血管全血葡萄糖值，可用mmol/L或mg/dL为单位表示。

步骤e：冷却仪器，检测完成后，检测部位离开检测喇叭口，中央芯片给出指令，启动冷却风扇，吹送空气冷却仪器，冷却风扇停止后，关掉电源开关，等待下一次检测；被检测者通过按键调查看过去一段时间内的血糖数据或通过计算机接口调出存储在中央芯片中过去一段时期内的检测结果，转存在计算机中或送到医院供参考。

本发明所说的皮肤包括所有体表中具有皮肤的任何区域的器官和组织。所说的器官是指耳，四肢(包括手指和脚趾)等暴露在外且易于测量的器官，所说的“组织”是指外层皮肤、真皮、皮下血管等外加热源能作用到的人体组织。本发明所说的区域是指前述部位，器官或组织上准备用外加热源加热后检测血糖的区域，可称为欲加热区域。为使加热均匀又便于温度测量，该区域不应过大。

本发明所说的温度检测单元是指能通过接触热传导，对流或非接触的辐射方式正确检测外加热源作用区域温度变化的仪器。对其性能的要求是(1)精度不低于0.1℃。(2)对温度变化的响应时间短，最好不大于5秒。(3)检测探头对被检测温度场影响尽可能小(即探头的热容量应越小越好)。(4)工作可靠，体积以小为好。

本发明对温度数据的分析处理包括无效数据的去除，温度增加速率，最高温度，平均温度，最高温度持续时间等参数的提取和误差分析等内容。

本发明检测得到的具有代表性的温度变化特征值是指温度变化速率，停止加热后的最高温度，最高温度保持时间，加热后某一时刻的温度值等参数。

本发明所说的″温度变化特征与血糖的相关曲线或换算关系式″可以是简单的解析公式，也可以是较复杂的经验公式，还可以是存于数据库中的曲线形式以及其它类似的数学关系。温度变化特征与血糖的相关曲线或换算关系式举例：

1、选择温度随时间变化的曲线上较接近直线，且温度起伏波动较小的段落。

2、确定此段落的斜率K。

3、按下列换算关系式计算血糖值H。

H＝aK²+bK+C

根据有创血糖对比检测值(连续进行三次在同等条件下的有创和无创检测对比实验)确定换算关系式中的系数a、b和c。

本发明所说的与常规血糖检测方法进行对比时的同等条件是指同一患者，在同样或接近的检测部位，同时或尽可能接近的时刻进行的检测。所谓“常规血糖检测方法”是指采用葡萄糖氧化酶法的静脉全血检测(通常在医院进行)或毛细管全血检测(通常在家由患者用小型血糖检测仪检测)等公认较准确的有创血糖检测方法。

实施例二参见图4：这种无创快速血糖检测仪有一个手表式外壳，中央芯片与报警电路、时钟部件和通讯部件信号连接在一起。对于长期在室外工作、工作环境流动性大的患者或仪器被检测者，采用可充电电池或蓄电池作电源较为方便。此种手表式检测仪与前述实施例一的主要区别是电源不同。实际上，该机采用的直流可充电电池，其输入电压可在9-24V的范围内变化，这类电池容易在市场上可以买到。这种手表式检测仪可实现一机三用，即测血糖、时间显示和手机通讯，检测完成后，存储在中央芯片中过去一段时期内的若干检测结果，可通过手机功能发送到医院或给家人供参考。

这种手表式检测仪在外形上是上述仪器的缩小，在功能上多了定时自动检测血糖的监测程序。由于采用了体积小得多的半导体器件产生微波，而不是用大体积的磁控管和高压变压器，使得缩小体积成为可能。同时由于半导体器件的功耗远小于磁控管，所以采用小型充电电池也能保证仪器的供电要求。此外，由于手表式检测仪要求长时间佩戴在手腕(或手臂或其它部位)上，使得加热头一直接触皮肤，每次检测前的初始温度基本相同，因而不用考虑预设温度范围和相应的预热预冷功能。但需在中央芯片中加入每隔一段时间(如15分钟或半小时)自动加热检测，保存数据和血糖过高时的报警程序。这种程序并不复杂，由于一般芯片都有时钟功能，所以能够方便实现。微型报警器也容易从市场上买到。

该手表式检测仪采用可充电电池或蓄电池作电源，通过无线方式传输数据，采用半导体器件产生微波，是由被检测者长期佩戴，可自动定时检测并报警的监测仪。该手表式检测仪有一个具有液晶显示屏、表带的外壳，外壳中主要包括：中央芯片、微波发生器、加热头、电池单元、温度检测控制单元、电池单元和电源开关。

一种应用上述无创快速血糖检测仪的无创快速血糖检测方法，主要检测步骤如下：

步骤I，被检测者将检测仪佩戴到手腕，并让检测喇叭口内的加热头和温度传感探头紧压在腕部皮肤上，每次检测前的初始温度基本相同，因而不用考虑初始温度范围和相应的预热预冷功能；

步骤II，开动电源开关，中央芯片发出指令，使微波发生器发出微波，同时温度传感探头监测加热区温度变化，检测结果传到中央芯片后，计算并显示出血糖值，同时存储或报警；

步骤III，检测完成后，仪器自动停止加热，按照预设检测间隔时间，自动重新加热检测；

步骤IV，检测完成后，存储在中央芯片中过去一段时期内的检测结果，通过手机功能发送到医院或给家人供参考。

实施例三参见图5、6、7：这种无创快速血糖检测仪是由一台连接计算机的检测主机连接一台以上的检测分机组成的网络结构，每台检测分机的计算机通讯接口经连线网络与检测主机和与计算机连接；

计算机：发出监控指令，观察***工作状况，调看患者血糖资料和其它信息，输入预设温度范围，计算参数，换算关系式或曲线。

检测主机接受操作者发送的一天24小时定时检测的指令，并将指令定时发送到各检测分机；接受各检测分机发来的检测数据；分析处理数据，计算出各检测分机被检测者的血糖值，并储存和显示；对于由于某些原因出现的检测错误，判断数据失效，自动向出错检测分机发出重测指令，对重测数据再次确认分析；根据各检测分机被检测者血糖值是否异常的情况，发出报警信号；根据不同被检测者的情况，设立不同的预设温度范围和计算参数或换算关系式，以方便血糖计算。

随时处于待命状态的各检测分机一旦接受执行检测主机定时发出的检测指令，立即启动检测分机的微波发生器，通过同轴电缆将微波送至佩戴在被检测者身上的加热头，通过加热头的中心轴对接触处的皮肤及皮下组织施加微波，同时监测该区域温度变化动态，检测结束后自动关闭微波，检测分机再次进入待命状态；将测得的温度数据实时传送回计算机，供分析处理；各检测分机由同轴电缆连接加热头，用来传送检测分机发出的微波，加热头长时间固定在检测分机被检测者的监测部位。

一种应用上述无创快速血糖检测仪的无创快速血糖检测方法，主要检测步骤参见图7：

步骤1、检测主机参数设定：确定有效通道数、监测时间间隔、血糖危险报警范围、报警方式选择；

步骤2、第N通道检测分机开机准备；

步骤3、第N通道检测分机准备完成，送出“可以检测”信号到检测主机；

步骤4、检测主机收到第N通道检测分机信号后，开始计时；

步骤5、时间达到预设监测时间间隔，检测主机向检测分机送出开始检测命令；

步骤6、第N通道检测分机收到开始检测命令，启动微波加热，开始检测；

步骤7、第N通道检测分机检测完成后，自动停止加热，向检测主机发送检测数据；

步骤8、检测主机将该次检测数据保存；

步骤9、检测主机将保存数据与预设血糖危险报警范围比较；

步骤10、检测主机根据比较结果确定是否报警；如超出预设血糖危险范围，进入步骤11；

如未超出预设血糖危险范围，进入步骤12；

步骤11、血糖未超出范围，立即重新计时，回到步骤5；

步骤12、以预设报警方式报警；

步骤13、报警后，第N通道暂停检测，待医护人员处理后重新开始，回到步骤2；

步骤14：检测完成后，检测部位离开喇叭口，中央芯片给出指令，启动冷却风扇，吹送空气冷却仪器，冷却风扇停止后，关掉电源开关，等待下一次检测；被检测者通过按键调查看过去一段时间内的血糖数据或通过计算机接口调出存储在中央芯片中过去一段时期内的检测结果，转存在计算机中或送到医院供参考。

本发明可实现温度动态检测，外加热源作用前对欲加热区域的初始温度检测，如初始温度不在预设温度范围内，需在温度监测探头的帮助下对检测区域进行降温或加温调整，或者让检测者自己通过适当的手段(如活动身体，搓检测部位，用冷水或热水浸泡检测部位等)或者在温度较恒定的室内等待一段时间，等检测部位温度达到允许的预设温度范围后，才开始启动外加热源加热。接下来，对该区域的温度监测可以从加热时就开始，并一直持续到加热停止或再延后一段时间。温度测量数据的采集可通过程序控制自动进行。相邻两次采集之间的时间间隔，总采集时间，预设温度值等参数可预先输入，还可根据具体情况在程序中调整。这里所说的预设温度范围是指根据具体患者在选定的欲加热区域的通常体表温度范围，所预先设定的一个日平均体表温度范围。由于体表温度会随检测环境条件，检测时间和季节等诸多因素的改变而变化，所以当检测开始前，欲加热区域的初始温度往往会有波动，如果波动不大，仍然在允许1的范围内，则可以直接加热检测。如果波动已超出预设温度范围，为得到较准确的结果，需要对该区域进行充分的预热或预冷，直到确已达到允许的温度范围。

Claims (5)

1.一种无创快速血糖检测仪，包括一个外壳，其特征在于：在外壳表面有至少一个检测喇叭口，该检测喇叭口内伸出一个加热头的中心轴，该加热头的中心轴的上端突出于外壳表面，下端经同轴电缆与外壳内的微波发生器连接；外壳上面还有一个显示屏，该显示屏与外壳内中央芯片的数据输出端信号连接；该外壳还与电源接口、计算机通讯接口、电源开关、检测显示灯和操作按钮连接；

外壳内有一个中央芯片，该中央芯片预先存有控制程序并分别与直流电源线路单元和温度检测控制单元连接，上述直流电源线路单元与微波发生器连接，上述温度检测控制单元连接一个温度传感探头，该温度传感探头位于加热头的顶部，上述外壳内还置有一冷却风扇，冷却风扇的进风口对着微波发生器，外壳上开有气流出口。

2.根据权利要求1所述的无创快速血糖检测仪，其特征在于：上述检测喇叭口内壁形状是圆锥面或二次曲面，内壁表面涂有一反射膜。

3.根据权利要求1所述的无创快速血糖检测仪，其特征在于：上述外壳是箱式外壳，中央芯片分别与微波功率调节单元、用于温度监控和向中央芯片传输温度变化特征值的温度检测控制单元、用于设置和增减调节预设温度范围的温度调节单元、用于调整微波加热时间的长短的时间调节单元连接。

4.根据权利要求1所述的无创快速血糖检测仪，其特征在于：上述外壳是手表式外壳，中央芯片分别与报警电路、时钟部件和通讯部件连接在一起。

5.根据权利要求1所述的无创快速血糖检测仪，其特征在于：上述检测仪是由一台连接计算机的检测主机连接一台以上的检测分机组成的网络结构，每台检测分机的计算机通讯接口经连线网络与检测主机和与计算机连接。

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