个体化血糖浓度检测装置及其数据处理方法
专利汇可以提供个体化血糖浓度检测装置及其数据处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种个体化 血糖浓度 检测装置及其 数据处理 方法，包括电化学血糖采集模 块 和光学血糖采集模块，所述电化学血糖采集模块包括基准 电压 输出单元、 电流 电压转换单元、第一数控放大单元和第一滤波处理单元，所述光学血糖采集模块包括 微处理器 控制单元、第二滤波处理单元、模拟选择器单元、LED驱动单元、LED发光模块、光敏 传感器 、前级放大单元、第三滤波处理单元以及第二数控放大单元。有益效果：大大减小指尖取血次数，减小对患者的创伤，及降低感染的 风 险，同时克服了光学测量个体误差大、测量 精度 不高等问题。，下面是个体化血糖浓度检测装置及其数据处理方法专利的具体信息内容。
1.一种个体化血糖浓度检测装置，其特征在于，包括电化学血糖采集模块和光学血糖
采集模块，所述电化学血糖采集模块包括基准电压输出单元、电流电压转换单元、第一数控放大单元和第一滤波处理单元，所述光学血糖采集模块包括微处理器控制单元、第二滤波处理单元、模拟选择器单元、LED驱动单元、LED发光模块、光敏传感器、前级放大单元、第三滤波处理单元以及第二数控放大单元；
所述基准电压输出单元用于向血糖试纸条提供测试所需的基准电压，经三电极测试，
其输出的电流信号经过所述电流电压转换单元送入所述第一数控放大单元中，所述第一数控放大单元输出放大后的信号经过所述第一滤波处理单元送入所述微处理器控制单元的第一A/D采样端，所述微处理器控制单元的第一控制端还与所述第一数控放大单元的控制引脚相连，用于控制所述第一数控放大单元的信号放大倍数；
所述微处理器控制单元的D/A输出端口还与所述第二滤波处理单元的输入端相连，该
第二滤波处理单元的输出端连接所述模拟选择器单元，在所述模拟选择器单元的每一路输出端上分别连接有LED驱动单元和不同波段的LED发光模块，通过所述模拟选择器单元选择不同波段的LED发光模块点亮，所述光敏传感器用于接收透射光信号，该透射光信号依次经过所述前级放大单元、第三滤波处理单元以及第二数控放大单元后送入所述微处理器控制单元的第二A/D采样端，所述微处理器控制单元的第二控制端还与所述模拟选择器单元的控制引脚相连，用于控制所述模拟选择器单元选择不同波段的LED发光模块点亮，所述微处理器控制单元的第三控制端还与所述第二数控放大单元的控制引脚相连，用于控制所述第二数控放大单元的信号放大倍数；
在所述微处理器控制单元上还连接有温度传感器单元和参考电压单元。
2.根据权利要求1所述的一种个体化血糖浓度检测装置，其特征在于：所述电化学血
糖采集模块和所述光学血糖采集模块之间设置有接口单元，用于实现二者的连接与分离。
3.根据权利要求1所述的一种个体化血糖浓度检测装置，其特征在于：在所述微处理
器控制单元上还连接有蓝牙无线收发单元和触摸式LCD液晶显示单元。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种个体化血糖浓度检测装置，其特征在于：所述微
处理器控制单元由32位微处理器STM32F415RG和相应的外围元件构成。
5.根据权利要求1所述的一种个体化血糖浓度检测装置，其特征在于：所述第一数控
放大单元与所述第二数控放大单元均采用可编程增益放大器PGA112及外围元件构成。
6.一种基于权利要求1所述的个体化血糖浓度检测装置的数据处理方法，其特征在于
按照以下步骤进行：
S1：控制光学血糖采集模块进行光学血糖检测，其中LED发光模块使用紫外-可见-近
红外分光光度计在200nm-2500nm范围内扫描，通过光敏传感器得到一系列吸收光强随血糖浓度变化大于90％的波长和吸收光强随血糖浓度变化小于5％的波长；
S2：根据S1得到的数据，分别从吸收光强随血糖浓度变化大于90％的波长中选出1-3
种波长，以及从吸收光强随血糖浓度变化小于5％的波长中选择1-3种波长；
S3：利用S2得到的2-6种不同波长的光作为光学血糖检测的测试光，获取透射光强与
入射光强的比值以及对应波长的脉搏波信号，使用温度传感器获取体温和环境温度；
S4：控制电化学血糖采集模块进行电学血糖检测，测量出其相应的血糖浓度；
S5：使用偏最小二乘法，通过多次电化学血糖检测和光学血糖检测所得的数据，按照下式进行数据拟合：
其中：y*为拟合出的血糖浓度值，M为2-6种波长获取的脉搏波的特征参数总个数，Pi
为第i个特征参数的值，N为测试光的总个数，Rmaxi为第i个入射光和透射光比值在3-50个脉动周期内每次搏动最大值的平均值的常用对数值，Rmini为第i个入射光和透射光比值在
3-50个脉动周期内每次搏动最小值的平均值的常用对数值，Tb为体温，Tc为环境温度，c0、c2i-1、c2i、k2i-1、k2i、l2i-1、l2i、cTb、cTb'、cTc、cTc'分别为各个参数所对应的拟合系数，通过调整各个拟合系数使得拟合出的血糖浓度值等于电化学血糖检测出的血糖浓度值；
S6：利用S5所得的拟合系数，直接利用S2得到的2-6种不同波长的光作为光学血糖检
测的测试光，通过提取步骤S5中所对应的参数，直接计算血糖浓度值。
7.根据权利要求6所述的个体化血糖浓度检测装置的数据处理方法，其特征在于：所
述脉搏波的特征参数包括时域特征参数和频域特征参数。
个体化血糖浓度检测装置及其数据处理方法
技术领域
背景技术
血液会产生电流，而电流的大小会随着血液中的血糖浓度的增加而增加。通过精确测量出
这些微弱电流，并根据电流值和血糖浓度的关系，测得血糖浓度。虽然这种方法已得到了广
泛的应用，并被大众所接受。但这种方法由于每测一次血糖浓度需从指尖取一次血，若需要
长期检测血糖浓度，会对指尖造成损伤，也可能会出现感染，然而对于糖尿病人又不得不每
天测量。因而人们提出了光学方法测量血糖浓度，基于光学方法对血糖进行检测是一种无
创检测，但由于个体差异太大，光学方法检测的血糖浓度存在测量个体误差大，测量精度不
高等缺点。
发明内容
温、环境温度等外界测量的参数，准确的计算出血糖浓度，减小了对用户的创伤，降低了伤
口感染的风险，同时克服了光学测量个体误差大、测量精度不高等问题。
控放大单元和第一滤波处理单元，所述光学血糖采集模块包括微处理器控制单元、第二滤
波处理单元、模拟选择器单元、LED驱动单元、LED发光模块、光敏传感器、前级放大单元、第三滤波处理单元以及第二数控放大单元；
一数控放大单元输出放大后的信号经过所述第一滤波处理单元送入所述微处理器控制单
元的第一A/D采样端，所述微处理器控制单元的第一控制端还与所述第一数控放大单元的
控制引脚相连，用于控制所述第一数控放大单元的信号放大倍数；
一路输出端上分别连接有LED驱动单元和不同波段的LED发光模块，通过所述模拟选择器
单元选择不同波段的LED发光模块点亮，所述光敏传感器用于接收透射光信号，该透射光
信号依次经过所述前级放大单元、第三滤波处理单元以及第二数控放大单元后送入所述微
处理器控制单元的第二A/D采样端，所述微处理器控制单元的第二控制端还与所述模拟选
择器单元的控制引脚相连，用于控制所述模拟选择器单元选择不同波段的LED发光模块点
亮，所述微处理器控制单元的第三控制端还与所述第二数控放大单元的控制引脚相连，用
于控制所述第二数控放大单元的信号放大倍数；
随血糖浓度变化大于90％的波长和吸收光强随血糖浓度变化小于5％的波长；
3-50个脉动周期内每次搏动最大值的平均值的常用对数值，Rmini为第i个入射光和透射光
比值在3-50个脉动周期内每次搏动最小值的平均值的常用对数值，Tb为体温，Tc为环境温
度，c0、c2i-1、c2i、k2i-1、k2i、l2i-1、l2i、cTb、cTb'、cTc、cTc'分别为各个参数所对应的拟合系数，通过调整各个拟合系数使得拟合出的血糖浓度值等于电化学血糖检测出的血糖浓度值；
减小指尖取血次数，减小了对用户的创伤，降低了伤口感染的风险，同时克服了光学测量个
体误差大、测量精度不高等问题。
附图说明
具体实施方式
控放大单元和第一滤波处理单元，光学血糖采集模块包括微处理器控制单元、第二滤波处
理单元、模拟选择器单元、LED驱动单元、LED发光模块、光敏传感器、前级放大单元、第三滤波处理单元以及第二数控放大单元；
出放大后的信号经过第一滤波处理单元送入微处理器控制单元的第一A/D采样端，微处理
器控制单元的第一控制端还与第一数控放大单元的控制引脚相连，用于控制第一数控放大
单元的信号放大倍数；
接有LED驱动单元和不同波段的LED发光模块，通过模拟选择器单元选择不同波段的LED
发光模块点亮，光敏传感器用于接收透射光信号，该透射光信号依次经过前级放大单元、第
三滤波处理单元以及第二数控放大单元后送入微处理器控制单元的第二A/D采样端，微处
理器控制单元的第二控制端还与模拟选择器单元的控制引脚相连，用于控制模拟选择器单
元选择不同波段的LED发光模块点亮，微处理器控制单元的第三控制端还与第二数控放大
单元的控制引脚相连，用于控制第二数控放大单元的信号放大倍数；
集模块和光学血糖采集模块之间设置有接口单元。
触摸式LCD液晶显示单元。
随血糖浓度变化大于90％的波长和吸收光强随血糖浓度变化小于5％的波长；
3-50个脉动周期内每次搏动最大值的平均值的常用对数值，Rmini为第i个入射光和透射光
比值在3-50个脉动周期内每次搏动最小值的平均值的常用对数值，Tb为体温，Tc为环境温
度，c0为拟合计算系数，c2i-1为第i个特征参数的计算系数，c2i为第i个特征参数的二次方
计算系数，k2i-1为Rmaxi的一次方计算系数，k2i为Rmaxi二次方计算系数，l2i-1为Rmini一次方计算系数，l2i为Rmini二次方计算系数，cTb为体温Tb的一次方的计算系数，cTb'为体温Tb的二次方的计算系数，Tc为环境温度，cTc为环境温度的一次方的计算系数，cTc'为环境温度的二次方的计算系数，通过调整各个拟合系数使得拟合出的血糖浓度值等于电化学血糖检测
出的血糖浓度值；
个脉动周期内每次搏动最大值的平均值的常用对数值，Rmini为第i个入射光和透射光比值
在3-50个脉动周期内每次搏动最小值的平均值的常用对数值，Tb为体温，Tc为环境温度，
c0为拟合计算系数，c2i-1为第i个特征参数的计算系数，c2i为第i个特征参数的二次方计
算系数，k2i-1为Rmaxi的一次方计算系数，k2i为Rmaxi二次方计算系数，l2i-1为Rmini一次方计算系数，l2i为Rmini二次方计算系数，cTb为体温Tb的一次方的计算系数，cTb'为体温Tb的二次方的计算系数，Tc为环境温度，cTc为环境温度的一次方的计算系数，cTc'为环境温度的二次方的计算系数。
x2i-1+2(M+N)＝Rmini，x2i+2(M+N)＝Rmini，x2(M+2N)+1＝Tb，x2(M+2N)+2＝Tb，x2(M+2N)+3＝Tc，x2(M+2N)+4＝Tc，其前对应的系数依次用ai表示，则式(1)可的表达式可简写为：
的电化血糖仪得的第m个血糖浓度值，ym*表示第m个数据拟合的血糖浓度值，则其差δm＝
|ym-ym*|，其中ym*可表示为：
＝Rmini，x2i+2(M+N)＝Rmini，x2(M+2N)+1＝Tb，x2(M+2N)+2＝Tb，x2(M+2N)+3＝Tc，x2(M+2N)+4＝Tc带入可得到：
Rmini，计算出拟合血糖浓度值，最终达到通过调整各个拟合系数使得拟合出的血糖浓度值等于电化学血糖检测出的血糖浓度值。
断地修正后，最终只需偶尔进行电化学方法进行血糖浓度检测，进而采用无创的光学方法
进行血糖浓度的检测，可以大大减少指尖取血的次数，使无创的光学方法进行血糖检测达
到实用化的程度。
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