專利名稱：光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀。
背景技術(shù)：
糖尿病是危害人類健康的四大主要疾病之一，已經(jīng)成為全球性的健康問題。糖尿病人在世界范圍內(nèi)正逐年增加。世界衛(wèi)生組織估計(jì)，1998年全球約有1.43億糖尿病患者，到2025年，隨著人口增長、老齡化和地區(qū)城市化，這一數(shù)字將達(dá)到3億。我國糖尿病患者總數(shù)已達(dá)3000萬之多，尚有半數(shù)以上的糖尿病患者未被發(fā)現(xiàn)。
糖尿病的病因比較復(fù)雜，并會引起多種并發(fā)癥。由于糖尿病患者的胰腺不能正常地分泌胰島素，使血液中的葡萄糖(血糖)濃度不能保持在正常水平。因此必須經(jīng)常檢測血糖濃度，通過口服降糖藥物和注射適量的胰島素，來維持血糖的正常水平。因而準(zhǔn)確測量血糖濃度非常重要。過量和過少的服藥和注射胰島素對患者來說都是非常不利的。
目前，國內(nèi)外糖尿病患者的血糖檢測普遍采用化學(xué)檢測的方法。每次檢測需要采集病人的血液，已暴露出下述內(nèi)在的缺點(diǎn)(1)存在病毒通過血液感染的危險；(2)忍受針刺的痛苦，由于糖尿病患者本身傷口就不易愈合，嚴(yán)重時甚至肌體逐漸潰爛，所以這種檢測方法對糖尿病的治療非常不利；(3)限制了血糖的檢測頻率；(4)盡管尿糖檢測是無創(chuàng)的，但局限性較大，對于那些血糖低于腎閾值(10mmol/L)而又高于正常值(7mmol/L)的人群不能及時提出警告，且檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確。
人們急需一種無痛、連續(xù)、方便的血糖檢測方法。因此，無創(chuàng)血糖檢測方法是血糖檢測技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，它將使糖尿病檢測手段產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，對糖尿病的治療具有重要的實(shí)際意義。
目前國內(nèi)市場上沒見到“無創(chuàng)傷唾液血糖儀”這種產(chǎn)品，相關(guān)文獻(xiàn)中報道一種“無創(chuàng)傷唾液血糖儀”，它是根據(jù)“人體唾液中的含糖量同血液中的含糖量非常接近”而設(shè)計(jì)的。而我們和日本專家的實(shí)驗(yàn)證明人體唾液中的含糖量僅為血液中的含糖量的1/50～1/100。顯然這種“無創(chuàng)傷唾液血糖儀”用于血液中含糖量的測量是不準(zhǔn)確的。正常人空腹的血糖值≤7mmol/L，要想通過人的唾液測量血糖值，其精度要達(dá)到0.01mmol/L以上，并且唾液的樣本采取量又是有限的。本實(shí)用新型就是在這一背景下提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種無創(chuàng)傷的、利用光學(xué)方法直接測量唾液的血糖檢測儀器。該儀器由光源[1]、光路部分[2]、光電探測器[7]、電路部分[8]、單片計(jì)算機(jī)[11]、輸入電路[12]、顯示部分[13]及接口電路[14]組成。其中光路部分[2]由光學(xué)透鏡[3]、濾光片[4]、樣品池[5]、光學(xué)透鏡[6]構(gòu)成，電路部分[8]由放大電路[9]、A/D轉(zhuǎn)換電路[10]構(gòu)成，顯示部分[13]由顯示電路和液晶顯示屏構(gòu)成。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理依據(jù)如下相同體積濃度不同的葡萄糖溶液中加入一定量的酶酚試劑后，其葡萄糖溶液的吸收光譜如圖2所示。由圖2可以看出，吸收峰對應(yīng)的波長為505nm，不同濃度的葡萄糖溶液的吸收峰幅值不同。因此，通過測量吸收峰的幅值，即可測出葡萄糖濃度。
用上述方法測得的葡萄糖溶液的濃度與吸光度的關(guān)系曲線如圖3所示。在所查閱的文獻(xiàn)中指出，在葡萄糖溶液的濃度較高時，即在該方法下限以上時，葡萄糖溶液的濃度與吸光度成線性關(guān)系，由圖3可以看出，確實(shí)如此。但在濃度較低時，葡萄糖溶液的濃度與吸光度的關(guān)系未見報道。而這正是本實(shí)用新型中所用到的。從圖3可以看出它是一種非線性關(guān)系，并且此時吸光度的值很低。為了提高測量精度，我們用波長為505nm的單色光作為光源，取該光源帶寬內(nèi)光譜幅值的積分(光譜曲線下的面積)作為探測信號的值，采用拉格朗日多值插入法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出唾液中的葡萄糖含量，經(jīng)換算給出血液中的葡萄糖含量。
本實(shí)用新型的工作原理如下本儀器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。光源[1]發(fā)出的光經(jīng)光學(xué)透鏡[3]變?yōu)槠叫泄?；?jīng)過濾光片[4]變?yōu)椴ㄩL為505nm的單色光；通過樣品池[5]內(nèi)的待測樣品，經(jīng)光學(xué)透鏡[6]聚焦到光電探測器[7]的入射窗口上；光電探測器[7]把光信號轉(zhuǎn)換成電信號；電信號經(jīng)放大電路[9]放大；經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路[10]把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入單片計(jì)算機(jī)[11]；將待測者的實(shí)際血糖含量作為校準(zhǔn)值通過輸入電路[12]上的按鈕輸入單片計(jì)算機(jī)[11]，由單片計(jì)算機(jī)[11]進(jìn)行分析、比較、換算出血糖值，送至顯示部分[13]由液晶顯示屏直接顯示血糖含量，也可由接口電路[14]輸出測量數(shù)據(jù)，供外接計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)或打印檢測報告。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是精度高，重復(fù)性好，準(zhǔn)確率大于90％，廣泛適用醫(yī)療系統(tǒng)和家庭。


圖1光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀結(jié)構(gòu)框圖圖2葡萄糖溶液的吸收光譜圖圖3葡萄糖溶液的濃度與吸光度的關(guān)系曲線圖圖4光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀光路圖圖5光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀放大電路圖圖6光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀A/D轉(zhuǎn)換電路圖圖7光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀輸入電路圖圖8光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀顯示部分電路圖圖9光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀接口電路圖
具體實(shí)施方式
1.以蒸餾水的值作為本底，用標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖水溶液對儀器進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定時要扣除本底的值。
2.取舌下新析出的唾液約1000μl左右，取中間的清液500μl，加入等比的酶酚試劑3.6ml，混勻，注入10mm光程比色皿樣品池[5]中。
3.以通過采取血樣用化學(xué)方法測得的血糖含量數(shù)值作為實(shí)際測量值輸入單片機(jī)[11](僅測一次用于校準(zhǔn))。
4.光源[1]采用12V 50W溴鎢燈，波長為400-760nm，置于光學(xué)透鏡[2]的焦點(diǎn)處；在光源[1]前加10mm孔徑光闌，限制光通量，光學(xué)透鏡[3]為焦距是20mm的凸透鏡，通過光學(xué)透鏡[3]出來的光為平行光；經(jīng)過波長為505nm自制濾光片[4]變?yōu)閱紊?；通過樣品池[5]的待測樣品，經(jīng)光學(xué)透鏡[6]聚焦到光電探測器[7]的入射窗口上；光學(xué)透鏡[6]為焦距20mm的凸透鏡，光電探測器[7]為日本濱松生產(chǎn)的CR114側(cè)窗型光電倍增管，505nm波長的光在它的最大響應(yīng)范圍內(nèi)；光電探測器[7]把光信號轉(zhuǎn)換成電信號；電信號經(jīng)放大電路[9]放大；經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路[10]把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入單片計(jì)算機(jī)[11]；將待測者的實(shí)際血糖含量作為校準(zhǔn)值通過輸入電路[12]上的按鈕輸入單片機(jī)，由單片計(jì)算機(jī)[11]進(jìn)行分析、比較、換算出血糖值，送至顯示部分[13]由液晶顯示屏直接顯示血糖含量，也可由接口電路[14]輸出測量數(shù)據(jù)，供外接計(jì)算機(jī)存儲數(shù)據(jù)或打印檢測報告。單片計(jì)算機(jī)[11]將血糖含量數(shù)值與唾液中葡萄糖的含量濃值相比較，用編好的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較和處理，換算出血糖含量值，最后在液晶顯示屏上顯示出血糖值。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以消除其它因素的影響、精度高，可以達(dá)到0.005mmol/L，重復(fù)性好，準(zhǔn)確率大于90％，廣泛適用醫(yī)療系統(tǒng)和家庭。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀，其特征在于其構(gòu)成包括光源[1]、由光學(xué)透鏡[3]、濾光片[4]、樣品池[5]和光學(xué)透鏡[6]組成的光路部分[2]、光電探測器[7]、由放大電路[9]、A/D轉(zhuǎn)換電路[10]組成的電路部分[8]、單片計(jì)算機(jī)[11]、輸入電路[12]、顯示部分[13]、接口電路[14]；其中光源[1]、光學(xué)透鏡[3]、濾光片[4]、樣品池[5]、光學(xué)透鏡[6]到光電探測器[7]之間依次進(jìn)行光信號傳遞；光電探測器[7]、放大電路[9]、A/D轉(zhuǎn)換電路[10]和單片計(jì)算機(jī)[11]之間依次通過電路連接；單片計(jì)算機(jī)[11]又分別與輸入電路[12]、顯示部分[13]及接口電路[14]進(jìn)行電信號連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)無創(chuàng)傷唾液血糖儀。其構(gòu)成包括光源、光路部分、光電探測器、電路部分、單片計(jì)算機(jī)、輸入電路、顯示部分及接口電路。傳統(tǒng)的檢測血糖濃度的化驗(yàn)方法和現(xiàn)有的電子血糖檢測儀需要采取血樣，屬于有創(chuàng)傷檢測，給患者帶來痛苦，還存在著病毒通過血液感染的危險，限制了血糖的檢測頻率。實(shí)驗(yàn)證明，唾液中葡萄糖含量僅為血液中葡萄糖含量的1/50～1/100，所以通過人的唾液測量血糖值，其精度要達(dá)到0.01mmol/L。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是直接測量唾液中的糖含量，通過計(jì)算機(jī)分析、比較、處理，直接顯示血液中的糖含量，檢測精度高，重復(fù)性好，廣泛適用醫(yī)療系統(tǒng)和家庭。
文檔編號G01N33/66GK2722250SQ20042006330
公開日2005年8月31日 申請日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者孫晶華, 呂惠志 申請人:哈爾濱工程大學(xué)