一种光反射式人体血糖无创检测装置及检测系统

技术领域

本发明涉及血糖检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种光反射式人体血糖无创检测装置及检测系统。

背景技术

血糖监测即是对于血糖值的定期检查，实施血糖监测可以更好的掌控糖尿病患者的血糖变化，对生活规律，活动，运动，饮食以及合理用药都具有重要的指导意义，并可以帮助患者随时发现问题及时到医院就医。

实际情况中，随着经济的不断发展，科学技术水平的不断提高，血糖检测也逐渐的便利化，人们不需要到医院进行血糖检测，而患者可以采用血糖检测仪器对自身的血糖进行检测，但是现有的血糖检测设备会给患者带来检测伤口，从而容易导致微创口感染，同时仪器体积比较笨重，使用不方便。

因此我们提出了一种光反射式人体血糖无创检测装置及检测系统来解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种光反射式人体血糖无创检测装置及检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光反射式人体血糖无创检测装置，包括主壳体以及依次设置在主壳体内部的检测单元、处理模块、显示屏、电源开关和功能按钮；

所述检测单元包括近红外光源模块、光电探测器及其处理电路；

所述主壳体内部设有可容纳检测手指的手指凹槽，所述近红外光源模块和光电探测器位于所述手指凹槽的底部；

所述主壳体上设有电源接口。

本装置能够减少目前有创血糖检测对糖尿病患者带来的痛苦，也避免了微创采血带来的感染风险，仪器体积小便于携带，使用简便，能够提高糖尿病患者对自身血糖值动态监测的积极性。

在一个优选地实施方式中，所述近红外光源模块和光电探测器为相同数量的个，分别位于所述手指凹槽的底部。

在一个优选地实施方式中，所述显示屏位于所述主壳体的上部，所述电源开关及功能按钮位于所述主壳体的上部。

在一个优选地实施方式中，所述处理模块包括信号处理电路、数据采集卡、系统芯片、数据转换器；

所述光电探测器接收到漫反射光信号通过所述信号处理电路传送至所述数据采集卡；

所述系统芯片、所述数据转换器处理信号之后传送至所述显示屏。

在一个优选地实施方式中，一种光反射式人体血糖无创检测装置的检测系统，包括稳压电源模块、红外发射模块、红外接收模块及MCU模块；

主控芯片负责对数据进行处理分析并传输至上位机，主控芯片采用USART串口转USB串口的方式和上位机进行通信，上位机负责显示和保存血糖值，前端在Visual Studio平台上使用C#开发完成，后端数据由MySQL存储。

在一个优选地实施方式中，稳压电源模块利用芯片实现稳定的±5V直流电压输出；

电源电路采用的是BUCK-BOOST拓扑结构，整流二极管D1用于整流滤波输出直流电压，电感L1、电容C1和C2起滤波作用，该电路的输出电压将由电阻R1和R2共同决定。

在一个优选地实施方式中，红外发射模块采用双运算放大器和三极管驱动发光二极管；

当双运算放大器的第8输入引脚接通电源时，Q1处于微导状态，此时第3引脚的输入电压为0，第1引脚输出低电平，Q3处于截止状态，接连的LED将处于导通状态。

在一个优选地实施方式中，红外接收模块工作中漫反射光强信号由光电探测器接收，输出微弱的电流信号；

红外接收模块设计了T型I/V转换电路，输出电压由电阻R2和R3共同决定，用小电阻实现较大的放大倍数，该电路的放大倍数约为10

其次设计了低噪声放大电路将mv级别的电压信号放大100倍；

最后以LF353为核心的偏置电路将电压信号调整为0-3.3V，中心电压调为3V左右。

在一个优选地实施方式中，MCU模块负责采集数据并和上位机进行通信；

MCU模块由复位电路、电源电路、SWD下载电路、USB串口电路、主控电路等组成。

本发明的技术效果和优点：

采用本专利仪器能够减少目前有创血糖检测对糖尿病患者带来的痛苦，也避免了微创采血带来的感染风险，仪器体积小便于携带，使用简便，能够提高糖尿病患者对自身血糖值动态监测的积极性。

附图说明

图1为本发明中检测装置的结构示意图；

图2为本发明中检测装置的外部结构示意图；

图3为本发明中仪器检测系统框图；

图4为本发明中稳压电源电路图；

图5为本发明中红外发射模块电路图；

图6为本发明中红外接收模块电路图；

图7为本发明中MCU模块电路。

附图标记为：1主壳体、2手指凹槽、3电源接口、4近红外光模块、5光电探测器、6功能按钮、7电源开关、8显示屏。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-2，一种光反射式人体血糖无创检测装置，包括主壳体1以及依次设置在主壳体1内部的检测单元、处理模块、显示屏8、电源开关7和功能按钮6；

检测单元包括近红外光源模块4、光电探测器5及其处理电路；

主壳体1内部设有可容纳检测手指的手指凹槽2，近红外光源模块4和光电探测器5位于手指凹槽2的底部，近红外光源模块4和光电探测器5为相同数量的2个，分别位于手指凹槽2的底部。

主壳体1上设有电源接口3。

显示屏8位于主壳体1的上部，电源开关7及功能按钮6位于主壳体1的上部，处理模块包括信号处理电路、数据采集卡、系统芯片、数据转换器；

光电探测器5接收到漫反射光信号通过信号处理电路传送至数据采集卡；

系统芯片、数据转换器处理信号之后传送至显示屏8。

一种光反射式人体血糖无创检测装置的检测系统，包括稳压电源模块、红外发射模块、红外接收模块及MCU模块；

主控芯片采用了ST公司的STM32F103C8T6，负责对数据进行处理分析并传输至上位机，探测器采用了北京敏光科技有限公司生产的0.3mm low dark current AnalogInGaAs PIN photodiode，它在1050nm和1550nm具有较高的响应度。

STM32F103C8T6采用USART串口转USB串口的方式和上位机进行通信，上位机负责显示和保存血糖值，前端在Visual Studio平台上使用C#开发完成，后端数据由MySQL存储，系统方案框图如图3所示。

稳压电源模块根据系统各检测模块需求，利用TPS5430芯片实现稳定的±5V直流电压输出，TPS5430芯片是TI公司推出的一款输出电流很高的PWM转换器，转换效率高，系统的稳压电源电路如图4所示，电源电路采用的是BUCK-BOOST拓扑结构，整流二极管D1用于整流滤波输出直流电压，电感L1、电容C1和C2起滤波作用，该电路的输出电压将由电阻R1和R2共同决定；

电源电路采用的是BUCK-BOOST拓扑结构，整流二极管D1用于整流滤波输出直流电压，电感L1、电容C1和C2起滤波作用，该电路的输出电压将由电阻R1和R2共同决定。

红外发射模块

LED具有两种驱动方式，一种是恒压驱动，电压不会随负载变化；另一种是恒流驱动，电流不会随负载变化。为了减少电流对发光二极管波长的影响，延长LED的使用寿命，选择恒流驱动方式。

本专利中所设计的恒流驱动电路如图5所示，采用LM358双运算放大器和三极管驱动发光二极管，既能保证光源能够输出稳定的光强，还具有过载保护LED的能力。

当LM358的第8输入引脚接通电源时，Q1处于微导状态，此时第3引脚的输入电压为0，第1引脚输出低电平，Q3处于截止状态，接连的LED将处于导通状态。

红外接收模块

漫反射光强信号由InGaAs光电探测器接收，输出微弱的电流信号。为了将电流信号转为可处理的电压信号，本专利中设计了如图6所示的红外接收电路，对信号进行初步的处理。

首先设计了T型I/V转换电路，输出电压由电阻R2和R3共同决定，用小电阻实现较大的放大倍数，该电路的放大倍数约为10

其次设计了低噪声放大电路将mv级别的电压信号放大100倍。

最后以LF353为核心的偏置电路将电压信号调整为0-3.3V，中心电压调为3V左右。

MCU模块负责采集数据并和上位机进行通信，该模块采取STM32F103C8T6作为微处理器，一款基于Cortex-M3内核的32位微控制器；内置12bit的A/D转换器；拥有7通道的DMA控制器；所支持的外设资源丰富，定时器、ADC、SPI等；低功耗、低成本，有睡眠、停机和待机3种模式；I/O口资源丰富，设计简单；该芯片目前已广泛应用于智能家居、人机界面、工业自动化等领域中。

MCU模块由复位电路、电源电路、SWD下载电路、USB串口电路、STM32F103C8T6主控电路等组成，电路图如图7所示。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。