專利名稱：多參數家用血液檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適合家庭及旅途使用的對人體血液中葡萄糖、尿酸、膽固醇進行檢測的儀器，屬于醫療電子儀器領域和生物醫學傳感器領域。
背景技術：
糖尿病是一種慢性糖代謝紊亂疾病，我國的糖尿病患者已超過四千萬人，未確診的糖尿病患者和糖耐量異常者更遠遠大于這個數字。目前，醫學上還沒有根治糖尿病的方法，因此，糖尿病患者需定期、定時檢測血糖，以便于合理用藥，達到更好地控制病情、自我保健的目的。對于肥胖及糖耐量異常者則更需要定期自行監測血糖、控制飲食、加強運動，以避免引發糖尿病。
尿酸是嘌呤代謝的終末產物，嘌呤是由人體細胞內蛋白質分解代謝產生的。如果人體對嘌呤代謝紊亂，體內尿酸產生過多或腎臟對尿酸的排泄減少，可導致高尿酸血癥。高尿酸血癥是痛風的前奏，痛風會引發痛風性關節炎和痛風性腎病。除遺傳缺陷外，長期過多地攝入高嘌呤的食物，是引發痛風的主要原因。由于高尿酸血癥無任何臨床癥狀，對營養過剩、肥胖及不愛運動人群，應定期檢測血尿酸含量，以控制飲食，避免罹患痛風。
膽固醇是人類血脂的主要成分之一，血清中膽固醇含量增加會導致高脂血癥。高血脂會導致動脈粥樣硬化，產生冠心病、心肌梗死、腦梗死、腦溢血等重要疾病。據統計，我國成人血脂升高者占10％～20％，每年因心腦血管疾病造成死亡的人數約260萬，居各類死亡原因之首，動脈硬化已成為人類第一殺手。高血脂還促發高血壓、糖耐量異常、糖尿病，導致脂肪肝、肝硬化、膽石癥、胰腺炎、眼底出血、失明、高尿酸血癥等疾病。
隨著生活水平的提高，人們的保健意識不斷加強，人們越來越希望能定期自行檢測血液中葡萄糖、尿酸、膽固醇的含量。目前，就家用血液檢測儀而言，國內市場常見的是家用血糖儀，只能測量血糖含量，對尿酸和膽固醇的含量不能檢測，不能滿足大多數中老年人的需要，同時不存在其普遍存在準確性較差、操作過程復雜、檢測成本較高等不足之處。
發明內容
本實用新型的目的是為了填補了國內家用尿酸、膽固醇檢測儀器的空白，克服現有家用血糖儀只能檢測血糖一種參數的不足之處，滿足廣大中老年人自行檢測血液中葡萄糖、尿酸、膽固醇含量的需要，設計一種快速方便、測量精度高的多參數家用血液檢測儀。
本實用新型的另一個目的是為該多參數家用血液檢測儀設計了與其配套的三種試條。即葡萄糖試條、尿酸試條、膽固醇試條。
本實用新型的多參數家用血液檢測儀，主要是在家用血糖儀的基礎上，增設了測量參數選擇電路和多本實用新型的功能按鍵開關。其結構包括與試條連接的試條插槽J1；信號拾取放大電路U1；儲存有主程序、初始化及檢測血糖、尿酸、膽固醇子程序和清屏、讀、寫、數據顯示、延時、轉換等子程序的MCU中央控制器U3、存儲器U4；顯示驅動電路U8和LCD液晶屏U9；電源電路U6；其特征在于還包括有測量參數選擇電路U2和多功能按鍵開關S2、S3；其相關電路的連接關系是按鍵開關S2連接在中央控制器U3的P0.4口與地之間，按鍵開關S3連接在中央控制器U3的P0.5口與地之間，中央控制器U3的P0.1和P0.2口分別與測量參數選擇電路U2的第10腳和第11腳連接，測量參數選擇電路U2的第6、7、8腳均與信號拾取放大電路U1的第11、12腳和試條插槽J1的第2腳及U3的第6腳連接，測量參數選擇電路U2第3腳與信號拾取放大電路U1第1、5腳連接，測量參數選擇電路U2的第1、2、4、5腳分別與電阻R2、R3、R4、R5連接，電阻R2、R3、R4、R5的另一端均與信號拾取放大電路U1第2腳和試條插槽J1第1腳連接，試條插槽J1第3腳與中央控制器U3的P0.6口連接，信號拾取放大電路U1第6、7腳為輸出端經電阻R1和電容C1濾波后與中央控制器U3的P1.0口連接，信號拾取放大電路U1第10腳與輸出0.4V電壓的U3的第9腳連接；所述儀器的信號連接關系是試條插槽J1第1腳為信號輸出端與U1第2腳連接并經U2的測量參數選擇和U1的放大后接U3的P1.0口進行A/D轉換和按設定程序對數據進行運算處理，處理后的數據由U3的P2.5、P2.6、P2.7、和第47腳分別輸出到顯示驅動電路U8的第11、9、12和13腳并經U8處理后由液晶屏U9顯示測量結果和提示操作步驟，存儲器U4的第1、2、3、4腳分別與U3的第31、30、29、28腳連接，電源電路U6為儀器提供穩定的工作電源。
為了便于記錄、對照測量結果，可增設計日歷時鐘電路U5，所述日歷時鐘電路U5的第5、6、7腳分別與中央控制器U3的第24、26、27腳連接。首次開機使用可通過多功能按鍵開關S2、S3完成日歷、時鐘的設定。
為了便于與醫療中心的PC機進行通信，完成程序下載和數據上傳，還增設有通信接口電路U7，所述通信接口電路U7的第12、11腳分別與中央控制器U3的第17、18腳連接，通信接口電路U7的第15、14、13腳經插座J2與醫療中心的PC機連接。
由于葡萄糖、尿酸和膽固醇需要使用不同的氧化酶進行氧化反應和電化學反應，如將其設計在同一個試條上會使結構復雜、使用成本高，對于主要需檢測其中1項或2項含量的人來講也是一種浪費，所以，與本實用新型的多參數家用血液檢測儀配套使用的試條由三種獨立的血糖試條、尿酸試條和膽固醇試條組成，任其選擇，也有利于降低使用成本。每種試條的結構均由基底、導電層、載酶層、氧化酶層、絕緣保護層、粘貼層、和覆蓋層組成，所述基底由厚約0.5mm的聚丙烯片材制成，導電層由銀漿在基底上印刷而成，載酶層由碳漿在導電層上印刷而成，氧化酶層裝在載酶層上，絕緣保護層由絕緣漆印刷在載酶層外的導電層上，粘貼層為雙面不干膠橫向粘貼在載酶層兩端外的絕緣保護層上，覆蓋層為聚乙烯醇薄膜覆蓋在粘貼層上，在覆蓋層與基底之間形成一個能快速吸入血液樣本的血樣吸入腔，所述氧化酶層選用葡萄糖氧化酶即為血糖試條，氧化酶層選用尿酸氧化酶即為尿酸試條，氧化酶層選用膽固醇氧化酶即為膽固醇試條。
本實用新型具有以下優點和特點1、測量精度高，MCU采集的數據為12位；測量時間短，血糖、尿酸為12S，膽固醇為192S。
2、多參數監測，且可以根據需要任意選擇血糖、尿酸、膽固醇三個參數中的一個、兩個或三個。提高了儀器的性價比。
3、儀器具有日歷、時鐘顯示，便于使用者記錄、對照測量結果。儀器自動存儲最后30次測量值，并通過上傳接口輸入PC顯示、打印、存儲。
4、儀器自動顯示操作步驟引領用戶操作，提示“誤操作”和“超量程”使得測量更加方便可靠，液晶屏采用大字符顯示，更適合老年人使用。
5、儀器采用兩節AAA型(7#)電池供電，便于居家、旅行使用；儀器自動監測電池電量，當電池電量不足的時點亮“電量不足提示符”，提醒用戶及時更換電池。
圖1為本實用新型的一種電路原理框圖；圖2為本實用新型的一種電路結構示意圖；圖3為試條結構及其分解示意圖；圖4是圖3的側視圖圖5為本實用新型的液晶顯示屏顯示內容及其位置示意圖；圖6為本實用新型的主程序流程圖；圖7為初始化子程序流程圖；圖8為血糖檢測子程序流程圖；圖9為尿酸檢測子程序流程圖；圖10為膽固醇檢測子程序流程圖。
具體實施方式
參見附圖1，本實用新型的多參數家用血液檢測儀，主要是在家用血糖儀的基礎上，增設了測量參數選擇電路和多功能按鍵開關。其結構主要包括與試條連接的試條插槽J1；信號拾取放大電路U1；儲存有主程序、初始化及檢測血糖、尿酸、膽固醇子程序和清屏、讀、寫、數據顯示、延時、轉換等子程序的MCU中央控制器U3、存儲器U4；顯示驅動電路U8和LCD液晶屏U9；電源電路U6；測量參數選擇電路U2；日歷時鐘電路U5；通信接口電路U7；以及電源開關S1、多功能按鍵開關S2、S3。
附圖2是將附圖1具體化的一種電路結構示意圖，圖中主要相關電路的連接關系是按鍵開關S2連接在中央控制器U3的P0.4口與地之間，按鍵開關S3連接在中央控制器U3的P0.5口與地之間，中央控制器U3的P0.1和P0.2口分別與測量參數選擇電路U2的第10腳和第11腳連接，測量參數選擇電路U2的第6、7、8腳均與信號拾取放大電路U1的第11、12腳和試條插槽J1的第2腳及U3的第6腳連接，測量參數選擇電路U2第3腳與信號拾取放大電路U1第1、5腳連接，測量參數選擇電路U2的第1、2、4、5腳分別與電阻R2、R3、R4、R5連接，電阻R2、R3、R4、R5的另一端均與信號拾取放大電路U1第2腳和試條插槽J1第1腳連接，試條插槽J1第3腳與中央控制器U3的P0.6口連接，信號拾取放大電路U1第6、7腳為輸出端經電阻R1和電容C1濾波后與中央控制器U3的P1.0口連接，信號拾取放大電路U1第10腳與輸出0.4V電壓的U3的第9腳連接；所述儀器的信號連接關系是試條插槽J1第1腳為信號輸出端與U1第2腳連接并經U2的測量參數選擇和U1的放大后接U3的P1.0口進行A/D轉換和按設定程序對數據進行運算處理，處理后的數據由U3的P2.5、P2.6、P2.7、和第47腳分別輸出到顯示驅動電路U8的第11、9、12和13腳并經U8處理后由液晶屏U9顯示測量結果和提示操作步驟，存儲器U4的第1、2、3、4腳分別與U3的第31、30、29、28腳連接，電源電路U6為儀器提供穩定的工作電源。為了便于記錄、對照測量結果，可增設計日歷時鐘電路U5，所述日歷時鐘電路U5的第5、6、7腳分別與中央控制器U3的第24、26、27腳連接。首次開機使用通過多功能按鍵開關S2、S3完成日歷、時鐘的設定。為了便于與醫療中心的PC機進行通信，完成程序下載和數據上傳，還增設有通信接口電路U7，所述通信接口電路U7的第12、11腳分別與中央控制器U3的第17、18腳連接，通信接口電路U7的第15、14、13腳經插座J2與醫療中心的PC機連接。其余電路及其連接關系與常規電路相同。
本電路中所述的信號拾取放大電路U1選用LM324或AD824的運算放大器，測量參數選擇電路U2選用CD4051或CC4051模擬開關，中央控制器U3選用ADuC812型中央控制器，存儲器U4選用24LC16或93LC86型EEPROM存儲器，日歷、時鐘電路U5選用ISL1208型時鐘電路，電源電路U6選用LM2621型電壓提升模塊，通信接口電路U7選用ICL3221型RS-232接口，顯示驅動電路U8選用HT1621型驅動電路，液晶屏U9選用36Pin LCD型液晶顯示屏。
圖3是試條結構示意圖及其分解圖，圖4是圖3的側視結構示意圖，圖中的試條結構由基底7、導電層6、載酶層5、氧化酶層4、絕緣保護層3、粘貼層2、和覆蓋層1組成，所述基底7由厚約0.5mm的聚丙烯片材制成，導電層6由銀漿在基底7上印刷而成，載酶層5由碳漿在導電層6上印刷而成，氧化酶層4裝在載酶層5上，絕緣保護層3由絕緣漆印刷在載酶層5外的導電層6上，粘貼層2為雙面不干膠橫向粘貼在載酶層5兩端外的絕緣保護層3上，覆蓋層1為聚乙烯醇薄膜覆蓋在粘貼層2上，在覆蓋層1與基底7之間形成一個能快速吸入血液樣本的血樣吸入腔。上述氧化酶層4選用葡萄糖氧化酶即為血糖試條，氧化酶層4選用尿酸氧化酶即為尿酸試條，氧化酶層4選用膽固醇氧化酶即為膽固醇試條。
本實用新型中的試條是根據生物酶的電化學檢測原理，選用相應的氧化酶催化被檢測的葡萄糖、尿酸、膽固醇發生氧化反應。通過多參數家用血液檢測儀在試條上施加0.4V的恒電位，在該恒電位作用下電化學反應中發生轉移的電子形成微電流。試條輸出的微電流跟被測物的濃度成正比，通過檢測試條輸出的電流的大小完成對被測物濃度的檢測。本實用新型采用絲網印刷技術，制成的試條測量精度高，一致性好。還將試條做成由三種獨立的血糖試條、尿酸試條和膽固醇試條組成，可任其選擇，也有利于降低使用成本。主要適合本實用新型中的多參數家用血液分析儀使用。
圖5為本實用新型中的液晶顯示屏顯示內容及其位置關系，由圖中可見，能實時顯示日歷時鐘、顯示測量參數、以兩種單位(mmol/L、mg/dL)交替顯示測量結果、提示測量步驟、提示誤操作、提示異常測量結果、提示電池電量不足等。使用非常方便。
本實用新型中采用2節7#電池供電，整機工作在DC3.3V，因此，選用NS公司的DC-DC電壓提升模塊LM2621作為電壓變換電路，在輸入為1.2～14V的范圍內，LM2621都能提供穩定的3.3V 0.5A輸出。本實用新型中，當2節干電池的串聯電壓≤1.5V時，開機后液晶屏顯示電池電量不足的提示符。
本實用新型的多參數家用血液檢測儀操作過程如下操作者按下電源開關S1(3秒)后，V1導通，電池串聯電壓E被加到U6的輸入端，U6輸出穩定的3.3V電壓，為整機供電。按下S1的同時，U3的P3.2口(INTO)接地，U3的P3.2接地，其P3.7輸出高電平使V2導通以維持V1導通，松開S1后，U3通過檢測P3.2的電位來監控電源E，當E≤1.5V時，U3輸出相應的指令，家用血液檢測儀不能進行任何操作，液晶屏顯示電池電量低的符號，提醒用戶更換電池。其程序流程關系參見附圖6。當E≥1.5V時，家用血液檢測儀進行自檢，滿屏顯示3秒鐘后，儀器實時顯示日期及時鐘，并顯示最后一次測量結果，儀器進入等待狀態。其程序流程關系參見附圖7。
操作者做好測量前的準備工作后，通過按動S2選擇測量參數，如按第1次測血糖，儀器自動進入血糖檢測子程序，其流程關系如圖8所示按第2次為測尿酸，儀器自動進入尿酸檢測子程序，其流程關系如圖9所示按第3次為測膽固醇，儀器自動進入膽固醇檢測子程序，其流程關系如圖10所示并依此往復循環。S2與U3的P0.4口相連，U3通過檢測P0.4口的狀態，確定操作者選擇的參數，同時被選定的參數將在液晶屏上顯示出來。選擇測量參數后，儀器自動提示操作者“插試條”，當需要測血糖時，應插入血糖試條；當需要測尿酸時，應插入尿酸試條；當需要測膽固醇時，應插入膽固醇試條。對于需要檢測三種參數的人，則可進行三次測量。在插入試條過程中，通過試條上的銀層將試條插座的2、3腳瞬間短接，U3的P0.6口將得到一個低電平的觸發信號，U3據此判定試條已可靠插入。在得知試條已可靠插入后，儀器提示操作者“送樣”，即要求操作者采集指血并擠出5μL，將擠出的血滴輕輕靠在試條側面的血樣吸入腔位置，血樣就被吸入到試條的有效反應區域。血糖和尿酸的測量時間為12秒，膽固醇的測量時間為192秒，測量結束后，液晶屏以兩個單位(mmol/L，mg/dL)交替顯示測量結果。若操作過程中操作者進行了誤操作，如儀器沒有提示送樣就進行滴血或滴血偏離有效反應區域，儀器顯示“錯誤”。如果測量結果超出儀器的測量范圍，則顯示“超量程”。
對于需要調整日歷和時鐘時，可按動開關S3進入日歷和時鐘程序，其程序流程關系參見圖7，再按動開關S2與開關S3配合即可進行調整。以利于向醫療中心的上位機傳輸各次測量參數的測量時間，更有利醫生診斷。使用結束三分鐘后儀器自動關機，也可按電源開關S1三秒鐘后松開即可關機。
權利要求1.一種多參數家用血液檢測儀，包括與試條連接的試條插槽J1；信號拾取放大電路U1；儲存有主程序、初始化及檢測血糖、尿酸、膽固醇子程序和清屏、讀、寫、數據顯示、延時、轉換等子程序的MCU中央控制器U3、存儲器U4；顯示驅動電路U8和LCD液晶屏U9；電源電路U6；其特征在于還包括有測量參數選擇電路U2和多功能按鍵開關S2、S3；其相關電路的連接關系是按鍵開關S2連接在中央控制器U3的P0.4口與地之間，按鍵開關S3連接在中央控制器U3的P0.5口與地之間，中央控制器U3的P0.1和P0.2口分別與測量參數選擇電路U2的第10腳和第11腳連接，測量參數選擇電路U2的第6、7、8腳均與信號拾取放大電路U1的第11、12腳和試條插槽J1的第2腳及U3的第6腳連接，測量參數選擇電路U2第3腳與信號拾取放大電路U1第1、5腳連接，測量參數選擇電路U2的第1、2、4、5腳分別與電阻R2、R3、R4、R5連接，電阻R2、R3、R4、R5的另一端均與信號拾取放大電路U1第2腳和試條插槽J1第1腳連接，試條插槽J1第3腳與中央控制器U3的P0.6口連接，信號拾取放大電路U1第6、7腳為輸出端經電阻R1和電容C1濾波后與中央控制器U3的P1.0口連接，信號拾取放大電路U1第10腳與輸出0.4V電壓的U3的第9腳連接；所述儀器的信號連接關系是試條插槽J1第1腳為信號輸出端與U1第2腳連接并經U2的測量參數選擇和U1的放大后接U3的P1.0口進行A/D轉換和按設定程序對數據進行運算處理，處理后的數據由U3的P2.5、P2.6、P2.7、和第47腳分別輸出到顯示驅動電路U8的第11、9、12和13腳并經U8處理后由液晶屏U9顯示測量結果和提示操作步驟，存儲器U4的第1、2、3、4腳分別與U3的第31、30、29、28腳連接，電源電路U6為儀器提供穩定的工作電源。
2.如權利要求1所述的多參數家用血液檢測儀，其特征在于還包括有日歷、時鐘電路U5，所述日歷、時鐘電路U5的第5、6、7腳分別與中央控制器U3的第24、26、27腳連接。
3.如權利要求2所述的多參數家用血液檢測儀，其特征在于還包括有通信接口電路U7，所述通信接口電路U7的第12、11腳分別與中央控制器U3的第17、18腳連接，通信接口電路U7的第15、14、13腳經插座J2與醫療中心的PC機連接。
4.如權利要求3所述的多參數家用血液檢測儀，其特征在于所述信號拾取放大電路U1選用LM324或AD824的運算放大器，測量參數選擇電路U2選用CD4051或CC4051模擬開關，中央控制器U3選用ADuC812型中央控制器，存儲器U4選用24LC16或93LC86型EEPROM存儲器，日歷、時鐘電路U5選用ISL1208型時鐘電路，電源電路U6選用LM2621型電壓提升模塊，通信接口電路U7選用ICL3221型RS-232接口，顯示驅動電路U8選用HT1621型驅動電路，液晶屏U9選用36Pin LCD型液晶顯示屏。
5.如權利要求1或2或3或4所述的多參數家用血液檢測儀，其特征在于與之配套的三種試條包括血糖試條、尿酸試條和膽固醇試條，每種試條的結構均由基底、導電層、載酶層、氧化酶層、絕緣保護層、粘貼層、和覆蓋層組成，所述基底由厚約0.5mm的聚丙烯片材制成，導電層由銀漿在基底上印刷而成，載酶層由碳漿在導電層上印刷而成，氧化酶層裝在載酶層上，絕緣保護層由絕緣漆印刷在載酶層外的導電層上，粘貼層為雙面不干膠橫向粘貼在載酶層兩端外的絕緣保護層上，覆蓋層為聚乙烯醇薄膜覆蓋在粘貼層上，在覆蓋層與基底之間形成一個能快速吸入血液樣本的血樣吸入腔，所述氧化酶層選用葡萄糖氧化酶即為血糖試條，氧化酶層選用尿酸氧化酶即為尿酸試條，氧化酶層選用膽固醇氧化酶即為膽固醇試條。
專利摘要本實用新型公開的多參數家用血液檢測儀，主要包括與血液取樣試條連接的試條插槽J1；信號濾波放大電路U1；儲存有主程序、初始化及檢測血糖、尿酸、膽固醇子程序和清屏、讀、寫、數據顯示、延時、轉換等子程序的MCU中央控制器U3和存儲器U4；驅動電路U8和LCD液晶屏U9；電源電路U7；還包括有測量參數選擇電路U2和多功能按鍵開關S2；時鐘電路U5和時鐘按鍵開關S3和通信接口電路U6。還公開了與之配套使用的三種獨立試條，有利于降低生產成本和使用成本。該儀器具有使用范圍寬、測量迅速方便、精度高、對血液中的血糖、尿酸、膽固醇含量均可檢測等優點，特別適合中老年人使用。
文檔編號C12Q1/00GK2828814SQ200520074910
公開日2006年10月18日 申請日期2005年8月26日 優先權日2005年8月26日
發明者蔣維眾, 魏濤, 章杰兵 申請人:蔣維眾