基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及计算机技术在生物检测系统中的应用，具体的说是涉及一种基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统。本实用新型专利技术通过将嵌入式开发技术与表面等离子波共振技术与相结合，构建出无创伤葡萄糖快速检测系统，根据人体内唾液中葡萄糖溶液浓度的变化将引起其折射率的变化,通过表面等离子体共振(SPR)传感器检测溶液的折射率,从而间接反映出葡萄糖溶液的浓度，其可快速高灵敏检测唾液中葡萄糖，最终推算出人体内的血糖浓度，为患者减少创伤痛苦，同时，该系统结构简单、操作方便。

【技术实现步骤摘要】
基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统
本技术涉及计算机技术在生物检测系统中的应用，具体的说是涉及一种基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统。
技术介绍
随着社会的发展和生活水平的提高,糖尿病已经成为威胁人类生命的第二大病症。糖尿病是一组以慢性血液葡萄糖(即血糖)浓度偏高为特征,由遗传、环境和免疫等因素导致机体胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损,引起糖、脂肪、蛋白质、电解质一系列代谢紊乱的内分泌代谢疾病。糖尿病时长期存在的高血糖,导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍,如果治疗不当或者不及时将容易引发急慢性临床症状,包括糖尿病酮症酸中毒、高渗性昏迷、乳酸酸中毒、糖尿病心脏病变、糖尿病高血压、糖尿病脑血管病变等,直接危害生命,目前全世界约有10%的成年人身患此病。随着人们生活习惯和生活节奏的改变，糖尿病已经成为一种严重威胁人们健康的常见的内分泌疾病。目前，世界糖尿病患者已构成一个庞大的群体，并且仍在不断增加。而中国已经成为糖尿病患者大国，但目前尚没有有效的治疗糖尿病的方法，只能不断地对患者血糖水平进行监控，用药物等手段控制血糖升高。目前普遍采用的血糖检测方法是针刺式手指取血。该方法检测结果比较准确，操作简便，但由于血糖检测次数频繁，再加上糖尿病患者自身免疫力和身体状况问题，多次针刺造成的伤口愈合缓慢，极易造成感染，导致感染性急性并发症。同时，基于单片机的信号采集和显示处理系统能够摆脱计算机进行光谱信号的采集和显示处理可使微型光谱仪的体积进一步缩小，同时单片机价格又比较便宜。因此基于光谱仪的单片机系统的研究对光谱仪的便携化和商品化具有重要的现实意义。因此，有必要探索出一种间接的、无创的血糖检测系统，以减轻患者在血糖测量中由于频繁针刺造成的身体和心理上的痛苦。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出一种基于基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测仪，通过将表面等离子波共振技术与嵌入式技术相结合，构建出无创伤葡萄糖快速检测系统，根据人体内唾液中葡萄糖溶液浓度的变化将引起其折射率的变化,通过表面等离子体共振(SPR)传感器检测溶液的折射率,从而间接反映出葡萄糖溶液的浓度，其可快速高灵敏检测唾液中葡萄糖，最终推出人体内的血糖浓度，为患者减少创伤痛苦，同时，该系统结构简单、操作方便。为了达到上述目的，本技术提出如下技术方案：一种基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统，主要包括单片机系统、光谱仪、光源和Y型光纤SPR传感器，其中，所述的单片机系统包括单片机Ⅰ、单片机Ⅱ、显示模块、按键模块和外部储存器，单片机Ⅰ与单片机Ⅱ相互连接，显示模块、按键模块与单片机Ⅰ相连，外部储存器与单片机Ⅱ相连，单片机系统与光谱仪相连，Y型光纤SPR传感器包括Y型光纤、光纤SPR探头，Y型光纤的V侧分别与光谱仪、光源相连，Y型光纤的I侧通过接插式接续子与光纤SPR探头相连，光纤SPR探头为Ag-SiO2-GOD的三层结构。作为优选，进一步，所述的光源为LS-HAL型卤钨灯，波长范围为360nm-2500nm，光源处设有偏振片。作为优选，进一步，所述的Y型光纤为阶跃型多模双芯Y型光纤，其由光纤芯和保护层构成。作为优选，进一步，所述的单片机Ⅰ采用ADuC812单片机，单片机Ⅱ采用AT89C52单片机，单片机Ⅰ与单片机Ⅱ通过4根控制线，8根通讯线实现相互通讯。作为优选，进一步，所述的光纤SPR探头的长度为20mm，其Ag-SiO2-GOD的三层结构中，Ag层厚度为40nm、SiO2层厚度为3nm，GOD层为葡萄糖氧化酶层，修饰在SiO2层表面。作为优选，进一步，所述的光谱仪为Omni-300型光谱仪。作为优选，进一步，光源、光谱仪、Y型光纤的I端都设有SMA905标准型接入口，对应的Y型光纤V端两侧、接插式续子设有SMA905标准型光纤转接头。本技术的有益效果：1、本技术通过将表面等离子波共振技术与嵌入式技术相结合，构建出无创伤葡萄糖快速检测系统，根据人体内唾液中葡萄糖溶液浓度的变化将引起其折射率的变化,通过表面等离子体共振(SPR)传感器检测溶液的折射率,从而间接反映出葡萄糖溶液的浓度，其可快速高灵敏检测唾液中葡萄糖，最终推出人体内的血糖浓度，为患者减少创伤痛苦，同时，该系统结构简单、操作方便。2、本技术采用信号采集技术、单片机技术、模拟电子技术、数字电子技术和软件技术，对光谱仪的信号采集和显示处理。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术Y型光纤的示意图；图3为本技术光纤SPR探头的原理图；图4为本技术光纤SPR探头结构示意图；图中，1-单片机系统、2-光谱仪、3-光源、4-Y型光纤SPR传感器、5-单片机Ⅰ、6-单片机Ⅱ、7-按键模块、8-显示模块、9-外部存储器、10-偏振片、11-接插式续子、12-SMA905光纤转接口、13-光纤SPR探头、14-SMA905光纤转接头、15-光纤芯、16-保护层、17-GOD层、18-SiO2层、19-Ag层。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，一种基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统，主要包括单片机系统1、光谱仪2、光源3和Y型光纤SPR传感器4，其中，所述的单片机系统1包括单片机Ⅰ5、单片机Ⅱ6、显示模块8、按键模块7和外部储存器9，单片机Ⅰ5与单片机Ⅱ6相互连接，显示模块5、按键模块6与单片机Ⅰ5相连，外部储存器9与单片机Ⅱ6相连，本技术采用了两个单片机，其中单片机Ⅰ5选用ADuC812作为智能采集单元，单片机Ⅱ6选用AT89C52作为主控制芯片，单片机之间采用RS232口进行通讯，采用两个单片机来分担整个系统的工作，这样整个系统工作的实时性比较高，电路设计相对简单。在本系统中，ADuC812作为一个智能采集模块，其主要功能是采集并存储信号，并根据上位机的命令进行一些相对应的操作，在本系统中，AT89C52主要是负责信号的显示和与用户进行交互。其中，显示模块8和按键模块7是负责跟用户进行交互的；按键处理模块主要是对按键输入进行相应的解释，并根据解释的结果进行相应的处理，单片机系统1中的单片机Ⅰ5与光谱仪2相连，对光谱仪2中的数据进行采集。光源3选用浙江雷畴科技有限公司生产的LS-HAL型卤钨灯,其波长范围为360nm-2500nm,较为平滑满足实验需求。另外,该光源的光强足够高且可调节,前端设置有偏振片10设备，并配备了SMA905接口以便接入Y型光纤。如图3所示，Y型光纤SPR传感器4包括Y型光纤、光纤SPR探头，Y型光纤的V侧分别与光谱仪2、光源3相连，Y型光纤的I侧通过接插式接续子与光纤SPR探头相连，构成Y型光纤SPR传感器4。光纤SPR探头13为Ag-SiO2-GOD的三层结构，光纤SPR探头13的长度为20mm，其Ag-SiO2-GOD的三层结构中，Ag层19厚度为40nm、SiO2层18厚度为3nm，GOD层17为葡萄糖氧化酶层，修饰在SiO2层表面。为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统，其特征在于，主要包括单片机系统、光谱仪、光源和Y型光纤SPR传感器，其中，所述的单片机系统包括单片机Ⅰ、单片机Ⅱ、显示模块、按键模块和外部储存器，单片机Ⅰ与单片机Ⅱ相互连接，显示模块、按键模块与单片机Ⅰ相连，外部储存器与单片机Ⅱ相连，单片机系统与光谱仪相连，Y型光纤SPR传感器包括Y型光纤、光纤SPR探头，Y型光纤的V侧分别与光谱仪、光源相连，Y型光纤的I侧通过接插式续子与光纤SPR探头相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统，其特征在于，主要包括单片机系统、光谱仪、光源和Y型光纤SPR传感器，其中，所述的单片机系统包括单片机Ⅰ、单片机Ⅱ、显示模块、按键模块和外部储存器，单片机Ⅰ与单片机Ⅱ相互连接，显示模块、按键模块与单片机Ⅰ相连，外部储存器与单片机Ⅱ相连，单片机系统与光谱仪相连，Y型光纤SPR传感器包括Y型光纤、光纤SPR探头，Y型光纤的V侧分别与光谱仪、光源相连，Y型光纤的I侧通过接插式续子与光纤SPR探头相连。2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式技术的唾液葡萄糖检测系统，其特征在于，所述的光源为LS-HAL型卤钨灯，波长范围为360nm-2500nm，光源处设有偏振片。3.根据权利要求1所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：许婷，李银河，李晓楠，邹培君，
申请(专利权)人：许婷，
类型：新型
国别省市：河南,41