测量仪器和血糖测量仪的制作方法

本实用新型涉及血糖测量领域，特别是涉及一种测量仪器和血糖测量仪。

背景技术：

糖尿病主要是由于人体胰腺分泌胰岛素的功能失调或丧失胰岛素分泌功能导致血糖异常所致。现阶段，糖尿病的临床检测需要采集患者的血样，即便是现在广泛使用的微创血糖检测方法也需要采集患者手指末端血液，要隔一定时间采一次血，而且这种采血的方式不能实时监测病人血糖的浓度，不但给病人带来持续性的痛苦，而且由于采血产生的创口容易发生感染的风险。

因此，无创血糖检测技术的研究具有十分重要的意义。为减少病人的痛苦以及感染的风险，传统的血糖测量方法是采用微波来测量血糖，该方法可实现无创血糖检测，但是传统的基于微波测量血糖的方法通过感应到微波以及反射的微波进行测量，在微波传输与反射的过程中容易受到外界电磁波和环境的干扰，导致测量准确度低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的基于微波测量血糖的方法易受外界干扰，导致测量结果准确性低的问题，提供一种测量准确性高的测量仪器和血糖测量仪。

一种测量仪器，包括金属贴片层、介质基片层、金属接地层、传输线和接口，所述介质基片层包括第一表面和相对所述第一表面的第二表面，所述传输线设置于所述介质基片层的第一表面，所述金属贴片层贴合于设置有所述传输线的所述介质基片层的第一表面，所述金属接地层贴合于所述介质基片层的第二表面，所述传输线通过所述接口连接所述分析装置，所述金属贴片层、所述介质基片层和所述金属接地层开设有线性排列的金属通孔形成微波传输区域，且所述传输线位于所述微波传输区域内，所述金属贴片层开设有通孔。

一种血糖测量仪，包括分析装置、通信装置、处理终端和上述测量仪器，所述测量仪器连接所述分析装置，所述分析装置通过所述通信装置连接所述处理终端。

在预设时间内，分析装置发送预设频率的微波至测量仪器，在测量仪器接收预设频率的微波后，在由金属贴片层、介质基片层、金属接地层和开设有线性排列的金属通孔组成的SIW结构中传输，对微波进行反射得到微波反射波并发送至分析装置，分析装置接收微波反射波并进行处理，预设时间间隔记录一次得到一次微波反射系数，处理终端通过通信装置获取预设时间内的微波反射系数，根据接收的所有的微波反射系数进行处理修正，得到修正后的微波反射系数，从而得到待测者血糖浓度在预设时间内的变化趋势，用于后续以正常血糖浓度时对应的微波反射系数为依据，计算得到血糖浓度。

上述血糖测量仪，测量仪器的依次贴合的金属接地层、介质基片层、金属贴片层和开设的线性排列的金属通孔构成了SIW(Substrate Integrated Waveguide，表面集成波导)结构，微波被限制在SIW的区域内传播，形成导波结构，该结构传输损耗小，形成的导波结构几乎严格消除了由于辐射和介质基片中的波导模引起的测量仪器内部电路中不同部分的相互干扰，同时也减少了其他环境因素的影响，得到的反射后的微波准确度高，因此，处理终端处理得到血糖浓度的准确度也相应较高。

附图说明

图1为一实施例中测量仪器的部分结构示意图；

图2为一实施例中测量仪器的部分结构示意图；

图3为一实施例中血糖测量仪的结构图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图1和2所示，一种测量仪器110，包括金属贴片层 111、介质基片层112、金属接地层113、传输线116和接口115，介质基片层112 包括第一表面和相对第一表面的第二表面，传输线116设置于介质基片层112 的第一表面，金属贴片层111贴合于设置有传输线116的介质基片层112的第一表面，金属接地层113贴合于介质基片层112的第二表面，传输线116通过接口 115连接分析装置120，金属贴片层111、介质基片层112和金属接地层113开设有线性排列的金属通孔114形成微波传输区域，且传输线116位于微波传输区域内，金属贴片层111开设有通孔117。

测量仪器110的依次贴合的金属接地层113、介质基片层112、金属贴片层 111和围绕传输线116外周开设的线性排列的金属通孔114构成了SIW结构，基片集成波导(SIW)是一种新的微波传输线116形式，其利用金属通孔114在介质基片层112上实现波导的场传播模式，金属通孔114是SIW结构的一部分， SIW的金属通孔114构成一个电壁束缚电磁波在SIW区域内传播，形成导波结构，测量仪器110是基于SIW的结构，该结构传输损耗小，形成的导波结构几乎严格消除了由于辐射和基片中的波导模引起的测量仪器110内部电路中不同部分的相互干扰，同时也减少了其他环境因素的影响，得到的反射后的电磁波准确度高，因此，最终处理装置处理得到血糖浓度的准确度也相应较高。

具体地，测量仪器110的长度为100毫米，测量仪器110的宽度为30毫米，可以理解，测量仪器110的长度和宽度并不唯一，可以根据需要进行设定。测量仪器110上金属通孔114的数量与其测量仪器110的工作频率有关，测量血糖的工作频率范围为300MHz-300GHz，用测量高频增益有关的仪器进行测试。SIW 结构中金属通孔114数量的改变会引起波导内部电感大小的变化，从而使得SIW 共振器的共振频率(即工作频率)发生改变，进一步地，金属通孔114数量增加会使得波导内部电感变大，从而使得共振频率变小，可以根据具体需要调整金属通孔114的数量，测量仪器110上金属通孔114的大小的变化引起辐射出的电磁波发生改变，可根据实际需求改变设计金属通孔114的大小，从而改变测量仪器110的敏感度，可根据实际需求的工作频率和敏感度改变金属通孔114 的数量和大小。

进一步地，工作频率在300MHz-300GHz，测试结果对于血糖的测量比较稳定和准确，并且对于血糖的变化也比较敏感，每0.5mg/dl血糖浓度的变化可以引起S参数(输入反射系数和反向传输系数)0.7dB左右的变化。另外，测量仪器110的设计要选取合适的介质板材料(一定介电常数)，设计所选介质基片的材质要有一定硬度，避免手指放上去使测量仪器110产生形变，从而对测量产生影响，并且介质基片材质的介电常数(比空气大)的选择与电磁波辐射位置有关，通常会将电磁波辐射位置选在贴片层111所开设的通孔117的正下方，使得从该贴片层111的通孔117辐射出的电磁波很少会接触到骨头或者穿透过手指，在一定程度上减少了测量误差。在理想状况下，电磁波集中分布在皮肤与测量仪器110的通孔117表面之间的交界面。

在一个实施例中，传输线116为共面微带传输线。

具体地，在介质基片层112的一个面上制作出中心导体带，并在紧邻中心导体带的两侧制作出导体平面，这样就构成了共面波导，又叫共面微带传输线，传输线116起阻抗匹配的作用，共面微带传输线的阻抗为50欧姆，进一步避免外界电磁波和环境的干扰。

进一步地，贴片层111上开设的通孔117为测量仪器110的工作位置，待测试人员将手指放在贴片层111上开设的通孔117内进行测量。

在一个实施例中，金属贴片层111为金属铜贴片层，金属接地层113为金属铜接地层。

具体地，金属铜的导波效果好，减小微波在传输过程中的损耗，且成本低。

在一个实施例中，如图3所示，一种血糖测量仪，包括分析装置120、通信装置130、处理终端140和上述测量仪器110，测量仪器110连接分析装置120，分析装置120通过通信装置130连接处理终端140。

在预设时间内，分析装置120发送预设频率的微波至测量仪器110，在本实施例中，预设频率的微波为工作频率300MHz-300GHz的电磁波，在测量仪器 110接收预设频率的电磁波后，对电磁波进行反射得到电磁波反射波，并发送至分析装置120，分析装置120接收电磁波反射波并进行处理，预设时间间隔记录一次得到一组输入反射系数和反向传输系数，或者只得到一组输入反射系数，具体是根据客户最终需要分析的数据进行设定，记录预设时间内得到的所有组的系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)，处理终端 140通过通信装置130获取所有组的系数，根据获取的所有组的系数进行处理修正，得到修正后的系数，从而得到待测者血糖在预设时间内的变化趋势，用于后续以正常血糖时对应的输入反射系数和反向传输系数为依据，计算得到血糖浓度并输出。

进一步地，可以根据用户需要设置一条传输线116或者两条传输线116，接口115与传输线116的数量对应，当只需要用到输入反射系数时，只需要设置一条传输线116和一个接口115，当需要用到输入反射系数和反向传输系数时，设置两条传输线116和对应的两个接口115，具体地，传输线116通过接口115 连接分析装置120中的微波发生装置和采集处理装置，两条传输线116可以关于贴片层111上开设的通孔117对称或不对称设置，一条传输线116通过一个接口115连接分析装置120，另一条传输线116通过另一个接口115连接分析装置 120，在贴片层111的通孔117的径向方向开设有金属通孔114，以防止两边的电磁波相互干扰，影响测量结果。

在一个实施例中，分析装置120为矢量网络分析仪。

具体地，矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它是一台微波接收机，设计成可以用来处理透射波和反射波的幅值和相位。

在一个实施例中，矢量网络分析仪包括均连接测量仪器110的微波发生装置和采集处理装置，采集处理装置还通过通信装置130连接处理终端140。

具体地，在预设时间内，微波发生装置用于发送预设频率的微波至测量仪器110，采集处理装置接收反射后的微波反射波进行处理得到系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)，采集处理装置隔预设时间间隔记录一组系数，进一步地，预设时间和预设时间间隔并不唯一，可以根据具体需要进行设置，在本实施例中，预设时间为一个小时到一个半小时，预设时间间隔为1s。

在一个实施例中，血糖测量仪还包括连接处理终端140的固定装置，固定装置上设置有与贴片层111的通孔117对应的固定部。

具体地，处理终端140可控制固定装置移动，固定装置上的固定部的具体形式并不唯一，可以起到固定手指作用的器件均可，如夹具、通孔等。

在一个实施例中，固定部为通孔，固定部的通孔的半径小于贴片层111的通孔117的半径。

具体地，固定装置上的固定部把手指固定在测量仪器110中的贴片层111 的通孔117上，避免手指放上去使测量仪器110产生形变，从而对测量产生影响，增加测量的准确度。

在一个实施例中，通信装置130为有线通信装置130或无线通信装置130。

具体地，无线通信装置130为WIFI装置、GPRS装置和蓝牙装置中的至少一种，有线通信装置130为串口通信装置130。用户可以根据具体需要选择合适的通信方式，提高了通信便利性。

在一个实施例中，处理终端140为计算机。

具体地，处理终端140的具体形式并不唯一，可以为计算机、手机等，处理终端140中的LabView通过通信装置130获取分析装置120中的采集处理装置记录的系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)，进一步地，在预设时间内，处理终端140中的LabView驱动矢量网络分析仪，并把数据记录到处理终端140中，处理终端140可以通过LabView实时获取分析装置120中的采集处理装置记录的一组系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)，也可以在达到预设时间后，通过通信装置130获取所有组的系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)。处理终端140在获取预设时间内所有组的系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)后，把所有数据导入到数控软件Matlab中，分别计算每一个系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)的方差和协方差、一组系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)的平均方差，若一个系数的方差大于一组系数的平均方差，则将该点删除，对没有删除的系数进行拟合，得出矫正过后的系数(输入反射系数和反向传输系数，或者仅仅是输入反射系数)，以上是可以通过已知的软件程序来实现系数获取和系数拟合，基于系数变化与血糖浓度变化之间的关系，可以得到预设时间内待测者血糖浓度的变化曲线，用于以正常血糖时对应的系数为依据，计算得到血糖浓度并输出。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。