血糖仪教学内容设计
周天绮 朱超挺 石峰
摘 要：结合我校《互联网时代的智慧医疗》课程中血糖仪的教学实践，从血糖仪的工作原理入手，围绕便携式血糖仪、无创血糖检测进行教学内容设计，使学生对血糖仪有一个整体的认知，为后续深入学习打下基础。
关键词：血糖仪;原理;组成;无创
0 引言
糖尿病是危害人类健康的四大疾病之一，其症状表现为血液和尿液中葡萄糖含量异常。目前全世界已有一亿两千万糖尿病患者，国内该病群体规模也已超过 4000万人，并以每年 10%的速度增長。近代医学研究发现，不论是第一型糖尿病还是第二型糖尿病，对血糖进行良好地控制可以减少糖尿病并发症的发生。
血糖仪又称血糖计，是一种测量血糖水平的电子仪器。作为高职高专医疗器械专业的教育工作者，应将血糖仪的使用等内容尽快融入相关课程的教学中，下面结合我校《互联网时代的智慧医疗》课程中血糖仪的教学，从血糖检测原理入手，介绍便携式血糖仪的组成以及无创血糖检测的常用方法。
1 血糖检测原理
现在，市场上存在连续和离散测试两种仪器，植入式和无创式仪器正在推进。连续测试血糖仪只能凭处方使用，利用皮下电化学传感器设置测试间隔。单次测试血糖仪使用电化学或光学反射法测量血糖水平，单位为mg/dL或mmol/L。绝大多数血糖仪为电化学仪器。电化学测试试纸具有电极，在数/模转换器提供精确偏压，利用试纸的电化学反应测量与血糖成正比的电流。可能存在一路或多路通道，通常互阻放大器（TIA）将电流转换为电压，然后利用模/数转换器进行测量。试纸的满幅电流测量值为10μA至50μA，分辨率小于10nA。由于试纸对温度敏感，所以需要测量环境温度。
光学反射试纸利用颜色确定血液的血糖浓度。经过校准的电流通常流过两个发光二极管，该发光二极管交替照射彩色试纸。一个光电二极管监测反射光强度，由试纸颜色确定，而试纸的颜色取决于血液的血糖含量。光电二极管电流通过TIA转换为电压，以利用ADC进行测量。光电二极管的满量程电流范围为1μA至5μA，分辨率低于5nA。此方法需要测量环境温度。
血糖值最常用的检测方法是生物电化学方法，即用生物传感器葡萄糖氧化酶电极进行血糖测试。其中酶电极由酶膜和电极结合而成。在血糖试纸的葡萄糖氧化酶电极两端施加恒定电压，然后向电极间滴入血液，固定在电极上的葡萄糖氧化酶与血液中的葡萄糖发生氧化还原反应，由化学反应所产生的自由电子在电场的作用下将发生定向移动，从而形成响应电流。这就是血糖仪测试的基本原理。
电化学法使用方便，检测速度快，能够快速出结果。POCT，个人检测。
2 便携式血糖检测
便携式血糖检测系统血糖仪和血糖试纸组成。
（1）血糖仪主要完成以下功能：
●电压施加;
●信号放大;
●AD转换;
●数值显示;
（2）血糖试纸
与葡萄糖起反映产生电流信号。
当试纸条与血样相接触时，由于虹吸作用，将血样吸入试纸检测区。葡萄糖+葡萄糖氧化酶+铁氰化钾→亚铁氰化钾+微电压→微电流→放大→AD转换→计算显示。
3 无创血糖检测
目前，大多数自我监控血糖仪采用微创血糖检测方法。虽然微创血糖监测具有许多优点，但它们的不便之处也是显而易见的，即检测时采血必须刺破神经密集的指尖，加之针刺的伤口对糖尿病来说极为不利的，因为糖尿病患者的伤口极易感染，极难痊愈。因此，许多公司和科研团体都在进行无创血糖测量仪器的研究。
3.1 微波无创血糖检测法
首先发射一定频率的微波，根据微波的特性在含有葡萄糖的溶液中，如果遇到了溶液中的离子特别是钠离子会影响微波的传播路径。这些离子会对微波产生一定的干扰，例如削弱其振幅并使微波的频谱发生相移。这种影响因为每种葡萄糖溶液的浓度不同产生不同的变化。因此，选用数个适当频率的微波使其从不同方位通过人体组织，然后根据检测到的微波的频率和相位以及振幅的变化即可分析人体的血液中葡萄糖浓度从而达到测量血糖值的目的。
3.2 人体的射频阻抗无创测量血糖值
根据射频阻抗的理论，当施加波长比红外线更长的电磁波对人体进行辐射时，因为葡萄糖是一种非离子可溶性的物质，它将吸收一定频率的电磁波，提取被吸收的频率的电磁波的特征值，进行定量的分析在理论上是可以由此得出血液的葡萄糖含量的。虽然在理论上这种测量方法是成熟可行的，但是在实际操作中，因为体液中还含有其他多种非离子可溶性物质，它们也会吸收电磁波，因此如何对应频率的葡萄糖吸收特征值分离及提取，得到确定的谱线分析是这种方法能否实际操作的关键。
其它的诸如：利用能量守恒原理进行无创血糖测量;利用唾液进行无创血糖检测等。以上这些方法都是间接测量。从测量学上，间接测量和直接测量在准确性上有很大的区别，通常直接测量来得准确，且干扰因素比较少。
结束语
通过以上内容的教学，学生对血糖仪的原理、组成及其发展有了比较深入的理解，为后续深入学习打下基础。同时通过相关实验实训，在提高理论知识水平的同时，提高学生的技术技能。
参考文献
[1]无创血糖仪的发展历程[EB/OL].https：//blog.csdn.net/chehec2010/article/details/99679989.2019-08-16.
作者简介：周天绮（1976-），男，硕士，浙江医药高等专科学校副教授，研究方向：大数据处理技术、医疗电子信息技术。
