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无试纸式血糖仪的研究(2)

时间:2014-10-20 10:51 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:李永浮等 点击次数:

  本设计检测电路选择IO口供电,很大程度上降低了开关机功耗,延长电池的使用寿命,还可以消除由参考电压变化所引起的误差。

  2.4恒电位发生电路设计,见图3。

  该设计引用三电极法对待测血液进行检测,参比电极和工作电极对电压的稳定性要求比较高,不可选择直接电源供电的方式,而应采用恒电位发生电路产生稳定的电压供给。

  其基本原理见图3,运行中的恒电位相当于工作电极相对参比电极之间的电压差。工作电极接地或者接一个实际基准电位源,反应产生的电流注入某一通道和注入地在本质上是一样的,为了提高恒电位的准确性,设计成利用精密基准电位源提供恒电位的电路。

  其中运算放大器主要由其构成恒电位电路的负反馈。C5作为补偿电容。

  2.5信号检测电路设计 信号检测电路包括信号放大和A/V转换电路,检测血液反应过程中产生的微电流信号,并转换为发送到单片机中进行数据处理的电压信号[8]。然而反应所产生的电流信号十分微弱,仅有μA --nA 级,这就需要经过放大、A/V转换、滤波等处理使其转变成便于检测的大电压信号,再经过单片机自带A /D 转换功能转化成为其能够处理的数字信号进行处理分析。

  如图4所示,运算放大器LM358反相输入端连接的对电极与地之间的等效电阻为Rx,当待测血液滴入后,血糖浓度与流过该等效电阻的电流成一定的比例关系。因此可计算得出待测血液的血糖浓度值。

  其中,起到反馈放大的作用,它很好地将运算放大器的输出电压限制在A /D模块的转换范围内。起滤波作用,以减少电路本身的干扰。而 的作用就是把电容和运放隔离,原因是运放直接与电容负载相连容易引起输出震荡。

  3软件设计

  血糖仪需要实现一下几个主要功能:血液预检测、血糖浓度信号检测、数据储存、LCD显示等。该系统首先要对待测血量进行预检测[9],对血量进行判断,足量方可进行下一步检测,若不足则要给用户报错,提醒用户正确使用。显然,待机模式是为实现低功耗而设置的。当用户停止操作血糖仪短时间内不需要进行第二次测量时,系统便自动跳入待机模式,此时单片机MSP430处于一个低功耗运行状态,其他外围元件的供电被单片机控制并切断,使整个系统的运作功耗降至最低。这也称为睡眠模式。此间系统会为用户保持20s短暂运行,若用户对系统再无输入,系统则关闭,须重新按键启动方可再次使用。流程主图见图5。

  4结论

  与常见的血糖仪不同,该设计的血糖仪采用无试纸式检测,杜绝了对试纸的依赖,大大减少检测产本,并搭配功能强大的MSP430F435单片机,大大简化该血糖仪的电路结构,不仅令制造成本降低,而且使仪器本身的可靠性和稳定性进一步提高。另外,增加了在待机状态下血液预检测功能,更有效地保证测量的准确度,给用户提供准确可靠的数据信息。

  参考文献:

  [1]Longlong Yan. Efficient and poison-tolerant PdxAuy/C binary electrocatalysts for glucose electrooxidation in alkaline medium [J]. Netherlands Applied catalysis B, Environmental, 2014,01:150-151,268-274.

  [2]蒋开伟.基于MSP430F435的血糖仪研究与设计[D].北京交通大学,2006.

  [3]孙常青.血糖仪的人机工程学研究[D].太原理工大学,2010.

  [4]王坤,袁景琪.基于PIC单片机的便携式血糖仪的开发[J].中国医疗器械杂志,2006,30(1).

  [5]David M. Nathan, Beverly Balkau, EnzoBonora, et al.International Expert Committee Report on the Role of A1C Assay in the Diagnosis of Diabetes[J].Diabetes Care, 2009,32:1327-1334.

  [6]邢淞,张少峰.基于MSP430单片机的便携式血糖仪设计[J].测控技术,2009,2(28):6-7.

  [7]黄石红.基于单片微处理器的应用系统的低功耗设计技术[J].工业控制计算机,2001,14.

  [8]刘吉,周汉昌,姜三平.自我监测血糖仪的发展现状[J].医疗保健器具,2007(1):16-17.

  [9]付秀泉,陈杭,叶树明.基于MSP430F1611和SD卡的心电数据存储系统的低功耗设计[J].电子技术应用,2009(04):45-47.


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