提高血糖儀系統設計效率

血糖儀是一種用于測量血液中葡萄糖濃度的醫療設備，根據具體的血糖濃度，可能還需要提供低血糖藥物管理功能。血糖儀要使用測試條以便與病人的血滴發(fā)生作用。在經(jīng)過(guò)化學(xué)反應后，就能從血糖儀上讀出用mg/dl或mmol/l單位表示的血糖值。血糖儀應具有便攜、低功耗、易用和增強體驗等特性，這些要求將直接影響血糖儀產(chǎn)品的技術(shù)和利基市場(chǎng)。

　　傳感器和電流分析法

　　測量血糖的第一步是將血糖濃度轉換成電壓或電流信號，使用專(zhuān)門(mén)的傳感器測試條進(jìn)行電流分析可以實(shí)現這一步。傳感器使用鉑銀電極組成過(guò)氧化氫被電解電路的一部分。過(guò)氧化氫是葡萄糖在葡萄糖氧化膜上氧化的產(chǎn)物。流經(jīng)電路的電流可以用來(lái)度量過(guò)氧化氫的濃度，進(jìn)而得出血糖濃度。 需要指出的是，公式（圖1）中的表達式是線(xiàn)性的。這與實(shí)際情況有些不同，因為其它生化物質(zhì)可能也會(huì )有反應。

圖1：電極反應。

　　血糖儀中的傳感器采用葡萄糖氧化酶電極，葡萄糖氧化酶在鍍鉑的活性碳電極中是穩定的。通過(guò)對酶化過(guò)氧化氫的電化學(xué)檢測，酶電極可以用于電流分析判斷。傳感器由各種電極組成：葡萄糖氧化膜層、能被葡萄糖滲透的聚亞安酯薄膜、氧和過(guò)氧化氫。

　　電流分析法測量驅動(dòng)電解反應的一對電極之間的電流。氧通過(guò)薄膜擴散，并將電壓施加到鉑電極，將O2變?yōu)镠2。這些起反應的電極是使用三電極設計的電流類(lèi)傳感器。在使用電流測量傳感器時(shí)這種方法很有用，因為在相同化學(xué)反應中測量電壓和電流很可靠。

　　三電極模型使用一個(gè)工作電極（WE）、一個(gè)參考電極（RE）和一個(gè)反電極（CE）。產(chǎn)生的電流必須轉換為電壓才能供微控制器（MCU）處理。這個(gè)工作由跨導放大器完成。最后，MCU利用ADC模塊檢測和處理這個(gè)信號。

　　舉例來(lái)說(shuō)，下面就是可以用來(lái)解釋電流分析的一個(gè)實(shí)用方法。在WE和RE電極上施加一個(gè)范圍從－200mV至8V的電壓，這個(gè)電壓定義了傳感器能夠以最大電流工作的電壓。當電流為18mA時(shí)，這個(gè)電壓值在4V左右。在選擇4V作為工作電壓后，我們可以獲得2至4秒的穩定時(shí)間。這意味著(zhù)這次可以獲得可靠的測量，因為達到了最大電流值。

　　設計目標

　　系統特性。從系統角度看，血糖儀由多個(gè)單元組成，這些單元通過(guò)互相作用來(lái)提供必要的功能。微控制器要求作為系統的主要協(xié)調者。根據應用范圍的不同可以選用內部或外部閃存或SRAM。存儲器很重要，因為測量值必須存儲起來(lái)，以便提供數據管理和測量值平均等基本功能。