基于LPC2478的嵌入式智能胰島素泵的設(shè)計

　　信號采集放大電路

　　因為檢測電路產(chǎn)生的是微弱電信號，必須進(jìn)行放大，才能送入LPC控制器A/D采樣端口。放大電路如圖5所示。

　　USB接口模塊和以太網(wǎng)接口模塊

　　可進(jìn)行后續(xù)擴(kuò)展開發(fā)。

　　軟件系統(tǒng)設(shè)計

　　本系統(tǒng)軟件主要由人機(jī)交互模塊(帶觸摸功能的LCD顯示屏)、血糖采集模塊(A/D模塊)、泵驅(qū)動模塊(PWM生成模塊)、Real-Time實時模塊(RTC時鐘)和以太網(wǎng)通信模塊五部分組成。

　　mC/OS-II操作系統(tǒng)移植

　　本次設(shè)計針對LPC2478進(jìn)行了mC/OS-II實時操作系統(tǒng)的移植，并對ZLG/GUI庫進(jìn)行了修改，來提供圖形化人機(jī)交互界面。

　　LPC2478的mC/OS-II的移植，主要包括移植CPU部分的mC-CPU，編寫板級驅(qū)動支持(BSP)和設(shè)計獨立的LCD驅(qū)動(LCD_Driver)三部分。其中OS_CPU是操作系統(tǒng)的核心部分，BSP用來提供目標(biāo)板和幾個模塊的初始化，LCD_Driver則提供了LPC2478的LCD控制器配置、初始化和一些簡單的GUI函數(shù)接口。

　　人機(jī)交互模塊

　　本系統(tǒng)設(shè)計采用帶觸摸功能的LCD顯示屏，來實現(xiàn)菜單選擇、劑量注射、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定及歷史注射狀態(tài)回看，為用戶提供便捷的操作和友好的人機(jī)交互界面。提供了一些底層GUI函數(shù)接口，如清屏、畫點、畫橫線和畫豎線。

　　血糖采集模塊

　　LPC2478內(nèi)部自帶10位A/D轉(zhuǎn)換器，該A/D模塊主要用來采集經(jīng)放大電路放大后的由血糖監(jiān)測電路產(chǎn)生的電信號。每連續(xù)采集30次后，對采得的信號求平均值，此平均值即作為此刻的血糖值進(jìn)行儲存。以所存儲的數(shù)據(jù)為參考，可方便系統(tǒng)對胰島素基礎(chǔ)量注射進(jìn)行查詢。

　　泵驅(qū)動模塊

　　結(jié)合LPC2478內(nèi)部RTC控制器提供的實時時鐘，針對用戶各個時間段的血糖值及這個時間段所需注射的胰島素的劑量、三餐時間的大劑量或臨時劑量，通過查表，來產(chǎn)生相應(yīng)的PWM波來控制微型泵。

　　系統(tǒng)使用指南

　　本嵌入式智能胰島素泵分為三部分：主機(jī)、儲液罐及輸注軟管和血糖探頭。

　　首先將輸注軟管和血糖探測頭分別插入患者腹部皮下，開啟本裝置。依據(jù)醫(yī)生建議或佩帶者糖尿病病史設(shè)定的輸注程序控制微型泵持續(xù)輸注胰島素。血糖探測頭通過與測試者皮下血液中的葡萄糖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成電信號，經(jīng)微控制器處理后，判斷是否要即時調(diào)整臨時注射量。

　　LCD和觸摸屏的設(shè)計提供了人性化的操作。LCD顯示屏顯示當(dāng)前胰島素注入速率、血液中葡萄糖濃度、臨時調(diào)整量、儲液罐內(nèi)剩余胰島素劑量等參數(shù);觸摸屏則使操作變得更加簡單。

　　本裝置有蜂鳴和振動兩種報警裝置，當(dāng)儲液罐內(nèi)藥液不足、電池電量過低或其它異常情況下，會自動報警。還可以通過以太網(wǎng)接口連接互聯(lián)網(wǎng)，使醫(yī)生即時了解患者信息。此設(shè)備十分適合1型糖尿病患者，尤其是那些病情“難以控制”、“易變”、“脆性”的1型糖尿病病人。

　　本系統(tǒng)實現(xiàn)了板級驅(qū)動的整合，GUI的改寫和應(yīng)用以及mC/OS-II的成功移植，實現(xiàn)了胰島素泵的基本功能。圖7為系統(tǒng)實際運(yùn)行圖。