提高血糖儀系統(tǒng)設(shè)計效率

血糖儀是一種用于測量血液中葡萄糖濃度的醫(yī)療設(shè)備，根據(jù)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)過化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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。

　　傳感器和電流分析法

　　測量血糖的第一步是將血糖濃度轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號，使用專門的傳感器測試條進行電流分析可以實現(xiàn)這一步。傳感器使用鉑銀電極組成過氧化氫被電解電路的一部分。過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度量過氧化氫的濃度，進而得出血糖濃度。 需要指出的是，公式（圖1）中的表達式是線性的。這與實際情況有些不同，因為其它生化物質(zhì)可能也會有反應(yīng)。

圖1：電極反應(yīng)。

　　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(wěn)定的。通過對酶化過氧化氫的電化學(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、氧和過氧化氫。

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

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

　　舉例來說，下面就是可以用來解釋電流分析的一個實用方法。在WE和RE電極上施加一個范圍從－200mV至8V的電壓，這個電壓定義了傳感器能夠以最大電流工作的電壓。當(dāng)電流為18mA時，這個電壓值在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(wěn)定時間。這意味著這次可以獲得可靠的測量，因為達到了最大電流值。

　　設(shè)計目標(biāo)

　　系統(tǒng)特性。從系統(tǒng)角度看，血糖儀由多個單元組成，這些單元通過互相作用來提供必要的功能。微控制器要求作為系統(tǒng)的主要協(xié)調(diào)者。根據(jù)應(yīng)用范圍的不同可以選用內(nèi)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，以便提供數(shù)據(jù)管理和測量值平均等基本功能。