一种便携式智能血糖测试仪的研制

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  • 一、引  言

      血糖测试是指对人体血液中葡萄糖浓度的测量。对于糖尿病患者, 血糖浓度是反映病情状况的一个重要指标,需经常性地进行血糖测量以监测病情的发展。因此, 便携式血糖测试仪成为目前发展较快的一类家用医疗仪器, 它使患者在病情较稳定的阶段可以自行监测血糖浓度。本文将介绍一种以单片机为核心的便携式智能血糖测试仪。

    二、血糖测量的原理

      1. 葡萄糖氧化酶印刷电极

      便携式智能血糖测试仪采用一次性使用的葡萄糖氧化酶印刷电极(下简称酶电极) 作为传感器,酶电极的结构如图1所示。

    一种便携式智能血糖测试仪的研制

    图1  酶电极的结构

      给酶电极加恒定的工作电压V , 将被测血样滴在测量点上, 电极上的氧化酶即与血样中的葡萄糖发生反应, 其特点是经过一段时间后(约30s) , 酶电极的电流与血样中葡萄糖浓度呈一定的线性关系, 图2 所示为测量过程中酶电极的电流变化曲线。实验表明, 在0. 4V的工作电压下, 对应于2~25mmol/ L的血糖浓度, 酶电极的电流响应约3 ~50μA。

    一种便携式智能血糖测试仪的研制

    图2  酶电极的响应曲线

      2. 参比测量法

      由于酶电极具有一定的分散性,所以实际测量中采用参比电极测量法。参比电极是按如下方法确定的: 从同一批酶电极中抽样选择若干酶电极对已知浓度( C0 ) 的试样进行测量,其响应电流的平均值I0 就是反映这一批酶电极性能的特征参数。参比电极就是一个固定电阻,其阻值等于工作电压V 除以平均响应电流I0 。

      使用参比电极的测量步骤是:先将参比电极插入测试仪的电极插口中, 仪器测得电流I0 ,该过程称作标定;再用酶电极对血样进行正常的测量,测得电流I , 则血糖浓度按如下公式计算:

      C = ( C0·I) / I0

      3. 温度补偿

      葡萄糖氧化酶对温度的变化比较敏感,实验中以25 ℃的响应值为基准,在0~40 ℃的温度变化范围内,葡萄糖氧化酶响应的温度系数Kt 为0. 7~1. 2 , 温度越高,响应值越大。可见要保证测量的精度,必须进行温度补偿。考虑温度补偿的血糖浓度计算公式如下:

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