基于MSP430单片机和移动通信的血糖监护系统设计

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  • 1  血糖监护系统概述

        糖尿病是危害人类健康的四大主要疾病之一,目前没有根治的办法,只能通过血糖监测对糖尿病加以控制。血糖仪的出现,大大方便了糖尿病患者自行监测血糖。为了能更好地利用无线网络资源,方便用户随时随地的测量,开发了一种基于移动通信的血糖监护系统。

    基于移动通信的血糖监护系统由两大部分组成:手机血糖仪与糖尿病监护中心。工作模式如图1所示。糖尿病患者利用随身携带的手机血糖仪可随时监测血糖,监护中心通过GSM网络接收患者的血糖值,并反馈适当的诊断结论。

    手机使用MotorolA388c,血糖仪是吉林大学仪器学院自主开发的以MSP430单片机与酶电极传感器等为主的血糖测试仪,通过串口连接手机,利用手机的键盘和液晶屏控制显示血糖测试结果。即,手机血糖仪是在保留手机原有各项功能的基础上,增加了血糖测试功能。

    糖尿病监护中心硬件由一台服务器通过串口连接一个MC35无线通信模块构成,软件系统主要负责完成控制MC35接收短信以及患者信息管理及维护。

    2  手机血糖仪的设计

    2.1  系统硬件设计

    基于MSP430单片机的血糖测试仪主要由酶电极传感器、信号处理、单片机数据采集处理以及单片机与手机的串行通讯几部分组成,如图2所示。酶电极传感器


    图1  系统工作模式

    采用三电极系统,分为参比电极、对极和工作电极。 前置信号处理采用模拟开关对电极接入电路情况进行控制,从而为系统提供不同的工作状态,信号处理采用放大器和低通滤波,将传感器的电流信号转换放大滤去高频干扰,为后续电路的数据采集提供质量较高的信号,血糖浓度的数据采集处理和串口数据通讯,采用TI公司的MSP430系列单片机为主控单元完成。另外,系统具有温度补偿功能,能补偿环境温度对系统测试结果的误差,提高测试结果的精度。血糖测试模块体积为3cm*1cm,这样可以放在手机壳里,做到血糖测试仪和手机融为一体,方便了用户的携带与检测。


    图2  手机血糖仪系统框图

    2.2血糖浓度测量原理

    血糖浓度值的测定通过生物酶电极传感器,当血液滴入,在葡萄糖酶的催化作用下,传输电子物质在碳电极表面被强制性氧化,其氧化还原反应过程中形成的氧化电流跟葡萄糖浓度成线性关系,通过测定氧化电流的强度计算血糖浓度值[1]。

    在电极上加0.4V的恒定工作电压, 当被测血样滴在电极的测试区后,电极上固定的葡萄糖氧化酶与血样中的葡萄糖发生化学反应。经过一定的滞后期,酶电极的响应电流将与被测血样中葡萄糖浓度呈线性关系,如图3所示。

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