基于MSP430和GSM移動(dòng)通信的血糖監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2012-05-09 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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　　糖尿病是危害人類(lèi)健康的四大主要疾病之一，目前沒(méi)有根治的辦法，只能通過(guò)血糖監(jiān)測(cè)對(duì)糖尿病加以控制。血糖儀的出現(xiàn)，大大方便了糖尿病患者自行監(jiān)測(cè)血糖。為了能更好地利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，方便用戶隨時(shí)隨地的測(cè)量，開(kāi)發(fā)了一種基于移動(dòng)通信的血糖監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。

　　基于移動(dòng)通信的血糖監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由兩大部分組成：手機(jī)血糖儀與糖尿病監(jiān)護(hù)中心。工作模式如圖1所示。糖尿病患者利用隨身攜帶的手機(jī)血糖儀可隨時(shí)監(jiān)測(cè)血糖，監(jiān)護(hù)中心通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)接收患者的血糖值，并反饋適當(dāng)?shù)脑\斷結(jié)論。

圖1 系統(tǒng)工作模式

　　手機(jī)使用MotorolA388c，血糖儀是吉林大學(xué)儀器學(xué)院自主開(kāi)發(fā)的以MSP430單片機(jī)與酶電極傳感器等為主的血糖測(cè)試儀，通過(guò)串口連接手機(jī)，利用手機(jī)的鍵盤(pán)和液晶屏控制顯示血糖測(cè)試結(jié)果。即，手機(jī)血糖儀是在保留手機(jī)原有各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上，增加了血糖測(cè)試功能。

　　糖尿病監(jiān)護(hù)中心硬件由一臺(tái)服務(wù)器通過(guò)串口連接一個(gè)MC35無(wú)線通信模塊構(gòu)成，軟件系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成控制MC35接收短信以及患者信息管理及維護(hù)。

　　2 手機(jī)血糖儀的設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　基于MSP430單片機(jī)的血糖測(cè)試儀主要由酶電極傳感器、信號(hào)處理、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理以及單片機(jī)與手機(jī)的串行通訊幾部分組成，如圖2所示。酶電極傳感器采用三電極系統(tǒng)，分為參比電極、對(duì)極和工作電極。

圖2 手機(jī)血糖儀系統(tǒng)框圖

　　前置信號(hào)處理采用模擬開(kāi)關(guān)對(duì)電極接入電路情況進(jìn)行控制，從而為系統(tǒng)提供不同的工作狀態(tài)，信號(hào)處理采用放大器和低通濾波，將傳感器的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換放大濾去高頻干擾，為后續(xù)電路的數(shù)據(jù)采集提供質(zhì)量較高的信號(hào)，血糖濃度的數(shù)據(jù)采集處理和串口數(shù)據(jù)通訊，采用TI公司的MSP430系列單片機(jī)為主控單元完成。另外，系統(tǒng)具有溫度補(bǔ)償功能，能補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果的誤差，提高測(cè)試結(jié)果的精度。血糖測(cè)試模塊體積為3cm*1cm，這樣可以放在手機(jī)殼里，做到血糖測(cè)試儀和手機(jī)融為一體，方便了用戶的攜帶與檢測(cè)。

　　2.2 血糖濃度測(cè)量原理

　　血糖濃度值的測(cè)定通過(guò)生物酶電極傳感器，當(dāng)血液滴入，在葡萄糖酶的催化作用下，傳輸電子物質(zhì)在碳電極表面被強(qiáng)制性氧化，其氧化還原反應(yīng)過(guò)程中形成的氧化電流跟葡萄糖濃度成線性關(guān)系，通過(guò)測(cè)定氧化電流的強(qiáng)度計(jì)算血糖濃度值[1]。

　　在電極上加0.4V的恒定工作電壓, 當(dāng)被測(cè)血樣滴在電極的測(cè)試區(qū)后，電極上固定的葡萄糖氧化酶與血樣中的葡萄糖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)過(guò)一定的滯后期，酶電極的響應(yīng)電流將與被測(cè)血樣中葡萄糖濃度呈線性關(guān)系，如圖3所示。