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

　　基于移動通信的血糖監(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)血糖儀可隨時監(jiān)測血糖，監(jiān)護(hù)中心通過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)院自主開發(fā)的以MSP430單片機(jī)與酶電極傳感器等為主的血糖測試儀，通過串口連接手機(jī)，利用手機(jī)的鍵盤和液晶屏控制顯示血糖測試結(jié)果。即，手機(jī)血糖儀是在保留手機(jī)原有各項功能的基礎(chǔ)上，增加了血糖測試功能。

　　糖尿病監(jiān)護(hù)中心硬件由一臺服務(wù)器通過串口連接一個MC35無線通信模塊構(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

　　2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　基于MSP430單片機(jī)的血糖測試儀主要由酶電極傳感器、信號處理、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、對極和工作電極。

圖2 手機(jī)血糖儀系統(tǒng)框圖

　　前置信號處理采用模擬開關(guān)對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)，信號處理采用放大器和低通濾波，將傳感器的電流信號轉(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，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)境溫度對系統(tǒng)測試結(jié)果的誤差，提高測試結(jié)果的精度。血糖測試模塊體積為3cm*1cm，這樣可以放在手機(jī)殼里，做到血糖測試儀和手機(jī)融為一體，方便了用戶的攜帶與檢測。

　　2.2 血糖濃度測量原理

　　血糖濃度值的測定通過生物酶電極傳感器，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)過程中形成的氧化電流跟葡萄糖濃度成線性關(guān)系，通過測定氧化電流的強(qiáng)度計算血糖濃度值[1]。

　　在電極上加0.4V的恒定工作電壓, 當(dāng)被測血樣滴在電極的測試區(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)過一定的滯后期，酶電極的響應(yīng)電流將與被測血樣中葡萄糖濃度呈線性關(guān)系，如圖3所示。

圖3 酶電極電流變化曲線