专利名称：带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种血糖仪，特别是一种带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，属于医疗器械领域。
背景技术：
传统的血液葡萄糖含量检测在大型生化分析仪上完成，检测周期长、需血量大、成本高、操作复杂，不利于病人自我监护。便携式血糖仪能够克服上述缺陷，完成血糖浓度快速简便的检测，实现病人的血糖自我监测，而且用血量极少。
经对现有技术的文献检索发现，华中理工大学的孙键在《仪表技术与传感器》(6，17-20，1998)上撰文“便携式智能血糖测试仪的研制”，该文系统介绍了一种便携式血糖测试仪。该测试仪以89C51单片机芯片为核心，包括液晶显示器、V/F转换器、恒电位测量电路、多路转换开关、温度电阻、标准电阻、电源电压监测和电池等部分。该文用葡萄糖酶电极测量血液中的葡萄糖含量，鉴于葡萄糖氧化酶的温度敏感性，对测试结果进行了温度补偿，以提高测量精度；另外，通过自校正来补偿系统测量误差。自校正通过多路模拟开关在测量插口的酶电极、热敏电阻、10KΩ标准电阻和空载之间序贯进行，由于校准电路的复杂性，整个仪器的硬件成本较高。另一方面，多路模拟开关的漏电流和导通电阻则会带来额外的测量误差，从整机性能上看，该文献介绍的便携式血糖测试仪存在功能单一、性价比低等不足，并缺少连续的历史测试数据和当前测试时刻的存取、重现功能，不能实现用户对血糖浓度的长期监视、跟踪和对比，尤其是不能实现历史血糖浓度的趋势曲线显示。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，使其具有性价比高、操作简单、校准方便的有点，能够快速、准确地完成血糖检测元件输出信号采集和数据处理，提供历史数据存储和回溯功能，并且具有将历史数据按照测试时间顺序以趋势曲线的形式显示于自身液晶显示屏的功能，使用户得以对血糖浓度进行连续跟踪监视。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括单片计算机、存储器、时钟管理器、液晶显示器、模数转换器、运算放大器、DC-DC电平变换器、稳压器、电源管理器、电压监视器、反应测试信号端口及按键模块，其中，反应测试信号端口经运算放大器与模数转换器相连，模数转换器的三个I/O引脚，即CLK、Dout和CS分别与单片计算机中的I/O口RC3/SCK/SCL、RC4/SDI/SDA和RB2相连，液晶显示器的五个I/O引脚，即CS、D/C、SDO、RST和SCK分别与单片计算机中的I/O口RC7、RC6、RC5、RC2和RC3/SCK/SCL相连，其中液晶显示器和模数转换器分时复用单片机中SPI模块的时钟信号脚RC3/SCK/SCL，存储器的三个I/O引脚，即WP、SCL和SDA分别与单片计算机中的I/O口RC0、RB3和RB4相连，时钟管理器的三个I/O引脚，即SCLK、I/O和RESET分别与单片计算机中的I/O口RA0、RA1和RA2相连，电压监视器的输出VBAT与单片计算机中的I/O口RB1相连，稳压器的输出脚连接模数转换器的Vref脚、电压监视器及反应测试信号端口，按键模块的输出与单片计算机中的I/O口RB5相连，电源管理器提供两路电压大小不同的电源，其中一路与单片计算机、存储器、时钟管理器、液晶显示器及模数转换器相连，另外一路与运算放大器、稳压器、电压监视器相连。
液晶显示器的引脚PS0和PS1分别通过10K电阻连到高电平和地，反应测试信号端口中的采样电阻为误差等级为1％的60K精密电阻，稳压器给模数转换器的Vref引脚提供参考电压的串联回路中的电阻分别为3K固定电阻、2.2K可调电阻以及33K固定电阻，稳压器给反应测试信号端口提供反应电压的串联回路中的电阻分别为10K固定电阻、2.2K可调电阻以及100Ω固定电阻。
所述的单片计算机CPU采用PIC16F873A型芯片；液晶显示器采用点阵式显示模块；存储器E2PROM采用AT24C32型芯片；时钟管理器采用HT1380型芯片。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明主要采用了四项技术措施1)在实现所需功能的前提下，采用了功能强、结构紧凑且价格低廉的元器件。2)通过增加硬件功能模块实现了血糖浓度历史测试数据记录的数据库管理，突出特点是具有历史数据曲线显示功能及中英文操作界面。3)通过优化供电电源设计来降低仪器功耗。4)充分利用软件功能简化硬件电路。采用上述技术的便携式血糖仪具有功能齐全、结构紧凑、方便携带、操作简便的优点。
图1本发明结构示意图具体实施方式
如图1所示，本发明包括单片计算机1、存储器2、时钟管理器3、液晶显示器4、模数转换器5、运算放大器6、稳压器7、电源管理器8、电压监视器9、反应测试信号端口10和按键模块11。其中，反应测试信号端口10经运算放大器6与模数转换器5相连，模数转换器5的三个I/O引脚，即CLK、Dout和CS分别与单片计算机1中的I/O口RC3/SCK/SCL、RC4/SDI/SDA和RB2相连，液晶显示器4的五个I/O引脚，即CS、D/C、SDO、RST和SCK分别与单片计算机1中的I/O口RC7、RC6、RC5、RC2和RC3/SCK/SCL相连，其中液晶显示器4和模数转换器5分时复用单片机中SPI模块的时钟信号脚RC3/SCK/SCL，存储器2的三个I/O引脚，即WP、SCL和SDA分别与单片计算机1中的I/O口RC0、RB3和RB4相连，时钟管理器3的三个I/O引脚，即SCLK、I/O和RESET分别与单片计算机1中的I/O口RA0、RA1和RA2相连，电压监视器9的输出VBAT与单片计算机1中的I/O口RB1相连，稳压器7的输出脚连接模数转换器5的Vref脚、电压监视器9及反应测试信号端口10，按键模块11的输出与单片计算机1中的I/O口RB5相连，电源管理器8提供两路电压大小不同的电源，其中一路与单片计算机1、存储器2、时钟管理器3、液晶显示器4及模数转换器5相连，另外一路与运算放大器6、稳压器7、电压监视器9相连。
液晶显示器4的引脚PS0和PS1分别通过10K电阻连到高电平和地，反应测试信号端口10中的采样电阻为误差等级为1％的60K精密电阻，稳压器7给模数转换器5的Vref引脚提供参考电压的串联回路中的电阻分别为3K固定电阻、2.2K可调电阻以及33K固定电阻，稳压器7给反应测试信号端口10提供反应电压的串联回路中的电阻分别为10K固定电阻、2.2K可调电阻以及100Ω固定电阻。
所述的单片计算机1CPU采用PIC16F873A型芯片；液晶显示器4采用点阵式显示模块，能够显示中英文操作界面、测试结果以及历史数据趋势曲线图；采用AT24C32型芯片作为E2PROM数据存储器，能够实现历史测试记录的简单数据库管理；采用HT1380型芯片作为时钟管理器，能够实时记录每次测量发生的时刻。
其中，首先由按键模块11控制仪器的开机，开机后仪器处于检测等待状态，并通过反应测试信号端口10在酶电极两端施加一定大小的恒定工作电压，反应开始后由反应测试信号端口10导入酶电极的反应电流信号Ix，经运算放大器6放大后送入模数转换器5转换为数字量，再由单片计算机1读取转换结果并完成葡萄糖浓度的计算，最后由液晶显示器4将测试结果显示出来。为了节约仪器体积，采用了引脚数目少、基于SPI总线的串行A/D、液晶显示器和基于I2C总线的存储器、时钟管理器。单片计算机采用PIC16F873A。
如图1所示，本发明电路线路图除包括基本测试电路外，还额外增加了两个独立的功能模块，即存储器2和时钟管理器3。这两个功能模块的引入把一段时间内(如三个月)的血糖测试结果和测试时刻作为历史记录逐一保存，操作时用户只需通过按键模块11即可方便查询以前的测试结果，或通过按键模块11在液晶屏上显示历史数据趋势图。本发明还采用了高分辨率的点阵式液晶显示器4，同时具有友好的中英文操作界面，方便了各个群体的用户。
为了降低功耗，本发明设计了双电压输出电源管理器8，其中一路输出3.3V电压给单片计算机1、存储器2、时钟管理器3、液晶显示器4及模数转换器5，另外一路输出5V电压给运算放大器6、稳压器7/电压监视器9，通过降低半数以上芯片的工作电压达到降低功耗的目的。
本发明充分利用软件功能，减少了硬件成本。例如，校准功能就是由软件实现，即在程序中采用了测试结果偏移量校正法来校准测试结果。
权利要求
1.一种带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，包括单片计算机(1)、液晶显示器(4)、模数转换器(5)、运算放大器(6)、稳压器(7)、电压监视器(9)、反应测试信号端口(10)和按键模块(11)，其特征在于，还包括存储器(2)、时钟管理器(3)、电源管理器(8)，反应测试信号端口(10)经运算放大器(6)与模数转换器(5)相连，模数转换器(5)的三个I/O引脚，即CLK、Dout和CS分别与单片计算机(1)中的I/O口RC3/SCK/SCL、RC4/SDI/SDA和RB2相连，液晶显示器(4)的五个I/O引脚，即CS、D/C、SDO、RST和SCK分别与单片计算机(1)中的I/O口RC7、RC6、RC5、RC2和RC3/SCK/SCL相连，其中液晶显示器(4)和模数转换器(5)分时复用单片机中SPI模块的时钟信号脚RC3/SCK/SCL，存储器(2)的三个I/O引脚，即WP、SCL和SDA分别与单片计算机(1)中的I/O口RC0、RB3和RB4相连，时钟管理器(3)的三个I/O引脚，即SCLK、I/O和RESET分别与单片计算机(1)中的I/O口RA0、RA1和RA2相连，电压监视器(9)的输出VBAT与单片计算机(1)中的I/O口RB1相连，稳压器(7)的输出脚连接模数转换器(5)的Vref脚、电压监视器(9)及反应测试信号端口(10)，按键模块(11)的输出与单片计算机(1)中的I/O口RB5相连，电源管理器(8)提供两路电源，其中一路与单片计算机(1)、存储器(2)、时钟管理器(3)、液晶显示器(4)及模数转换器(5)相连，另外一路与运算放大器(6)、稳压器(7)、电压监视器(9)相连。
2.根据权利要求1所述的带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，其特征是，液晶显示器(4)的引脚PS0和PS1分别通过10K电阻连到高电平和地，反应测试信号端口(10)中的采样电阻为误差等级为1％的60K精密电阻，稳压器(7)给模数转换器(5)的Vref引脚提供参考电压的串联回路中的电阻分别为3K固定电阻、2.2K可调电阻以及33K固定电阻，稳压器(7)给反应测试信号端口(10)提供反应电压的串联回路中的电阻分别为10K固定电阻、2.2K可调电阻以及100Ω固定电阻。
3.根据权利要求1或者2所述的带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，其特征是，液晶显示器(4)采用点阵式显示模块。
4.根据权利要求1所述的带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，其特征是，单片计算机(1)CPU采用PIC16F873A型芯片。
5.根据权利要求1所述的带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，其特征是，采用AT24C32型芯片作为E2PROM数据存储器(2)。
6.根据权利要求1所述的带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，其特征是，时钟管理器(3)采用HT1380型芯片。
全文摘要
一种医疗器械领域的带血糖浓度趋势曲线显示的便携式血糖仪，反应测试信号端口经运算放大器与模数转换器相连，模数转换器与单片计算机相连，液晶显示器与单片计算机相连，存储器与单片计算机相连，时钟管理器与单片计算机相连，电压监视器的输出VBAT与单片计算机的I/O口RB1相连，稳压器的输出脚连接模数转换器的Vref脚、电压监视器及反应测试信号端口，按键模块的输出与单片计算机的I/O口RB5相连，电源管理器提供电源，其中一路与单片计算机、存储器、时钟管理器、点阵式液晶显示器及模数转换器相连，另外一路与运算放大器、稳压器，电压监视器相连。本发明性价比高、操作简单、校准方便，能够快速、准确地完成血糖检测元件输出信号采集和数据处理。
文档编号G01N33/50GK1616966SQ20041008929
公开日2005年5月18日 申请日期2004年12月9日 优先权日2004年12月9日
发明者袁景淇, 王坤, 唐日泉 申请人:上海交通大学