一種可攜式高精度血糖濃度測量儀的製作方法
2023-06-05 03:54:31
一種可攜式高精度血糖濃度測量儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，包括微處理器控制單元、電流電壓轉換單元、數控放大單元、濾波處理單元、參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元、觸摸式LCD液晶顯示單元以及供電單元；所述參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元以及觸摸式LCD液晶顯示單元均與微處理器控制單元相連；所述電流電壓轉換單元經數控放大單元和濾波處理單元後與微處理器控制單元相連，同時數控放大單元與微處理器控制單元相連；所述供電單元為其餘各個單元供電。本實用新型具有更高的血糖測量精度，並且能夠更方便地與手機、電腦等實現無線通訊。
【專利說明】一種可攜式高精度血糖濃度測量儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種血糖濃度測量儀器，尤其涉及一種可攜式高精度血糖濃度測量儀。
【背景技術】
[0002]目前市面上已有各種血糖濃度檢測儀，其中應用最多的是利用電化學的方法進行檢測，其原理是將血糖濃度轉換為成比例的電流，進而通過測量電流來計算出相應的血糖濃度。總體上，該方法影響最後測量精度的主要有兩個方面:一是將血糖濃度轉換為成比例的電流的精度，其主要受測試試紙和溫度的影響比較大，前者與生產廠家相關，後者與測量儀器的測溫精度相關；二是電流的測量精度，其主要取決於測量電路的設計。另外，目前的血糖儀均利用微處理器進行處理，而同廠家的微處理器性價比存在一定的差異，從而也對血糖檢測儀的測量精度及成本有一定的影響。並且，傳統的檢測儀通過數據線與其它設備進行通訊，甚至沒有數據的導出功能等，不便於長期監測個人血糖濃度的變化。
實用新型內容
[0003]針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的就在於提供一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，能有效解決現有血糖儀測量精度低，穩定性差，使用不方便的問題；具有更高的血糖測量精度，並且能夠更方便地與手機、電腦等實現無線通訊。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是這樣的:一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，其特徵在於:包括微處理器控制單元、電流電壓轉換單元、數控放大單元、濾波處理單元、參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元、觸摸式LCD液晶顯示單元以及供電單元；
[0005]所述參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元以及觸摸式LCD液晶顯示單元均與微處理器控制單元相連；
[0006]所述電流電壓轉換單元經數控放大單元和濾波處理單元後與微處理器控制單元相連，同時數控放大單元與微處理器控制單元相連；
[0007]所述供電單元為其餘各個單元供電。
[0008]進一步地，所述微處理器控制單元包括32位微處理器STM32F103RD和外圍電路，其中STM32F103RD具有3個12位的A/D轉換模塊、384K字節快閃記憶體、2個12位D/A轉換模塊、以及一個實時時鐘RTC。
[0009]進一步地，所述數控放大單元包括可編程增益放大器PGA112及外圍電路。
[0010]進一步地，所述藍牙無線收發單元包括藍牙模塊BFlO-1及外圍電路。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有如下優點:
[0012]1、選取了高精度放大器、高精度低功耗運放和低功耗顯示的液晶，因此其具有功耗低、體積小、集成度高、性能穩定且測量精度高等優點。
[0013]2、對小電流的測量具有更高測精度，且測量根據輸入電流大小自動切換倍數，以實現在相同模數轉換位數的情況下獲得更高的測量精度。
[0014]3、引入了溫度補償，同時對由於電阻誤差、數塊放大單元及微處理器內部模數轉換等的一系列誤差進行了修正，從而使該儀器的測量精度得到了進一步提高。
[0015]4、採用了藍牙無線傳輸模塊，可非常方便地實現與手機、電腦等實現數據的無線傳輸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的電路原理框圖；
[0017]圖2為微處理器控制單元的電路原理圖；
[0018]圖3為數控放大單元的電路原理圖；
[0019]圖4為藍牙無線收發單元的電路原理圖；
[0020]圖5為參考電壓單元的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0022]實施例:參見圖1，一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，包括微處理器控制單元、電流電壓轉換單元、數控放大單元、濾波處理單元、參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元、觸摸式LCD液晶顯示單元以及供電單元；所述參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元以及觸摸式LCD液晶顯示單元均與微處理器控制單元相連；所述電流電壓轉換單元經數控放大單元和濾波處理單元後與微處理器控制單元相連，同時數控放大單元與微處理器控制單元相連；所述供電單元為其餘各個單元供電。
[0023]測量儀整體工作主要在32位微處理器STM32F103RD的控制下，從觸摸式IXD獲取用戶信息，通過微處理器控制數控放大單元、藍牙無線收發單元和觸摸式IXD液晶顯示單元等實現血糖濃度的測量，以及測量結果的保存、發送、顯示等。該血糖濃度測量儀，採用高性能集成晶片和微處理器，所以易於小型化、產品化。
[0024]所述微處理器控制單元包括32位微處理器STM32F103RD和外圍電路，其中STM32F103RD具有3個12位的A/D轉換模塊、384K字節快閃記憶體、2個12位D/A轉換模塊、以及一個實時時鐘RTC。利用微處理器內帶D/A轉換可為三電極測量的參考電極輸出不同的參考電壓；內帶A/D轉換實現對參考電壓、電流電壓經濾波處理單元後的電壓轉換為數字值；內帶的實時時鐘RTC獲取測量結果的時間和時間的實時顯示；內帶的串口等可實現與藍牙模塊進行通信；內帶的384K字節快閃記憶體，一方面可以用於存儲程序，約需100K字節，其它的用於存儲測試結果(按每一結果需10位元組計算，至少可存儲29000條記錄，這完全能滿足要求)。另外，微處理器同時根據觸控螢幕輸入的信息向其它部分發送相應的數據或控制信號；控制LCD液晶實現各種相關信息的顯示及通過藍牙無線收發單元進行數據傳輸等。
[0025]參見圖2，節點RefVoltOut、RefVoltIn分別與參考電極電壓輸出單元的輸入節點和參考電壓單元輸出節點相連；節點MeasureVoltageIn與濾波處理單元的輸出節點相連；節點TempVin與溫度傳感單元的對應輸出節點相連；節點PGA112CS、PGA112D10、PGAl 12SCLK分別與數控放大單元中對應節點相連；節點BFRX、BFTX, BFMODE, BFINT、BFBaudRateSetl---BFBaudRateSet4、BFChannelSetl---BFChanneISet6 分別與無線發
送和接收單元中的對應節點相連；節點DDODD7、LCD_D1、LCD_RW、LCD_E、LCD_CSA、LCD_CSB, LCD_REST、LCD_Control、TCS, TDOUT, TDIN、TCLK, TBUSY, TPENIRQ 分別與觸摸式 LCD液晶顯示單元中對應節點相連；接口 ISP與外部串口相連，用於微處理器的編程；蜂鳴器Buzz在微處理器的控制下，實現有按鍵按下時發出提示音；接口 Boot與外部連接，用於控制微處理器在上電後是進入運行狀態還是編程狀態；供電節點AV3.0V、AV3.3V、DV3.3V、DGND, AGND分別與供電單元中的高精度電源3.0V、模擬電源3.3V、數字電源3.3V、數字地、模擬地相連，為該單元提供工作電源。
[0026]參見圖3，所述數控放大單元包括可編程增益放大器PGA112及外圍電路。主要是在微處理器的控制下實現1、2、4、8、16、32、64和128幾种放大倍數控制，以達到最大精度。節點PGA112CS、PGA112D10、PGA112SCLK分別與微處理器控制單元中對應節點相連；節點IToVoltIn與電流電壓轉換單元中的對應節點相連；節點RefVoltIn與參考電極電壓輸出單元中的對應節點相連；節點Vout與濾波處理單元中的輸入節點相連；供電節點AV3.3V、DV3.3V、AGND, DGND分別與供電單元中的模擬電源3.3V、數字電源3.3V、模擬地、數字地相連，為該單元提供工作電源。
[0027]參見圖4，所述藍牙無線收發單元包括藍牙模塊BFlO-1及外圍電路。主要實現在微處理器的控制下與電腦的藍牙適配器、PDA、手機等通用藍牙設備連接進行數據的無線傳輸。節點 BFRX、BFTX, BFMODE, BFINT, BFBaudRateSetlBFBaudRateSet4、
BFChannelSetl---BFChannelSet6分別與微處理器控制單元中的對應節點相連；供電節點
DV3.3V、DGND分別與供電單元中的數字電源3.3V、數字地相連，為該單元提供工作電源。
[0028]參見圖5，參考電壓單元主要為提高每道A/D轉換的精度而設計。由於STM32F103RD內帶A/D轉換的值均是以模擬輸入的電源電壓為A/D轉換的參考電壓，考慮到模擬電源可能波動及不同模塊之間的一致性等，選用一高精度3V參考電壓晶片ADR363B，其輸出電壓噪聲峰峰值僅為6.8--V，電壓精度±3mV，溫度係數僅為9 ppm/°C，並將其輸出與STM32F103RD的一道即節點RefVoltIn模擬輸入相連，以作為參考使用。通過該方法可以很好地避開電源電壓引入的幹擾和很好地解決不同模塊之間測量的一致性問題和提高測量精度等。供電節點AV5.0V、AGND分別與供電單元中的模擬電源5.0V、模擬地相連，為該單元提供工作電源。
[0029]使用過程中，用戶通過觸摸式IXD液晶顯示單元輸入測試、保存等信息，微處理器控制單元通過D/A轉換模塊輸出轉換電壓，然後通過參考電極電壓輸出單元輸送至測試紙，同時通過A/D轉換模塊對輸出電壓進行採集，以實時對輸出電壓進行校正，從而提高輸出電壓的精度；進而保證測試精度。電流電壓轉換單元將電流轉換為電壓後通過數控放大單元進行放大，該數控放大單元的放大倍數由微處理器控制單元控制，放大後的信號經濾波處理單元後輸入到微處理器控制單元的A/D轉換模塊，從而實現測量輸入的電流，進一步利用電流和血糖濃度直接的對應關係計算出相應的血糖濃度，在微處理器控制單元的控制下，通過觸摸式LCD液晶顯示單元顯示出血糖濃度等信息，也可通過藍牙無線收發單元與其它外設進行數據通信。同時，溫度傳感單元實時採集測量環境的溫度，以實時對採集數據進行溫度校正；參考電壓單元為微處理器中的A/D轉換模塊提供穩定的電壓，以提高A/D轉換模塊的精度，從而進一步提高整體的測量精度。[0030]本實用新型專利利用運算放大器實現用電化學方法將血糖濃度轉換為成比例的電流進一步轉換為對應的電壓值，並使用32位微處理器控制可編程放大器和內帶的12位A/D轉換，實現將其電壓值轉換為對應的數字值，同時利用外部參考電壓經A/D轉換的值、微處理器設定的不同放大倍數下的基準值和線性修正值對結果進行修正，進而得出精確的血糖濃度值。另一方面通過微處理器內帶D/A轉換向外為電化學方法中的三電極法測量提供一個參考電壓。最後，在微處理器的控制下，保存、顯示結果，並通過藍牙無線模塊傳送測量結果等；從而更便於測量結果的保存及查看。
[0031]最後需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，其特徵在於:包括微處理器控制單元、電流電壓轉換單元、數控放大單元、濾波處理單元、參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元、觸摸式LCD液晶顯示單元以及供電單元； 所述參考電壓單元、溫度傳感單元、藍牙無線收發單元、參考電極電壓輸出單元以及觸摸式IXD液晶顯示單元均與微處理器控制單元相連； 所述電流電壓轉換單元經數控放大單元和濾波處理單元後與微處理器控制單元相連，同時數控放大單元與微處理器控制單元相連； 所述供電單元為其餘各個單元供電。
2.根據權利要求1所述的一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，其特徵在於:所述微處理器控制單元包括32位微處理器STM32F103RD和外圍電路，其中STM32F103RD具有3個12位的A/D轉換模塊、384K字節快閃記憶體、2個12位D/A轉換模塊、以及一個實時時鐘RTC。
3.根據權利要求1或2所述的一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，其特徵在於:所述數控放大單元包括可編程增益放大器PGA112及外圍電路。
4.根據權利要求3所述的一種可攜式高精度血糖濃度測量儀，其特徵在於:所述藍牙無線收發單元包括藍牙模塊BFlO-1及外圍電路。
【文檔編號】G01N27/416GK203672831SQ201420056812
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月29日 優先權日:2014年1月29日
【發明者】劉改琴, 馬增威, 胡南 申請人:重慶理工大學