血糖仪.ppt

血糖仪 形势分析 糖尿病成为在世界范围内威胁人类健康的多发慢性病 全球糖尿病患者超过3 8亿 患病率8 3 到2035年这患者达到5 9亿 患病率上升到10 1 据统计 我国20岁以上的糖尿患病率从1986年的1 上升到2013年的10 3 现有患者接近1亿 在老龄化和生活习惯改变的双重夹击下 糖尿病患病率持续攀升 根据IDF预测 到2035年我国糖尿病患者上升到1 43亿 中国将长期占据世界糖尿病患者第一大国的位置 人口老龄化加速是我国糖尿病患病率持续升高的主要因素之一 老年人群 60以上 糖尿病患病率在18 以上 是20 30岁年龄段患病率的8 10倍 2013年 我国60岁以上的老年人口超过2亿 老年糖尿病患者保守估计就有3600万人 中国人口老龄化蓝皮书调查显示 2013 2020年中国老龄化水平从14 9 上升到17 5 平均每年增长老年人口多大700万人 由于糖尿病的无法治愈性和随着年龄的增加患病率的提高 保守估计老龄化带来的年均新增老年糖尿病患者就多达30 40万人 糖尿病是危害人类健康的四大疾病之一 其症状表现为血液和尿液中葡萄糖含量异常 目前全世界已有一亿两千万糖尿病患者 国内该病群体规模也已超过4000万人 并以每年10 的速度增长 近代医学研究发现 不论是第一型糖尿病还是第二型糖尿病 对血糖进行良好地控制可以减少糖尿病并发症的发生 血糖仪血糖仪又称血糖计 是一种测量血糖水平的电子仪器 工作原理 现在 市场上存在连续和离散 单次 测试两种仪器 植入式和无创式仪器正在推进 连续测试血糖仪只能凭处方使用 利用皮下电化学传感器设置测试间隔 单次测试血糖仪使用电化学或光学反射法测量血糖水平 单位为mg dL或mmol L 绝大多数血糖仪为电化学仪器 电化学测试试纸具有电极 在数 模转换器 DAC 提供精确偏压 利用试纸的电化学反应测量与血糖成正比的电流 可能存在一路或多路通道 通常互阻放大器 TIA 将电流转换为电压 然后利用模 数转换器 ADC 进行测量 试纸的满幅电流测量值为10 A至50 A 分辨率小于10nA 由于试纸对温度敏感 所以需要测量环境温度 光学反射试纸利用颜色确定血液的血糖浓度 经过校准的电流通常流过两个发光二极管 LED 该发光二极管交替照射彩色试纸 一个光电二极管监测反射光强度 由试纸颜色确定 而试纸的颜色取决于血液的血糖含量 光电二极管电流通过TIA转换为电压 以利用ADC进行测量 光电二极管的满量程电流范围为1 A至5 A 分辨率低于5nA 此方法需要测量环境温度 采血方式 血糖仪从采血方式上有两种 一是抹血式 一是吸血式 抹血的机器一般采血量比较大 患者比较痛苦 如果采血偏多 还会影响测试结果 血量不足 操作就会失败 浪费试纸 这种血糖仪多为光电式的 吸血式的血糖仪 试纸自己控制血样计量 不会因为血量的问题出现结果偏差 操作方便 用试纸点一下血滴就可以了 血糖检测原理 血糖值的检测方法是生物电化学方法 即用生物传感器葡萄糖氧化酶电极进行血糖测试 其中酶电极由酶膜和电极结合而成 血糖试纸如图所示 在血糖试纸的葡萄糖氧化酶电极两端施加恒定电压 然后向电极间滴入血液 固定在电极上的葡萄糖氧化酶与血液中的葡萄糖发生氧化还原反应 由化学反应所产生的自由电子在电场的作用下将发生定向移动 从而形成响应电流 这就是血糖仪测试的基本原理 系统设计 电路设计 血糖测量通常采用电化学分析中的三电极体系 三电极体系是相对于传统两电极体系而言 包括 工作电极 WE 参比电极 RE 和对电极 CE 参比电极用来定点位零点 电流流经工作电极和对电极工作电极和参比电极构成一个不通或基本少通电的体系 利用参比电极电位的稳定性来测量工作电极的电极电势 工作电极和辅助电极构成一个通电的体系 用来测量工作电极通过的电流 利用三电极测量体系 来同时研究工作电极的点位和电流的关系 准确度和精度 光学反射法和电化学血糖仪需要解析几纳安范围的电流 如果血糖仪要求在生产过程中校准 为了满足血糖仪的误差指标 器件必须具有极低的漏电流和电源电压 温度以及时间漂移 运算放大器的主要技术指标为连接电容式电化学试纸时应具有极低的输入偏置电流 1nA 高线性度和稳定性 对于两种类型的血糖仪 运算放大器通常均配置为TIA 电压基准的主要技术指标包括 温度系数低于50ppm C 低时间漂移和良好的线性 负载调节 10位或12位DAC用于设置电化学试纸的偏压并设置光反射法试纸的LED电流 有时 电化学试纸采用比较器 以探测血液何时加入试纸 以节省等待采血期间的功耗 确保反应区域填满血液 血糖仪类型不同 ADC要求也不同 但是大多数要求分辨率不低于14位 并要求低噪声 以实现可重复测试结果 有些应用在ADC前增加可编程增益级 以扩展动态范围 这种情况下可使用12位分辨率 温度测量 理想情况下 应测量试纸上的血液温度 但是通常测量的是试纸周围的环境温度 温度测量精度随指示类型和化学成分的不同而变化 典型为 1 C至 2 C之间 利用独立的温度传感器IC或远程热敏电阻或带有PN结的ADC进行温度测量 利用与ADC具有相同参考驱动的半桥配置热敏电阻将提供更准确的结果 因为这种设计消除了所有电压基准误差 远程或内置PN结可利用高精度集成模拟前端 AFE 进行测量 显示和背光 大多数血糖仪均使用简单的约100段液晶显示 LCD 可由集成至微处理器的LED驱动器驱动 一些血糖仪具有更复杂的点阵LCD 通常要求使用玻璃 偏压和驱动器组装而成的模块 点阵显示器还要求附加存储器以储存显示内容 还存在彩色显示器 要求比段式或点阵LCD更多 更高的电压 可通过使用两个白光LED WLED 或电致发光源来添加背光照明 电源和电池管理 带有简单显示器的血糖仪可以直接由一节纽扣锂电池或两节AAA碱性电池供电 为了最大程度地延长电池寿命 血糖仪要求使用纽扣锂电池时 电子器件能够工作在3 6V至2 2V 使用AAA碱性电池时 能够在1 8V下运行 如果电子器件要求较高或经过稳压的电源 则可以使用开关型升压转换器 休眠模式下关断开关调节器 直接由电池供电可以延长电池寿命 休眠电路可以在较低电池电压下运行 添加背光照明或更高级的显示器要求更高电压 有时要求附加电压 此时需要更高级的电源管理方案 通过添加电池充电器和电量计电路 可以使用可充电电池 例如一个锂离子 Li 纽扣电池 对于用户来说 如果仪器提供USB 则USB充电无疑是方便的选项 如果电池可拆卸 则可能要求安全认证以实现安全和售后控制 罗氏血糖仪 活力型 仪器组成及产品参数 部件分析 首先我认为就屏幕而言设计的比较合理 因为就目前糖尿病患者的年龄来看 绝大部分是中老年人 人年龄大了以后视力会有所下降 从而大屏幕大字体就非常适合这类群体的使用 易于读数 由于血糖仪的使用群体主要是中老年人 所以操作简便应该是血糖仪选购的重要衡量之一 该血糖仪还采用了中文界面 让血糖 分析 设置更能更容易操作 建议与改进 密码牌罗氏活力型血糖仪是需要密码牌的 血糖仪密码是和试纸一一对应的 不同批次生产原料 环境不同 其直接测试的结果也是不同的 因此再使用新的血糖试纸时就需要修正 血糖仪密码牌的功能就是修正这个误差 因此 每开启一盒新包装的试纸 首先要设置密码牌 这对你的监测结果非常重要 如果密码牌不慎丢失就意味着整盒试纸都将作废 因为罗氏公司把密码牌做成了硬件 使之成为电路的一部分 如果不安装 血糖仪是不能正常工作的 这在