1 血糖監(jiān)護系統(tǒng)概述

　　糖尿病是危害人類健康的四大主要疾病之一,，目前沒有根治的辦法，只能通過血糖監(jiān)測對糖尿病加以控制,。血糖儀的出現(xiàn),，大大方便了糖尿病患者自行監(jiān)測血糖。為了能更好地利用無線網(wǎng)絡資源,，方便用戶隨時隨地的測量,，開發(fā)了一種基于移動通信的血糖監(jiān)護系統(tǒng)。

 

　　基于移動通信的血糖監(jiān)護系統(tǒng)由兩大部分組成：手機血糖儀與糖尿病監(jiān)護中心,。工作模式如圖1所示,。糖尿病患者利用隨身攜帶的手機血糖儀可隨時監(jiān)測血糖，監(jiān)護中心通過GSM網(wǎng)絡接收患者的血糖值,，并反饋適當?shù)脑\斷結論,。

圖1 系統(tǒng)工作模式

　　手機使用MotorolA388c，血糖儀是吉林大學儀器學院自主開發(fā)的以MSP430單片機與酶電極傳感器等為主的血糖測試儀,，通過串口連接手機,，利用手機的鍵盤和液晶屏控制顯示血糖測試結果。即,，手機血糖儀是在保留手機原有各項功能的基礎上,，增加了血糖測試功能。

　　糖尿病監(jiān)護中心硬件由一臺服務器通過串口連接一個MC35無線通信模塊構成,，軟件系統(tǒng)主要負責完成控制MC35接收短信以及患者信息管理及維護,。

 

　　2 手機血糖儀的設計

　　2.1 系統(tǒng)硬件設計

　　基于MSP430單片機的血糖測試儀主要由酶電極傳感器、信號處理,、單片機數(shù)據(jù)采集處理以及單片機與手機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 手機血糖儀系統(tǒng)框圖

　　前置信號處理采用模擬開關對電極接入電路情況進行控制,，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系列單片機為主控單元完成。另外,，系統(tǒng)具有溫度補償功能,，能補償環(huán)境溫度對系統(tǒng)測試結果的誤差，提高測試結果的精度,。血糖測試模塊體積為3cm*1cm,，這樣可以放在手機殼里，做到血糖測試儀和手機融為一體,，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)在碳電極表面被強制性氧化，其氧化還原反應過程中形成的氧化電流跟葡萄糖濃度成線性關系,，通過測定氧化電流的強度計算血糖濃度值[1]。

 

　　在電極上加0.4V的恒定工作電壓, 當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)生化學反應,。經(jīng)過一定的滯后期，酶電極的響應電流將與被測血樣中葡萄糖濃度呈線性關系,，如圖3所示,。

圖3 酶電極電流變化曲線

　　對應于2.2- 27.8mmol/L的血糖濃度，酶電極的響應電流約為3—50μA,。血糖儀就是通過這一對應關系來計算顯示血樣葡萄糖濃度值的,。根據(jù)曲線可知酶電極上的反應電流在11s左右出現(xiàn)峰值，因此系統(tǒng)設定前11s為酶電極的反應時間,，后5.3s為酶電極的采集時間,。對5.3s的電流面積積分，得到電量Q,，再根據(jù)已知的血糖的濃度C0可以由公式求出標準系數(shù)K：

                         Q =∫I(t)dt = K C0

                         K = Q/ C0

 

　　從而求出所測試的血糖濃度：

                          Cx = Q/K

 

　　溫度是影響酶的活性及酶催化反應速度的重要因素之一[2],。因此要保證測量的精度，必須進行溫度補償,。經(jīng)系統(tǒng)測試及相關的結果分析得到溫度補償公式如下：

                          Kt = 0.0133t + 0.067

 

　　考慮到溫度補償,，因此，血糖濃度計算公式如下：

                          Cx = Q/（K ×Kt）

 

　　2.3 通信軟件設計

　　Java手機操作系統(tǒng)都支持標準的J2ME MIDP1.0 Java標準,。J2ME是SUN公司推出的針對嵌入式消費類電子產(chǎn)品的開發(fā)平臺,。Motorola公司生產(chǎn)的Motorola388,，A388C等手機不僅支持標準的J2ME MIDP1.0 Java標準，還推出了Motorola SDK for J2ME,，實現(xiàn)了一些CLDC/MIDP提供的接口功能[3],。

　　手機與血糖儀通過串口連接，所以使用手機正確,、實時地接收血糖儀發(fā)送的數(shù)據(jù)是關鍵,。經(jīng)過多次實驗，采用多線程的開發(fā)模式可以準確,、快速地讀取血糖儀發(fā)送至手機的數(shù)據(jù),。

　　在編寫串行通信程序時，要用到javax.microedition.io包中的Connector類和StreamConnection,、InputStream和OutputStream 接口,。在J2ME中所有的連接都是使用Connector類的open(String connect)方法建立的，不同的連接可以通過傳遞不同的參數(shù)connect實現(xiàn)[4,5,6,7,8],。

　　2.4在MotorolaA388上運行

　　基本按以下5個步驟：

　　(1)打包：編譯通過后,，使用JBuilder Wizard菜單中的Archive Builder項，選擇Archive type為MIDlet,，隨提示即可完成打包,。 

　　(2)在PC機上運行：運行MIDlet，更新打包文件：.jar與.jad文件,。

　　(3)下載：用手機提供的數(shù)據(jù)線把手機和PC機串口相連,，選擇手機上“通過數(shù)據(jù)線下載”菜單選項，再通過摩托羅拉388免費提供的一個名為pcjal.exe的下載工具,，可很容易地將MIDlet下載到手機上,。

　　(4)安裝：一般手機下載完一個J2ME程序后，就會自動進行安裝,。將程序存儲在手機的指定位置里,。

　　(5)在MotorolaA388C上運行：程序安裝完后，手機就會在程序菜單中顯示該應用程序,，用戶選擇該菜單項后就可以運行程序,。界面如圖4所示。

圖4 運行界面