一种新型血糖仪的软件设计

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一种新型血糖仪的软件设计

毛坤剑①许新建①*许海树①李达义①汤栋生①

目的：设计一种新型血糖仪软件，以满足其各功能模块的运用，保证血糖监测的精度和重复性，实现在血糖测量过程中对采血量、测量时间及测量范围等参数的监测。方法：采用C语言进行程序设计，包括主程序、工作模式子程序、查询显示子程序以及血糖测量子程序等，并运用V3编译器进行编译与测试。结果：新型血糖仪软件系统采用血浆校正法进行软件校正，经测试能够在不同的环境温度下精确测量患者的血糖值，且能够查询512组血糖测量值，计算每5 d、10 d及15 d的血糖平均值。结论：新型血糖仪软件系统适合于血糖仪的运用，可提高血糖监测的精度和重复性，便于监测和分析患者的血糖波动。

电化学方法；血糖测量软件校正；血糖波动；血糖仪

[First-author’s address]] Department of Medical Engineering Section, (Chenggong Hospital, Xiamen University) the 174 Hospital of PLA, Xiamen, 361003, China.

糖尿病患者血糖的自我监测有利于调整糖尿病患者的服药剂量、品种和用药时间，以及时调整治疗方案，减少因并发症给患者带来的健康损失和医疗费用[1]。血糖的实时监测能够更好的了解糖尿病患者的血糖变化，对其生活规律和合理用药都具有重要的指导意义[2]。目前多数血糖监测产品需配套血糖试纸采集微量指尖全血，通过发生化学反应，以电化学方法实现血糖溶度的监测，然而由于血糖试纸的反应酶受温度影响较大，在不同的温度下反应酶的活性不同，因而负温度系数(negative temperature coefficien，NTC)传感器测温的精度也会影响血糖溶度监测的精度，因此必须通过软件的校正和补偿。为此，本研究所设计的新型血糖仪采用血浆校正法进行校正，以提高血糖监测的精度和重复性[3]。

1 电化学法血糖仪的工作原理

电化学方法是将血糖试纸接入到血糖仪，被测血样以吸虹方式吸入到血糖反应区，给试纸血糖浓度的检测电极施加一固定激励电压，使反应区内的葡萄糖氧化酶与血样中的葡萄糖发生氧化还原反应并进行电子传递[4]。经过快速的生化反应数秒后，在激动电压作用下，试纸酶电极产生定向的反应电流(0.6～10 μA)，与被测血样中的葡萄糖溶度大致呈线性关系，微控制器单元(micro control unit，MCU)通过检测反应电流的大小，计算出准确的血糖溶度並在液晶显示器(liquid crystal display，LCD)上显示出来[5]。

新型血糖仪的血糖试纸采用欧姆龙STP-30的1～200号试纸，采样标本的反应电流经放大处理后的采样结果与血糖浓度的数学关系采用电阻反推法来测算。电阻反推法是采用电阻模拟试纸反应完成后血糖检测电极之间的阻抗，当阻值改变时，LCD上显示的血糖浓度也会跟随变化[6]。血糖试纸经过快速的生化反应后酶电极的反应电流约在0.6～10 μA之间，且与被测血样中的葡萄糖溶度大致呈线性关系。将反应电流设置为1～10 μA，则电阻值范围为30～300 kΩ(300 mV/10μA至300 mV/1μA)。因此，为了在不同环境温度下精确得到采用结果对应的血糖溶度，软件设计中，在5～40℃之间每1℃建立一个模拟数字(analog digital，AD)采样结果对应血糖溶度的表格[7]。

2 新型血糖仪系统软件设计

本系统采用的主控MCU为HT45F67，其软件程序主要包括主程序、工作模式子程序、查询显示子程序以及血糖测量子程序等。采用C语言进行编程，运用V3编译器进行编译，并对血糖仪进行模块功能测试[8]。

2.1主程序设计

新型血糖仪在测量血糖或者数据查询时，主控MCU频率为4 MHz，当仪器无动作3 min后，MCU进入休眠模式。在待机模式中，4 MHz系统时间关闭，外部32.768 kHz晶振仍然正常工作，并定时唤醒MCU，用于时钟计时[9]。当插入试纸或者按下按键时，系统自动唤醒，其主程序流程如图1所示。

图1 新型血糖仪主程序流程图

2.2工作模式子程序设计

在工作模式中，进行电池电量监测后进入正常的开机模式和查询模式。当检测到有试纸时进入血糖检测模式；当监测到温度不正常时进入温度错误显示模式；当检测到电池供电异常时进入电池错误显示模式，其流程如图2所示[10]。

图2 新型血糖仪工作模式子程序流程图

2.3查询显示子程序设计

新型血糖仪的查询功能可以对以往检测的血糖值进行查询，系统最大可以存储512组数据。在查询显示子程序中可直接对历史血糖值单个查询，也可在查询模式下根据患者自身的特殊要求进行血糖平均值查询模式、温度查询模式以及日期查询模式等[11]。在平均值查询模式中，系统设定每5 d、10 d及15 d的血糖平均值，可以更加精确地了解血糖波动情况，其流程如图3所示。

图3 新型血糖仪查询显示子程序流程图

2.4血糖测量子程序设计

在血糖监测子程序中，首先判断是否接入血糖试纸，当确定有接入血糖试纸后根据血糖试纸进行调码，当调码调好后下一次血糖试纸进入时可不用再调。在血糖测量进行采血时需等到电流稳定，因此会耗时5 s，并根据环境温度选择相应的AD采用结果的血糖溶度值，并进行相应的校正和补偿[12-13]。当血糖试纸有异常或者采血异常时会出现报错信息，其流程如图4所示。

图4 新型血糖仪血糖测量子程序流程图

3 新型血糖仪功能参数设计

新型血糖仪的软件设计主要满足血糖仪各功能模块的运用，实现在血糖测量过程中对采血量、测量时间及测量范围等参数进行监测[14]。在临床测试中可根据试纸进行调码，根据患者要求选择各种查询方式，使新型血糖仪操作简单、功能齐全且稳定性好，其参数见表1。

表1 新型血糖仪参数表

4 结语

本研究对新型血糖仪进行各种功能运用的软件设计，针对患者在测量血糖过程中对测量时间、测量外界温度等因素影响的情况下，通过血浆校正法进行校正，根据环境温度进行补偿，对血糖溶度检测精度和重复性有较大的提高[15]。本研究根据患者的要求设定各种查询方式，还可以根据需求计算每5 d、10 d及15 d的平均血糖值，使患者及时了解自身血糖的波动趋势，为其治疗提供较明确的数据，为医务人员制定治疗方案提供参考依据[16]。

新型血糖仪软件系统性能稳定，使用简单，适合各类糖尿病患者的血糖测试。

[1]郭安强.基于MC9S08LL36便携式血糖仪设计[J].电子世界，2011，8(6)：14-16.

[2]蔡鸿燕，陈凤朱，罗艳，等.影响末梢快速血糖值的因素分析及护理对策[J].中外医学研究，2016，14(2)：103-105.

[3]李凤兰.血糖检验中快速血糖仪和常规生化仪检验结果研究[J].中外女性健康研究，2016，8(6)：22，43.

[4]王淼，周染云，杨兴龙，等.医院POCT血糖仪应用状态分析[J].中华检验医学杂志，2016，39(8)：643-645.

[5]潘晓东，沈雄文.便携式血糖仪的质量控制研究[J].医疗卫生装备，2013，34(11)：82-84.

[6]贺银增，肖宏辉，常凌乾，等.一种低功耗无创血糖仪设计与性能测试[J].传感技术学报，2010，23(7)：903-907.

[7]刘凤凤，周芳.快速血糖仪与全自动生化分析仪的对比研究[J].中国医药导报，2006，3(35)：160.

[8]刘宇静，龙建成，朝洛蒙.远程健康监护平台建立和研究[J].中国医学装备，2016，13(9)：108-110.

[9]董艳，辛本群.快速指血血糖监测的质量控制[J].中国卫生产业，2016，13(16)：14-16.

[10]冯亚坤，刘玉佳，刚晓坤.远程医疗模式在2型糖尿病综合管理中的应用[J].中国糖尿病杂志，2016，24(5)：439-442.

[11]兰兰，余勤慧，吴浩，等.浅析血液标本放置时间对血糖检测结果的影响[J].中国保健营养(下旬刊)，2012，22(12)：5508.

[12]席建军，贾海玉，张勇，等.老年人餐后高血糖和颈动脉粥样硬化的关系[J].中国医药，2016，11(4)：540-543.

[13]李本富.基于智能手机的血糖检测系统[J].计算机系统应用，2012，21(8)：140-143.

[14]姜利英，谢小品，陈青华.基于TI低功耗MSP430的便携式血糖仪设计[J].郑州轻工业学院学报，2010，25 (1)：54-56.

[15]陆迎春.血糖仪质量控制管理信息系统的设计与实现[J].中国医学装备，2015，12(1)：64-66.

[16]伍育宁，戚瑞.便携式血糖仪使用现状调查[J].山西医药杂志，2016，45(5)：521-523.

Software design aim at a new glucose meter

/MAO Kun-jian, XU Xin-jian, XU Haishu, et al//China Medical Equipment,2017,14(1):2-4.

Objective: To design a new kind of glucose meter to satisfy the application for different function module, and to achieve the monitor on blood volume, measurement time, measurement range and other parameters during glucose detection. Methods: C language was adopted to design program, including the main program, work mode subroutine, query display subroutine, glucose measurement subroutine, and so on. And V3 compiler was used to compile and test. Results: The new glucose meter software system applied the plasma calibration method to correct software. It can accurate measurement the glucose values in different environmental temperature, and it can inquire 512 groups glucose values. Besides, it can calculate the average glucose values in 5 days, 10 days, 15 days. Conclusion: This new glucose meter software system is very suitable for the application of glucose meter. And it increase the precision and repeatability on glucose monitoring. Therefore, it is more convenient to monitor and analysis the glucose fluctuation situation on patients.

Electrochemical method; Glucose measurement software calibration; Glucose fluctuation; Glucose meter

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.01.001

1672-8270(2017)01-0002-03

R197.324

A

2016-08-01

①解放军第174医院(厦门大学附属成功医院)医学工程科 福建 厦门 361003

*通讯作者：329716820@qq.com

毛坤剑,男,(1981- ),本科学历，工程师。解放军第174医院(厦门大学附属成功医院)医学工程科，从事医疗设备的维修和质量控制方面的研究工作。