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一种便携式无线血糖计步仪的研究与开发

作　者: 杨美玲
导　师: 李肃义
学　校: 吉林大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 血糖仪 计步器 蓝牙 智能手机 Freeman链码
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着社会经济的高速发展、人们生活水平的日益提高，各种慢性疾病正在不断的蔓延，其中糖尿病和伴随而来的并发症尤为突出，大量研究表明：糖尿病患者的健康与血糖监测息息相关，糖尿病的防治同运动与饮食密不可分。虽然，目前血糖仪已被广泛使用，是糖尿病患者自我控制病情的有效工具，但是，对于糖尿病患者与高危人群，运动量的自我监测与血糖的自我监测同等重要，因为自我血糖检测及适量运动对于糖尿病的防治与并发症的减少起着决定性的作用。因此，本文设计了一种便携式无线血糖计步仪，集血糖与运动量监测于一体，并且具有无线传输功能。本系统不仅可以实现使用者对血糖浓度的长期监测与跟踪，还可以通过分析血糖与运动量之间的关系，为高危人群或糖尿病患者制定"运动处方"，从而延缓或减少糖尿病及其并发症的发生，具有重要的社会意义与市场价值。利用加速度传感器获取步态信息，通过SPI串行接口将数据传输给主控芯片加以处理。基于步态识别原理，将图像处理及模式识别中的链码技术应用到步态信号的识别与计算，设计了改进的Freeman链码算法，并与传统的积分计步算法进行了对比实验，验证了本系统计步算法的有效性与准确性。正常及快速行走时，步数测量误差不超过±15%。采用生物电化学原理，设计了微弱血糖信号的采集、滤波、放大、温度补偿及相关外围电路。理论上，血糖浓度与氧化电流线性相关，但受到温度、湿度等环境因素的影响，会有所改变，通过实测血糖浓度与氧化电流的数据，分别使用线性、二次多项式对二者间关系进行了拟合，结果表明，利用二次多项式计算的血糖浓度更接近真实值，具有最小的偏差。符合国家标准对测量准确性的要求，血糖浓度的误差范围在±15%以内。基于无线通信技术，设计了血糖、计步数据的蓝牙通信模块，实现了血糖计步仪与智能手机间的数据传输，便于数据的长期存储，为研究血糖值与运动量间关系，建立糖尿病患者运动量与血糖值间关系的数学模型，医生跟踪患者的血糖状况，开具“运动处方”奠定基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 研究的背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  11-13
    1.2.1 血糖检测技术与设备的国内外研究现状及发展趋势  11-12
    1.2.2 计步器的国内外研究现状及发展趋势  12
    1.2.3 无线网络在便携式设备领域的应用  12-13
  1.3 血糖检测与步态识别原理  13-15
    1.3.1 血糖检测原理  13-14
    1.3.2 步态识别原理  14-15
  1.4 论文的主要研究内容  15-17
第2章 系统硬件设计  17-27
  2.1 MSP430 控制系统  17-18
  2.2 血糖信号检测  18-20
    2.2.1 弱信号处理电路  18-19
    2.2.2 温度补偿电路  19-20
  2.3 步态信号采集  20-24
    2.3.1 加速度传感器概念  20-21
    2.3.2 CMA3000  21-22
    2.3.3 SPI 串行通信  22-24
  2.4 外围模块设计  24-27
    2.4.1 液晶显示器  24-25
    2.4.2 电源管理  25
    2.4.3 实时时钟电路  25-26
    2.4.4 按键电路  26-27
第3章 系统软件设计  27-42
  3.1 计步系统的单片机程序  27-28
  3.2 计步算法设计  28-36
    3.2.1 几种算法介绍  28-29
    3.2.2 积分算法的检测与优化  29-31
    3.2.3 改进的链码算法  31-36
  3.3 血糖系统的单片机程序  36-37
  3.4 血糖数据处理  37-42
第4章 无线通信功能的设计与实现  42-49
  4.1 血糖计步器蓝牙功能的设计与实现  42-45
    4.1.1 蓝牙模块  43-44
    4.1.2 蓝牙模块接口硬件电路  44
    4.1.3 蓝牙软件流程  44-45
  4.2 手持终端通信功能的设计与实现  45-49
    4.2.1 智能手机的操作系统  45
    4.2.2 智能手机的软件设计  45-47
    4.2.3 远程医疗的实现  47-49
第5章 实验及结果分析  49-53
  5.1 计步实验  49
  5.2 血糖测量实验  49-52
    5.2.1 重复性验证实验  49-51
    5.2.2 准确性验证实验  51-52
  5.3 主要技术指标  52-53
第6章 全文总结与建议  53-54
  6.1 主要工作及成果  53
  6.2 进一步研究的设想  53-54
参考文献  54-57
附录 A 系统整体硬件电路图  57-58
附录 B 系统 PCB 图  58-59
作者简介及科研成果  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 医药卫生器械 > 其他医疗器械
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