Kako oblikovati prilagodljiv in poceni merilnik glukoze z uporabo 8- bitnega mikrokontrolerja.
Okrog 8,5 odstotka svetovnega prebivalstva ima sladkorno bolezen, ki je obenem osmi najpogostejši vzrok smrti. Svetovna zdravstvena organizacija ocenjuje, da bo do leta 2030 že na sedmem mestu. Ta rast se vidi skozi statistične podatke iz preteklih let, ko se je z okoli milijon smrti zaradi sladkorne bolezni v letu 2000 povzpela na 1,4 milijona do leta 2011. Eden od osnovnih metod življenja s sladkorno boleznijo je ohranjanje ravni glukoze v krvi, ki naj bi bila čim bliže normalni. To je tudi vzrok, da se je povečala uporaba in povpraševanje po merilnikih glukoze.
Merilnik glukoze je medicinski pripomoček, ki se uporablja za določanje koncentracije glukoze v neki raztopini. Koncentracija glukoze se meri v enotah miligram na deciliter (mg/dl) ali mM liter (mmol/l). Merilniki glukoze so tako postali ključni elementi naprav za merjenje glukoze, ki jih bolniki s sladkorno boleznijo uporabljajo doma. Meritve je mogoče izvesti večkrat na dan.
Večina merilnikov glukoze v krvi temelji na elektrokemični tehnologiji, pri čemer za opravljanje meritev uporabljajo elektrokemične testne lističe. Majhna kapljica raztopine se nanese na testni listič za enkratno uporabo, ki ga merilnik glukoze nato uporabi za merjenje glukoze. Dve najpogostejši metodi, ki se uporabljata pri elektrokemijskem merjenju glukoze sta kolorimetrična in amperometrična metoda.
Pri kolorimetrični metodi senzorji, kot so na primer LED diode ali foto senzorji, tvorijo analogni vmesnik. Za merjenje koncentracije glukoze se uporablja transimpedančni ojačevalnik. Uporabljen je zakon odboja svetlobe od barvne površine, s katerim določimo intenziteto barve v reakcijskem sloju testnega traku, ki ga fotometrirajo. Merilnik izračuna neko številčno vrednost, ki predstavlja koncentracijo glukoze.
Pri amperometrično metodi se uporablja kapilarni efekt tako, da se en konec testnega traku pomoči v pripravljeno raztopino. Testni trak vsebuje tudi encimsko elektrodo, ki vsebuje reagent, na primer glukozni oksid. Glukoza v prisotnosti encimov povzroči kemično reakcijo in v tej kemični reakciji nastajajo tudi elektroni. Naboj, ki prehaja prek elektrode je mogoče izmeriti in ta je sorazmeren s koncentracijo glukoze v raztopini. Potrebna je tudi meritev temperature okolice za kompenzacijo učinka temperature na hitrost reakcije. Večina merilnikov glukoze uporablja to metodo in Sl. 1 prikazuje princip delovanja testnega traku.
Testni trak tvori glavni biokemični senzor, s katerim opazujemo vzorec raztopine in vsebuje tri elektrode. Elektroni nastajajo v delovni elektrodi med kemijsko reakcijo. Ta elektroda je povezana na vhod ojačevalnika, ki je obenem tokovno-napetostni pretvornik. Za pospešitev želene kemijske reakcije je potrebno na referenčni elektrodi vzdrževati konstantno napetosti glede na delovno elektrodo. Tretja elektroda se imenuje števčna elektroda, prek nje dovajamo tok delovni elektrodi. Večina modelov merilnikov glukoze uporablja le referenco in delovne elektrode.
Načrtovanje merilnika glukoze
Microchip Technology Inc
2016_SE242_17
