从罗氏血糖仪管窥便携医疗设备设计方案

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如今糖尿病患者数量越来越多。据美国CDC(疾病控制与预防中心)统计，2007年美国有2360万糖尿病患者，并且数量每年都在持续增加。在当今医疗保健系统负担过重、价格昂贵的情况下，高性价比的家庭诊疗设备已经成为极具吸引力的解决方案。例如，现在可以在任意一家药房买到家用血糖仪(BGM)产品。
血糖仪市场的发展吸引了包括罗氏(Roche)、强生、拜耳、Abbott和Home Diagnostics在内的不少大公司和一些小型公司的广泛关注。本期的拆解对象就是罗氏诊断(Roche Diagnostics)公司的罗氏血糖仪产品。
首先我们来了解一下血糖义的工作过程。血糖测量从准备试纸开始。每批试纸都配有一个代码芯片，这个芯片包含有效期等重要信息。如果试纸没问题，可将代码芯片插入血糖仪中开始测试。先要从受测者那里采集血样。罗氏血糖仪带有一个独立的采血笔，可以在尽可能无痛条件下采集到适量的血液用于测试。采集到的血样要集中释放在试纸的指定区域，然后将试纸的接触端放进血糖仪中。这样，血糖仪就可以开始工作了。大约5秒后就可以在LCD屏幕上读取结果。测试结果出来的速度是家用血糖仪厂商致力于改进的性能之一。这种血糖仪可以存储500组测试结果，需要时还能向用户显示7、14或30天平均值。罗氏血糖仪还具有提醒功能，可以由用户设定一天内的4个不同时间点，由蜂鸣器提醒用户及时做血糖测试。这款血糖仪可以通过位于顶端的红外端口与家用PC通信。
下面我们来看看这款血糖仪的内部构造。打开这款血糖仪装置的外壳，我们可以看到相对简单的电子设计。在塑料外壳里有一块PCB，这块PCB连接着LCD屏幕和两个按钮。在这个极具成本效益的设计中，半导体器件很有限，主要器件是来自TI公司的两颗IC。
血糖仪的总控制功能由TI的MSP430U334实现。根据MSP430型号代码规则，该器件是MSP430x3xx传统系列产品中的一个，运行在相对较慢的 8MHz时钟频率。这个特殊器件的另外一个特性是：带1kB RAM和32kB非易失性存储器的LCD控制器/驱动器。型号中的“U”没有文档说明，也许是MSP430系列器件中专用于医疗电子的特殊类别代码。MSP430U334控制着红外端口、LCD显示器、运算和结果的存储。
公司的另一款器件--7001201是用于控制试纸上的电流反应。在测试过程中，7001201将产生一个电压，并施加于血样。这个施加于血样的电压将产生电流，7001201读取这个电流，然后向MSP430U334提供结果。罗氏血糖仪利用电流计电化学反应来读取血液中的血糖值。在特定时间点产生的电流正比于血液中的血糖含量。电流法和库仑法是现代血糖仪中用于血糖测量的两种最流行的方法。
可以预见，随着家庭糖尿病护理需求的增加，以及市场上竞争对手的不断涌现，未来的血糖仪产品将会持续增加功能并降低成本。

图1、罗氏血糖仪采用极具成本效益的设计策略。