WHO在2007年陈述中指出，现在全国际有糖尿病（DM）患者1.7亿，预测到2025年将剧增至2.99亿，糖尿病已成为国际第五位逝世原因[1]。我国DM患者占3.3%。胰岛素疗法是一切胰岛素依靠型糖尿患者的首要医治办法。而胰岛素剂量确认的根底是严密督查血糖的操控状况。在常用的评价病况的手法中，静脉血糖与毛细血管血糖测定是现在最直接的评价血糖操控的办法，后者更是合适家庭和患者自我血糖监护的办法。研讨证明，长时间严厉的血糖监测，可防备或推迟糖尿病并发症的发生和开展[2]。因而，本文规划了合适糖尿病患者在家庭中完成血糖自我监护的监测体系。
1 规划原理
1.1 丈量原理
将血样滴在含有氧化葡萄糖的氧化酶（GOD）的试纸上，血样中的葡萄糖被GOD氧化为葡萄糖酸内脂（Gluconic acid），此物质与试剂中的另一种酶——过氧化酶（Peroxidase）发生反响，生成一种吸光物质，测验时将试纸放置在反射式强度调制型光纤传感器的光路中，如图1所示。整个传感器体系包含光源、发射光纤、接纳光纤和光电探测器[3]。光源宣布的光经滤波、发射光纤至被测血样外表，因为吸光物质的调制，带有血糖浓度信息的反射光由接纳光纤接纳，最后由光电接纳器将接纳到的光转化成电信号。当光源功率以及光纤探头和反射面之间的间隔坚持不变时，接纳光纤接纳到的必定波长的光强和该波长的入射光强的比值与血糖浓度存在对应联系。依据检测到的光强信号，便可计算出血糖浓度。但这种光纤传感器的首要缺陷是当光源鼓励不稳守时，会使光源光功率发生改变，形成丈量差错。别的，反射体外表反射率的不同以及光在光纤中的传输损耗，都会对丈量带来差错。因而,本文提出三探头光纤传感器补偿丈量法，以消除丈量环境中各种不稳定要素的影响。
1.2 三探头光纤束传感器补偿丈量法原理
因为传统的反射式强度调制型光纤传感器运用单根光纤发送和接纳的光能量十分的弱小，为此本规划选用由数千根光纤组成的光纤束来发送和接纳光，并添加一路参阅光路，组成三探头的光纤束传感器，如图2所示。为使参阅光对丈量光起到参阅含义，要求参阅和丈量光照射到待测样品上的光斑共同，因而整个光纤传感探头选用了同心圆的结构，两路发射光纤束为内圆，并对其进行随机均匀分布摆放，而外环为接纳光纤束。在丈量光纤和参阅光纤足够多的状况下，两种波长的光照射到物体上的光斑面积近似持平，实践制造进程中丈量和参阅光纤束都各运用了4 000根玻璃光纤原丝，因而可近似以为丈量光和参阅光为同光路，其结构如图3所示。依据光谱剖析理论，波长为635nm的光不能被血样中的吸光物质有用地吸收，只跟血样中除了该吸光物质的要素有关，因而可作为参阅波长。而波长为700nm的光既同吸光物质浓度有关，又与除该吸光物质以外的要素有关，因而可作为丈量波长。在图2中，由发光二极管D1、D2别离宣布强度相同，波长别离为635nm、700nm的光入射到光纤，反射后由D3导出，再经过分光元件和滤波片别离出不同波长的光，其光强比值反映了血糖浓度的巨细。这种光纤探头无空隙严密摆放，光纤尺度、光路相同，易于做成带状，能主动补偿光源强度和反射率以及环境等要素改变对丈量精度的影响。
2 硬件规划
2.1 体系规划
监测设备由CPU、三探头光纤束传感器、扩大电路、LCD、键盘、Y型分光器、报警部分、滤波片等部分组成，如图4所示。其作业进程是：固化在CPU中的程序使其I/O口操控LED驱动电路发生10kHz的参阅波长和丈量波长，经三探头光纤束传感器别离把丈量光、参阅光照射到被测血样上，反射光导入Y型分光器，经过滤波片后，两束不同波长的光别离进入对数、差动扩大转化成电信号，再输入CPU进行A/D转化及数据剖析，并将成果显现在LCD上。
2.2 操控电路与传感器规划
操控电路由CPU、CD4049、LCD、光源、键盘等器材组成，如图5所示。
CPU选用TI公司的高端处理器MSP430F149，是超低功耗、高功能的16位嵌入式处理器，选用先进的RISC结构，作业于32MHz[4]；使用守时器0操控P1.3引脚发生周期为10kHz的方波，去操控光源；因为MSP430F149内部集成有60KB可编程Flash，可擦写10 000次，因而不需扩展程序存储器，大大节省了电路板的制造面积，提高了集成度；显现部分由122×32图形点阵式液晶EW12A03GLY组成，液晶的读写引脚E1、E2、A0别离由CPU的P2.0、P2.1、P2.2操控；VLED、VLSS为液晶屏供给背光电压；因为MSP430F149内部集成了高精度12位A/D转化，因而，不需求别的添加A/D芯片。差动扩大的输出经滤波后接至MSP430F149的P6.0/A0引脚进行A/D转化。
2.3 光电转化和扩大电路的规划
依据理论剖析，将血糖浓度的丈量转化成丈量光强比，经光电转化后，又转化成丈量电流比。因而，需选用对数扩大和差动扩大后，才干得到电流比。选用TI公司的LOG114扩大器，内部集成有两路对数扩大器与两个独立的差动扩大器以及一个2.5V的内部基准电压，能够满意检测需求。该扩大器专用于检测光纤线缆输出的光电二极管信号，不需外加电路。支撑8个数量级的动态规模100pA～10mA，且具有高速率、高精度的功能，然后避免了由分立元件构成的电路所带来的二次差错，十分合适光操控体系。其电路如图6所示。两路光信号别离从1、3脚，4、5脚输入，扩大倍数能够经过调理R1/R2的比值来调整，输出电压与输入电流联系为：
3 软件规划
软件结构首要由主程序、中止子程序及显现程序等模块组成，程序流程如图7所示。
根本流程是：按下发动键，体系在P1.3发生10kHz的脉冲去操控光源，使光源宣布同频率、同强度、且波长别离为635nm、700nm的脉冲；MSP430F149经过ACTL(2-4)挑选通道A0进行A/D转化，当转化结束后，EOC信号变高，并对中止标志位ADIFG置位激活中止；在中止程序中将ADC发生的12位成果ADAT(低12位有用)进行存储，采样10次后，中止采样和脉冲发送。剖析采样数据，假如丈量值超出预设的戒备值则声响报警提示，一起将丈量成果显现在LCD上，并回来主程序持续等候下一次丈量中止。
4 试验成果
使用此体系收集两次进餐之间的血样，采样数据如表1所示，使用MATLAB对丈量成果与Prestige血糖仪检测的成果进行拟合比较，如图8所示。
试验成果表明：此体系丈量成果较好地反映了血糖浓度，具有检测功耗小、便携等长处，糖尿病患者可方便地在家中完成自我监护。
