专利名称：一种电化学生物传感器测量系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电化学生物样品检测的技术领域，涉及一种能对某些生化指标例如血糖、胆固醇进行定量分析的电化学生物传感器测量系统。
背景技术：
图1示出，特开平11-174022号公报中公开的现有血糖值测量装置的构成。现有的血糖测量装置由开关1、电化学传感器2、读出放大器3、反馈电阻4、电压/电流转换电路、积分型模数转换器构成。与电化学传感器2的正极或者负极相当的下部电极通过开关 1连接到地电位Vss，相当于负极或者正极的上部电极与读出放大器3连接。读出放大器3 另一输入端输入工作电压Vsg。读出放大器输出输入端之间连接反馈电阻4。读出放大器 3的输出的模拟电压Vdata由电压电流转换电路转换成电流，然后，由积分型模数转换器转换成数字信号。其工作过程如下
在电化学传感器2的上部电极上施加电压V0，在下部电极上施加电压Vss，两电极之间流过电流la。Ia在反馈电阻4上产生电压降Va=IaXR0。读出放大器3的输出电压为 Vdata=Va+VSg。电压Vdata由电压电流转换电路转换成电流，接着由积分型ADC32进行模数转换，作为数字信号输出。数字信号由后面的电路进行处理，表示出血糖值。在现有的血糖测量装置中，电流的读出是通过图1所示的反馈电阻14来实现的。 通常电化学反应电流值较小，为保证有足够的灵敏度、模数转换器输入有足够的动态范围， 往往需要设置较大阻值的反馈电阻，甚至可能会要求不现实大的电阻。除非采用适当的电路制造措施，否则与反馈电阻并联的周围媒质电阻将会使净反馈电阻减小，并使电路的准确度受到损失。此外，还要求测量装置能适应传感器的功能扩充和高性能化，例如兼容胆固醇等指标的多指标测量以及传感器使用的酶的改良和进步。这就要求测量装置能够识别不同的传感器类型，并根据传感器类型自适应调整工作电压的幅度和极性。同时，这类测量装置往往需要实现小型化，多采用电池供电，系统的功耗问题是一个需要关注的重点。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种能够使用常规阻值电阻实现较高的电流增益，并且增益调节范围较宽，能适应传感器的功能扩充和高性能化，同时系统功耗控制在一个较低水平的电化学生物传感器测量系统，同时使得测量系统实现成本低廉、精度高的优点。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明采用了以下技术方案
一种电化学生物传感器测量系统，包括一微控制器，还包括一试纸条卡槽，所述试纸条卡槽分别连接有一用于识别不同的传感器试纸条类型的试纸条识别电路、一用于产生电化学反应所需的工作电压的工作电压产生电路和一用于将传感器试纸条工作电极上的电流转换成电压的电流/电压转换电路，所述试纸条识别电路连接至所述微控制器，所述电流 /电压转换电路连接一信号处理电路，所述信号处理电路连接一模数转换器，所述模数转换器连接所述微控制器，所述微控制器连接有显示器和按键。进一步的，所述模数转换器连接有一温度检测电路。进一步的，所述试纸条识别电路能够识别不同的传感器试纸条类型。进一步的，所述试纸条识别电路通过识别试纸条上导电层的电阻来识别不同的传感器试纸条类型。进一步的，所述工作电压产生电路能够自适应调整电化学反应的工作电压。进一步的，所述工作电压产生电路产生的工作电压极性、幅度均可调。进一步的，所述工作电压产生电路主要由数模转换器和模拟开关构成。进一步的，所述电流/电压转换电路使用常规阻值的反馈电阻可以实现高灵敏度。进一步的，所述电流/电压转换电路为T型网络构成的高灵敏度电流/电压转换电路。进一步的，微控制器及其它器件均为低功耗器件。进一步的，微控制器平时处于低功耗的休眠模式，需要工作时唤醒其器进入工作模式。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
本发明通过对试纸条导电层电阻的测量，能够自动识别传感器的类型；采用了数模转换器、模拟开关等构成工作电压产生电路，工作电压能够实现极性的调整，以及一定范围内的幅度连续调整，能适应传感器的功能扩充和高性能化；采用了 T型网络实现的高灵敏度电流/电压转换电路，能够使用常规阻值电阻实现较高的电流增益，并且增益调节范围较宽；由于低功耗器件的采用，以及工作方式的设置，系统功耗控制在一个较低的水平。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1为现有的血糖测量装置原理图。图2为本发明适用的电化学生物传感器试纸条结构图。图3为与本发明的电化学生物传感器测量系统。图4为与本发明的一实施方式相关的电化学生物传感器测量装置试纸条识别电路原理图。图5为与本发明一实施方式相关的电化学生物传感器测量装置工作电压发生电路和电流/电压转换电路原理图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。参见图2所示，公开了一种传感器试纸条20，所述传感器试纸条20具有在绝缘基底上互相平行的参比电极21、第一工作电极23和第二工作电极25，它们电气上与参比触点 22、第一触点M和第二触点沈互联；同时还具有导电层27等结构。不同类型的电化学生物传感器导电层27的电阻不同。电极上面固定的反应物，通过与加入的样本材料反应，产生相应于特定待测量的电荷。参见图3所示，本发明的电化学生物传感器测量系统包括一微控制器110，还包括一试纸条卡槽101，所述试纸条卡槽101分别连接有一用于识别不同的传感器试纸条类型的试纸条识别电路102、一用于产生电化学反应所需的工作电压的工作电压产生电路103 和一用于将传感器试纸条工作电极上的电流转换成电压的电流/电压转换电路104，所述试纸条识别电路102连接至所述微控制器110，所述电流/电压转换电路104连接一信号处理电路105，所述信号处理电路105连接一模数转换器106，所述模数转换器106连接所述微控制器110，所述微控制器110连接有显示器模块108和按键模块109。进一步的，所述模数转换器106连接有一温度检测电路107。通过试纸条卡槽101实现传感器试纸条20上的参比触点22、第一触点24、第二触点26以及导电层27两端触点与电化学生物传感器测量装置的电气连接；当试纸条插入试纸条卡槽时，导电层27导通试纸条卡槽上的两个电极，引导测量装置进入测量模式； 同时测量导电层的电阻，来识别电化学生物传感器的类型；工作电压产生电路利用数模转换器、模拟开关以及运算放大器等器件产生极性、幅度可变的工作电压，以适用于不同类型的试纸条；施加了工作电压，当待测样本加入后，会有流过第一工作电极23、第二工作电极 25的电流，电流/电压转换电路将此电流转换为与之呈线性正相关的电压信号，电流/电压转换电路为T型网络实现的高灵敏度电流/电压转换电路；电流/电压转换电路输出的电压信号，通过信号处理电路进行放大、去噪等处理后输入到模数转换器的输入端；模数转换器将信号处理电路输入的模拟电压转换成数字量，此数字量代表了流过工作电极电流的大小；微控制器读取模数转换的结果，作去噪、校正等处理后，计算得出待测量的浓度，并将浓度及相关信息显示在显示器上；按键用于参数的设置、结果的查询等功能；温度检测电路检测温度，用于检测结果的温度系数校正；系统微控制器及其它器件均采用低功耗器件； 由试纸条的插入及按键操作唤醒微控制器进入工作状态，其它绝大多数时间里处于休眠状态，并切断其它电路的电源。本实施方式中，微控制器110选择超低功耗微控制器MSP430。以下，说明与本实施方式相关的电化学生物传感器测量系统的操作。首先将传感器试纸条20插入到试纸条卡槽101中。传感器试纸条20的插入通过试纸条识别电路102起到两方面的作用唤醒微控制器110进入工作模式，同时分压电路输出对应于不同试纸条导电层27电阻的模拟电压，由微控制器110来识别传感器试纸条20 的类型。
图4示出了试纸条识别电路的原理图。传感器试纸条20上的导电层27与阻值为Rl的电阻201构成分压电路。设导电层的电阻值为Rx，则AO、Pl. 0点电位为
权利要求
1.一种电化学生物传感器测量系统，包括一微控制器(110)，其特征在于还包括一试纸条卡槽(101)，所述试纸条卡槽(101)分别连接有一用于识别不同的传感器试纸条类型的试纸条识别电路(102)、一用于产生电化学反应所需的工作电压的工作电压产生电路(103)和一用于将传感器试纸条工作电极上的电流转换成电压的电流/电压转换电路 (104)，所述试纸条识别电路(102)连接至所述微控制器(110)，所述电流/电压转换电路 (104)连接一信号处理电路(105)，所述信号处理电路(105)连接一模数转换器(106)，所述模数转换器(106)连接所述微控制器(110)，所述微控制器(110)连接有显示器(108)和按键(109)。
2.根据权利要求1所述的电化学生物传感器测量系统，其特征在于所述模数转换器 (106)连接有一温度检测电路(107)。
3.根据权利要求1所述的电化学生物传感器测量系统，其特征在于所述试纸条识别电路(102)通过检测试纸条上植入的电阻的阻值，来识别不同的试纸条类型。
4.根据权利要求1所述的电化学生物传感器测量系统，其特征在于所述工作电压产生电路(103)能够根据试纸条类型，自适应调整工作电压的极性和幅度。
5.根据权利要求1所述的电化学生物传感器测量系统，其特征在于所述工作电压产生电路(103)主要包括数模转换器、模拟开关作为其组成部件。
6.根据权利要求1所述的电化学生物传感器测量系统，其特征在于所述电流/电压转换电路(104)使用常规阻值的反馈电阻可以实现电流增益的高灵敏度。
7.根据权利要求1所述的电化学生物传感器测量系统，其特征在于所述电流/电压转换电路(104)为T型网络构成的高灵敏度电流/电压转换电路。
8.根据权利要求1所述的电化学生物传感器测量装置，其特征在于所述微控制器 (110)平时处于休眠模式，需要工作时唤醒其进入工作模式。
全文摘要
本发明公开了一种电化学生物传感器测量系统，包括一微控制器，还包括一试纸条卡槽，所述试纸条卡槽分别连接有一用于识别不同的传感器试纸条类型的试纸条识别电路、一用于产生电化学反应所需的工作电压的工作电压产生电路和一用于将传感器试纸条工作电极上的电流转换成电压的电流/电压转换电路，试纸条识别电路连接至微控制器，电流/电压转换电路连接一信号处理电路，信号处理电路连接一模数转换器，模数转换器连接微控制器，微控制器连接有显示器和按键。本发明能够使用常规阻值电阻实现较高的电流增益，并且增益调节范围较宽，能适应传感器的功能扩充和高性能化，同时系统功耗控制在一个较低的水平。
文档编号G01N27/27GK102305818SQ20111024743
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者位兵, 刘涛, 唐玉国, 王弼陡, 钱俊, 韩坤 申请人:苏州生物医学工程技术研究所