[发明专利]一种电化学生物传感器测量系统

说明书

 

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Ia。Ia在反馈电阻4上产生电压降Va=Ia×R0。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。