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    基于LPC2478的嵌入式智能胰島素泵的設計

    —— Design of Intelligent Embedded Insulin Pump Based on NXP LPC2478
    作者:孫改匣 陳亮 王嘉良 東華大學信息科學與技術學院時間:2010-05-10來源:電子產品世界收藏

      概述

    本文引用地址:http://www.me-unplugged.com/article/108827.htm

      當前全球范圍內,每10秒鐘就有一個糖尿病患者因并發癥死亡,在同一個10秒鐘內,又會新增兩例糖尿病患者;受糖尿病影響的人口總數約為2.46億,預計在未來20年內糖尿病患者的數量會上升至3.8億。糖尿病是一種終身代謝性疾病,若能得到有效控制,患者可以終生帶病而不影響工作和生活;若控制不當,會導致心血管疾病、血脂異常、失明、腎功能衰竭及截肢等嚴重并發癥。

      現有的胰島素泵往往只可以注入胰島素,而缺乏對患者體內血糖的監測能力,是一個“半開環”系統。隨著國民經濟和人們生活水平的提高,患者對醫療儀器的需求正不斷增長,對其性能需求也不斷提高。因此,我們有必要設計一種基于系統的,具有注射和監測兩種功能,實現真正的“閉環”控制,把糖尿病對患者生活帶來的不便降到最低。并且其體積小巧、價格低廉、能滿足廣大糖尿病患者的健康需要,因此的研制具有廣闊的應用及市場前景。

      系統實現

      主要包含主處理器、電源及復位、LCD觸摸屏、泵驅動模塊和信號采集模塊。借助了高度集成的微控制器,芯片內部集成了USB控制器、以太網接口、PWM、ADC以及方便的LCD顯示接口。其中USB用來傳輸數據,ADC用來采集血糖信號,PWM功能用于驅動泵的工作,LCD接口提供人機交互顯示部分,以太網接口將提供網絡服務功能。

      由于目前的胰島素泵僅僅作為輸入胰島素的裝置,不能自動感知使用者體內血糖濃度,也不能自動將血糖控制到正常。因此本次設計在胰島素泵原有功能基礎上,加入血糖監測功能,間隔一定時間對血糖值進行采集,通過比對即時調整臨時注射量。通過LCD觸摸屏可以方便查詢血糖值和歷史注射記錄。USB和以太網可以與PC機進行數據交換并通過網絡發送給醫生。醫生通過血糖圖來制定相應的治療方案,并依據治療方案可重新設定胰島素的注入量。采用友好的人機交互界面,為糖尿病患者帶來極大方便,幫助患者擺脫生活不便的苦惱。

      本系統在胰島素泵原有功能基礎上,加入血糖監測功能,真正起到人工胰的功能。將存儲的數據繪制成血糖圖,通過網絡傳輸給醫生,以便醫生制定相應的治療方案,最終實現個人—儀器—醫療機構一體化的治療。

      硬件平臺采用自己繪制的PCB板,包括微控制器模塊、電機驅動模塊、LCD顯示模塊、信號采集放大電路、USB接口模塊和以太網接口模塊六部分,硬件原理圖如圖1所示。

      微處理模塊

      微處理模塊采用以ARM7 TDMI-S為內核的芯片。其運行電壓范圍是3.3V~3.5V ,具有512kB片內高速Flash存儲器、1個外部存儲器控制器(EMC)、1個LCD控制器、1個10/100的以太網媒體訪問控制器(MAC)、1個USB全速Device/Host/OTG控制器、1個10位的ADC和1個PWM單元等片內資源。

      LCD顯示模塊

      由于LCD控制器集成在微控制器,所以簡化了系統設計,降低了開發難度,提供了低成本、低功耗和高效的LCD顯示的解決方案。LCD接口電路如圖2所示,基于ADS7843的4線觸摸屏接口電路如圖3所示。

      電機驅動模塊

      微型泵驅動電路采用ROHM的H橋式驅動器,其低壓、方便的PWM信號(20kHz~100kHz)輸入對電機進行速度控制,為系統提供了高效率和低功耗的解決方案。電路如圖4所示。

    linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)

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