家用葡萄糖测量的监测：电流测定法

　　随着广大人民生活水平的提高，葡萄糖作为蔗糖的替代品应用于食品工业，为葡萄糖的应用开拓了更为广阔的领域。葡萄糖酸系列产品是食品、医药等产业用途极为广泛的一种产品，在人体新陈代谢中起着重要作用，因此美国药典载有葡萄糖酸钙针剂、片剂、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸铁等并在美国大量生产。在食品加工业非常发达的日本，食品添加剂证书上明确记载葡萄糖酸、葡萄糖酸-δ-内酯、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸亚铁、葡萄糖酸铜可作为食品添加剂，以葡萄糖为原料深加工，除可制造结晶的葡萄糖酸、葡萄糖酸-δ-内酯外，还可制造各种盐，如钾、钠、钙、镁、锌、铁、铜等。这些都是人体必须的微量元素，人体缺少它们，就会发生疾病，如缺铁就会引起贫血，因铁是血红蛋白和肌红蛋白的组织部分，参与氧化和输送二氧化碳，过去硫酸亚铁治疗贫血，人体虽能吸收，但刺激胃肠，会引起一系列不良反应，故改用葡萄糖酸亚铁后，胃肠无明显反应，补铁效果良好。

　　家用葡萄糖监测系统采用电流测定法。在电流测定法解决方案中，传感器利用葡萄糖氧化酶测量化学反应产生的电流。为了去除外部噪声，设计工程师应该采用何种解决方案？哪些器件能适应该类应用的需求呢？本文将对此展开讨论。

　　葡萄糖测量的检测方法有几种：红外光谱法、反射光度测定法以及电流测定法。家用葡萄糖监测系统采用反射光度测定法或电流测定法。这两种技术都利用酶(葡萄糖氧化酶或己糖激酶)在电气化学测试带内催化葡萄糖的反应。

　　电流测定法通过测量流过溶液中细胞的电流来确定样品中材料的浓度。这是一种久经验证的技术，使用广泛，但其性能和可靠性级别(信噪比与可重复性)的提高可能面临挑战，尤其是家用葡萄糖检测系统通常采用3V电池供电。

　　解决方案

　　在电流测定法解决方案中，传感器利用葡萄糖氧化酶测量化学反应产生的电流。通常，使用三个电极：参考电极、控制电极和工作电极。信号电流幅度通常不超过3000nA，因此，电流-电压转换器要求低输入偏置电流。为了去除外部噪声，需要使用截止频率为80 Hz ～ 100 Hz的低通滤波器，通过简单的两极或四极巴特沃思滤波器来实现，可采用带宽50 kHz～500 kHz的低功耗运算放大器。

　　AD8603/AD8607以及获奖的AD8613系列运算放大器具有低失调、低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性。其工作电压2.7 V，-3dB时带宽为400 kHz，非常适合便携式应用。AD8541/AD8542 CMOS轨对轨放大器提供1 MHz带宽，每个放大器功耗为45μA——非常适合具有高电源阻抗的监控应用。