血糖仪的设计

血糖仪的设计

摘要：人机工程学是一门新兴的边缘科学，把人—机—环境系统作为研究的基本对象，运用生理学、心理学和其它有关学科知识，根据人和机器的条件和特点，合理分配人和机器承担的操作职能，并使之相互适应，从而为人创造出舒适和安全的工作环境，使工效达到最优的一门综合性学科。本文中，主要进行了两部分介绍。第一部分为血糖仪的设计，设计了血糖测量仪的外观，采用CAD软件设计了其外观3D图，利用该血糖仪可以准确便捷的测量出患者的血糖。第二部分介绍分析了人机工程学的发展趋势。

关键字：人机工程学综合性学科血糖仪

一血糖仪

1.1 血糖概述

血液中的糖份称为血糖，绝大多数情况下都是葡萄糖（英文简写Glu）。体内各组织细胞活动所需的能量大部分来自葡萄糖，所以血糖必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要。正常人在空腹血糖浓度3.61~6.11mmol/L。空腹血糖浓度超过7.0mmol/L称为高血糖。血糖浓度低于3.61mmol/L称为低血糖，我们拿到的血液生化检查报告中一般写着：葡萄糖，或者Glu。

高血糖是机体血液中葡萄糖含量高于正常值。是机体内一个独立存在的病理改变，病变部位在血液，病变性质是血糖代谢紊乱。长期的高血糖使全身各脏器官及组织发生病理改变，其中包括心、脑、下肢等多处动脉硬化，脂肪及蛋白质分解加速，眼底视角膜毛细血管出现微血肿瘤等。

鉴于此，我们课题组研制一种血糖测量仪，利用它可以方便快捷的测量出人体的血糖值，患者可以根据自己的血糖值合理的安排运动以及膳食，降低血糖值。

1.2 血糖测量方法

血糖测量方法主要有两种：电化学法和光反射法。电化学法采用检测反应过程中产生的电流信号的原理来反应血糖值，酶与葡萄糖反应产生的电子通过电流记数设施，读取电子的

数量，再转化成葡萄糖浓度读数。

光反射法是检测反应过程中试条的颜色变化来反应血糖值的，通过酶与葡萄糖的反应产生的中间物（带颜色物质），运用检测器检测试纸反射面的反射光的强度，将这些反射光的强度，转化成葡萄糖浓度。

1.3血糖仪外观设计

图1 整体效果图

设计的血糖仪其整体图如图1所示。该装置体积较小，简单易携，操作简单，相比市面上其他类型的血糖仪，它更稳定，更可靠，更快捷，须血量更少，使用起来更加方便。它的高为100mm，宽为68mm，等待时间短，仅需要5秒便可以读出血糖值。包括一块液晶显示屏，用于显示测量结果及当前时间。两个按键，一个用于开机关机，另外一个用于记录查看，两个按键配合使用既可以对仪器进行校准，又可以对当前时间进行调整。一个试条插口，用于将采集到的血液进行分析。一个USB数据接口，通过系统自带的软件，可以将数据传输到电脑中，同时它还可以根据患者不同时间的血糖值绘制出血糖变化趋势，便于患者查看血

糖变化。该系统还具有低功耗的特点，使用纽扣电池为整个仪器供电，便于拆卸，当电量不足时，可以方便的更换电池。

图2 正面图

如图2所示的液晶显示模块用于显示当前时间及其测量时的血糖值，由于高血糖患者老人居多，眼神并不是很好，因此我们选择了一块大屏，字体也相应的加大，按键也设计的足够大，便于患者操作和查看。

图3 背面图

如图3所示，设计了血糖仪背面的支撑座子，共有三个，顶部两个，底部一个，可以保证血糖仪置于平面时血糖仪底部的烤漆不被磨掉，三个座子可以很好地支撑整个平面，同时不会显得多余。底部座子由两个圆柱构成，保证了它的稳定性，同时将其设置为黑色使整个设计小巧，别致，在这里不会很突出，使得人们更关注与其他功能。如图所示的电池盒，它采用一个可以拆卸的盖子将电池扣在底部，当电池电量不足或耗尽时，通过拆下盖子便可以换新的电池，这种设计使得更换电池极为方便，不需要打开仪器。

背面图还包括铭牌，铭牌内容包括产品名称，型号，产品注册标准，供电电压，存储条件，用途以及注意事项等。

图4 USB接口

如图4所示为USB接口，它嵌入在血糖仪的内部，使用时将USB数据线插入到里面便可以使用。通过将USB接口嵌入到仪器的内部，可以有效的保护USB 端子，以防止利器破坏它或者其他器件使得USB端子短路。

二人机工程学的发展趋势

2.1 人机工程学概述

人机工程学是从20世纪50年代开始迅速发展的一门新兴边缘科学。人机工程学是从人的生理和心里特性出发，研究人，机，环境的相互关系和相互作用的规律，以优化人-机-环境的一门科学。人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

2.2 人机工程学的特点

人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统中人和机的职能如何分工、如何配合、环境如何适应人、机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。