用于血糖无创检测的葡萄糖传感器研究

研制一种新型葡萄糖传感器,初步实现用于反离子电渗透技术提取皮下组织液的葡萄糖的浓度测量。用铁氰化钾作为电子媒介体,固定在聚环氧乙烷凝胶里的葡萄糖氧化酶与溶液中的葡萄糖催化氧化生成葡萄糖酸和亚铁氰化钾,通过检测该反应产生的氧化还原电流的大小来计算葡萄糖溶液的浓度。新型葡萄糖传感器的检测浓度范围2～22 mmol/L内线性度较好,传感器的一致性测试表明:同一传感器多次测量的偏差不超过2%,反应时间较短,接近于1 s。     

利用电化学生物传感器进行无创血糖检测技术研究

研制了一种新型的基于反离子电渗透原理无创检测血糖的电化学生物传感器,利用此生物传感器在自行搭建的实验装置上进行了裸鼠离体皮肤的葡萄糖透皮抽取和检测实验,研究了化学促渗剂和电流切换技术对无创血糖检测的影响.实验结果显示,使用化学促渗剂后葡萄糖的渗透量是不使用促渗剂情况下的2.29倍,采用电流切换技术,能减缓长时间通电对皮肤的刺激,在皮下葡萄糖浓度0～18 mmol/L范围内,生物传感器的响应电流与皮下葡萄糖浓度具有较好的相关性(R=0.9886,n=7).此外,还进行了与生物传感器配合使用的腕式仪表的研制,为实现糖尿病人血糖闭环控制奠定技术基础.     

基于阻抗谱法的无创血糖检测系统设计

以生物阻抗检测技术为基础,设计了一种频谱范围在10 ～60 MHz的高频阻抗检测系统用于人体阻抗测试,验证了系统的测试性能.根据阻抗谱法无创血糖测试的原理,对健康人体进行测试后得到112组数据,采用主成分分析回归模型预测血糖浓度,对比同一测试者的预测结果与有创检测数据,相关系数为0.8058,且较好预测了动态血糖变化趋势,为进一步研究无创连续监测血糖浓度提供了参考.     

基于无创血糖检测的传感器集成设计

根据能量代谢守恒法无创检测血糖浓度的原理,设计出一规格为60mm×30mm×85．5mm的无创血糖检测传感器集成器。主要由底座、指表血流流速检测区、人体指部代谢率检测区、指端血氧红外检测区、电路连接区和信号输入输出区组成。由温度传感器、湿度传感器、辐射温度传感器、双波长（660nm／905nm）的红外发射及接收传感器在一定实施条件下集成得到。通过本集成器实现了对血糖浓度的无创伤检测,经20例临床初步实验,结果表明：与AMS—AUTOLAB18全自动生化分析仪的相关系数尺达到了0．807,具有较好的相关性和一致性。经误差统计分析发现其平均相对误差为7．0％,平均绝对误差小于0．5,证明检测结果具有较高的精确度。     

能量代谢守恒法无创血糖检测算法研究

根据能量代谢守恒法无创血糖检测的基本原理,设计出无创血糖检测探头并推导出血糖检测的数学模型。采用了多元线性回归和主分量分析方法处理数据,得出了计算血糖值的多元线性表达式,获得了对血糖值贡献最大的两个分量。实验结果显示,采用上述算法计算得出的血糖值与血糖真实值之间的相关系数R=0.86,表明了采用主分量分析和多元线性回归求解无创血糖检测模型的方法是可行的。     

电极形状对无创血糖检测精度影响的研究

在低频段时,为了提高基于射频信号的无创血糖检测的精度,本文探讨了圆形、方形、螺旋形电极分别在模拟的三种不同浓度血糖溶液中对S11参数的影响,从而分析电极形状对血糖检测精度的影响.研究表明:电极形状与血糖检测精度存在一定关系,在谐振点时,相较于方形电极和圆形电极,螺旋形电极所测得的S11参数幅值最小,其血糖检测精度最高,因此,该形状电极更适用于无创血糖检测.     

便携式无创血糖检测仪的研制

以能量代谢守恒法为基础,研制出以DSP(数字信号处理器)为主控芯片的便携式无创血糖检测仪器.仪器采用传感器集成器采集的多路湿度、温度和双波长光衰减量信号计算出血氧饱和度,血流量,脉率等,综合得出血糖浓度.介绍了仪器检测原理,硬软件结构和算法实现过程.采用仪器样机进行临床实验,测量所得血糖值与AUTOLAB18全自动生化...     

近红外无创血糖检测系统设计

根据近红外无创血糖检测技术,设计一种小型近红外无创血糖检测系统.以系统检测探头对人体食指采取透射方式探测,由光电传感器采集四路不同波长近红外光的脉搏波信号.提出一种脉搏波预处理方法,采用经验模态分解和三次样条插值算法去除原始脉搏波的高频噪声和基线漂移.运用动态光谱频域提取法提取对数脉搏波的基波分量.采用偏最小二乘法交叉验证的方法,预测人体血糖浓度.对实验结果进行分析,此系统预测血糖值与真实血糖值的相关性达到了86.5％,预测均方根误差为0.56 mmol/L,证明系统检测结果精度较高.     

一种低功耗无创血糖仪设计与性能测试

结合反离子电渗抽取原理,设计了一款基于MSP430F1611芯片的低功耗血糖仪,配合自制的三电极葡萄糖传感器,实现对组织液葡萄糖的无创抽取和低浓度葡萄糖的检测.该仪表采用MSP430F1611作为主芯片,对其它功能模块进行了低功耗设计,在3.7 V工作电压下最大工作电流降低至17.31 mA.设计了模拟实验和动物实验验证了该仪表的反离子电渗抽取和对低浓度葡萄糖的检测能力.仪表在模拟皮肤电阻阻抗小于80 kΩ时,可实现恒流抽取,当大于80 kΩ时,可实现恒压抽取.动物实验结果表明,可进行反离子电渗和检测.在葡萄糖浓度5~200 μmol/L范围内,仪表的响应电流与葡萄糖浓度呈现良好的线性关系,线性相关系数为0.9979,检测灵敏度达到15.619 nA(μmol/L)-1.仪表为动物实验研究奠定基础.     

一种改进的能量代谢守恒法无创检测血糖算法

为了提升基于能量代谢守恒方法无创检测血糖的精度,设计新型无创血糖检测探头,采集300组临床试验数据,提出决策树和偏最小二乘法方法相结合的DE-PLS算法建立预测血糖值的模型。并采用多参数相关性分析,得出代谢率M和血糖浓度真值BG显著相关,验证了能量代谢守恒法无创检测血糖理论的可行性。最终结果表示,DE-PLS算法计算出的血糖浓度与真实血糖值的相关性达到了88.5%,证实该算法的精度高于应用于该领域的其他算法。     

基于CDMA和2.4G通信的无线远程血糖监护网络

目前,针对糖尿病的主要治疗方法为用血糖仪频繁测量患者体内的血糖含量,据此对患者的血糖代谢进行调节.借鉴无线传感器网络及体域网相关的技术与思想,利用CDMA蜂窝移动通信技术与2.4G射频通信技术设计了一个可用于监护个人及小区域内多人血糖情况的无线远程血糖监护网络系统.此血糖监护网络能够实现糖尿病的远程诊疗,拉近医患距离,减轻患者痛苦.重点介绍了血糖监护网络的网络架构,详细描述了网络节点CDMA和2.4G无线通信功能的设计与实现.     

基于小波去噪的神经网络软测量在血糖浓度估计中的应用

由于皮下间隙液葡萄糖的易测性和测量过程中传感器感染血液的低风险性, 皮下间隙液一直是血糖监测的首选位置. 但皮下间隙液葡萄糖浓度的变化总是滞后于血糖浓度的变化, 而且测量过程中会引入噪声, 不能准确地估测血糖值, 针对这一问题提出了一种基于小波去噪的神经网络软测量方法. 该方法先对与血糖相关的一些辅助变量进行去噪处理, 然后用来训练神经网络, 建立血糖软测量模型. 通过对1号、2号成年人采集的仿真数据进行实验, 结果表明, 运用该方法得到的测量结果比皮下间隙液葡萄糖值具有更小的均方根误差、更好的信噪比、以及更小的测量延时.     

物联网下的智能血糖监控系统的研究

随着慢性疾病人数的增加,为及时获取糖尿病患者病情发展规律,预防并发症的发生,需长期监测病人血糖,及时调整治疗方案;利用生物感应器技术,设计了基于物联网技术的智能血糖监控系统;该系统采用现有无线传感器技术、网络传输技术、通讯技术和中间件等技术,实现了病人无创检测血糖、数据实时传输、医生在线诊疗、自动预警等功能,依据医院数据库中长期存储的病人信息和血糖指标,医生可及时制定治疗方案,达到了智能医疗的效果,商业化前景广阔;试验数据表明,该项目对减少糖尿病并发症起到了控制效果。     

面向医疗物联网的便携式连续血糖监测系统研究

本文研制出一种基于物联网的便携式连续血糖监测系统,以实现对糖尿病患者血糖浓度的动态实时监测。整个系统由三部分组成：螺旋型铂-铱电极、血糖信息采集器与网络手持终端。系统在铂-铱工作电极上施加电压激励信号,采集器检测工作-参比电极之间产生的0~1000 nA微电流,并转换为相应的血糖浓度信息。本文考察了不同无线传输方式的系统功耗,改进后平均功耗降为0.4 mWh左右。检测电路纯阻抗测量误差可控制在1‰左右,葡萄糖溶液实况测试显示,灵敏度为22.8 nA/mM。本系统具有便携性、低功耗、智能化与网络化等优点,有望成为一种新型血糖监测仪。     

基于支持向量机的无创血糖光谱算法

为了实现无创血糖浓度检测,提出了基于支持向量机回归模型的无创血糖光谱算法. 该算法使用光电容积脉搏波（PPG）设备对志愿者指端红光、红外光交替采样得到PPG信号,然后通过微创血糖仪测得血糖浓度. 对采集到的PPG信号进行处理提取特征组成特征矩阵,分别运用不同机器学习模型对特征矩阵和实时血糖浓度进行回归训练,得到特征矩阵与血糖浓度间的关系,并对训练得到的函数关系进行验证,选取出高斯核支持向量机模型为最佳训练模型. 实验证明,与偏最小二乘回归进行对比,本文提出的运用核函数为高斯核的支持向量机算法的预测准确度能提升10%～15%,预测的高低血糖正确率达到98%.     

基于K-均值聚类的RBF神经网络血糖浓度预测

针对糖尿病患者血糖数据的复杂性与不稳定性,提出一种基于K-均值聚类算法的径向基函数（Radical Basis Function, RBF）神经网络的短期血糖预测方法。首先将动态血糖监测(Continous Glucose Monitoring System, CGMS)采集的糖尿病患者血糖浓度时间序列进行平滑滤波和归一化处理,提高血糖数据序列的光滑度,弱化原始血糖数据序列的随机性。然后对处理后的血糖浓度时间序列构造RBF网络,采用K-均值聚类进行优化,并用最小二乘法进行RBF网络的权值调整进而获得未来血糖浓度的预测值,从而保证预测的精度。     

基于ARM的动态血糖监测仪的设计

本文针对糖尿病高发问题,以ARM7处理器LPC2103为核心芯片,设计开发了对人体组织液葡萄糖浓度连续监测的皮下介入式微型动态血糖监测仪,医生可据实时显示数据制定调整治疗方案;它具有存储量大、智能程度高、功耗低、可实时显示、体积小、使用方便、痛苦小等优点;监测结果表明,该监测装置完全达到了设计要求,具有较高的临床应用价值。     

医用血泵微机智能监控及信息管理系统

针对国内手术过程自动化程度低的现状，设计了医用血泵微机智能监控及信息管理系统，中给出了系统的硬件设计和软件实现方法。系统具有可靠性高、测控精度高、成本低效率高等特点，解决了目前国内手术操作过程中控制输液流量精度低的难题。