基于无创血糖检测技术的数据处理算法

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《基于PPG的无创血糖检测系统模型与算法研究》

《基于PPG的无创血糖检测系统模型与算法研究》一、引言随着医疗健康领域的技术发展，无创血糖检测技术已成为研究热点。

传统的血糖检测方法通常需要抽取血液样本，这给患者带来了不便和痛苦。

因此，基于光电容积描记法（Photoplethysmo Graphy，简称PPG）的无创血糖检测系统应运而生，它能够通过非侵入式的方式获取人体血液容积变化信息，进而估算血糖水平。

本文旨在研究基于PPG的无创血糖检测系统模型与算法，以提高无创血糖检测的准确性和可靠性。

二、PPG技术原理及系统模型PPG技术是一种光学检测技术，通过测量人体组织中血液容积变化来反映生理参数。

基于PPG的无创血糖检测系统主要由光源、光电传感器、信号处理模块和算法模块组成。

其中，光源和光电传感器负责采集人体组织中的PPG信号，信号处理模块对采集到的信号进行预处理和特征提取，算法模块则根据提取的特征信息估算血糖水平。

三、算法研究（一）信号预处理PPG信号的预处理是提高无创血糖检测准确性的关键步骤。

预处理过程包括滤波、降噪、基线校正等操作，以消除信号中的干扰因素和噪声。

常用的滤波方法包括数字滤波、小波变换等。

通过预处理，可以提取出更准确的PPG信号特征，为后续的血糖估算提供可靠的数据支持。

（二）特征提取特征提取是利用信号处理方法从PPG信号中提取出与血糖水平相关的特征信息。

这些特征信息可以包括时域特征、频域特征以及非线性特征等。

通过对比不同时间段内PPG信号的特征变化，可以间接推断出血糖水平的变化趋势。

常用的特征提取方法包括傅里叶变换、小波分析、自回归模型等。

（三）血糖估算算法血糖估算算法是无创血糖检测系统的核心部分，其准确性直接影响到整个系统的性能。

目前，常用的血糖估算算法包括多元线性回归模型、神经网络模型等。

这些算法可以根据提取的PPG 信号特征信息，建立血糖水平与PPG信号之间的数学关系模型，进而实现无创血糖检测。

四、实验与分析为验证基于PPG的无创血糖检测系统的准确性和可靠性，我们进行了实验研究。

无创血糖检测技术的研究进展

无创血糖检测技术的研究进展随着生活水平的提高，人们越来越注重健康问题，尤其是血糖的监测。

血糖水平是体内能量代谢的重要指标，在人体正常代谢过程中，血糖浓度的变化与身体健康息息相关。

目前常见的监测方法是经皮肤进行采血，但是这种方式的不便和疼痛对患者的生活带来了一定的困扰。

为此，科学家们一直在研发无创血糖检测技术，以便更加方便快捷地监测血糖水平。

一、研究方法1.1 基于近红外光谱法的检测技术“近红外光谱法”是利用近红外光谱仪器对分子的吸收和散射光谱进行分析，进而得出样品分子、元素和离子结构的一种分析技术。

目前，科学家们利用近红外光谱法研究无创血糖检测技术取得了一定的进展。

研究结果表明，血糖水平与近红外光谱的吸收谱有着密切的关系。

科学家们通过研究不同血糖水平的人的近红外光谱图，发现了一些血糖水平的相关波长。

通过进一步分析，科学家们成功地开发了基于近红外光谱法的无创血糖检测方法。

1.2 基于光学传感器的检测技术无创血糖检测的另一项研究技术是光学传感器。

光学传感器是一种新型的生物传感器，它通过光学信号将生物分子反应转化为可视或可测电信号，并利用计算机对该信号进行分析、处理和识别。

科学家们通过研究光学传感器所涉及的各种生物反应，确定了测定无创血糖的方法。

他们利用特殊的传感器从人体皮肤表面采集数据，并通过电脑算法解析数据，得出被测者的血糖水平，从而达到无创检测血糖的目的。

1.3 基于生物合成材料的检测技术生物合成材料是指利用生物学转化合成的材料，与人体生理机能具有极高的相容性和生物适应性。

在无创血糖检测领域，生物合成材料可以与人体皮肤紧密贴合，达到舒适和精确监测的目的。

科学家们利用生物合成材料制成的无创血糖检测传感器，可以直接放置于皮肤上，通过反应监测该位置的血糖水平。

这种方法不仅方便快捷，而且可以避免很多疼痛和创伤。

二、研究进展目前，无创血糖检测技术已经取得了长足的进展，同时也面临着一些挑战和限制。

2.1 技术的稳定性和准确性无创血糖检测技术在成像速度、信噪比、灵敏度和空间分辨率等方面还需要不断提高。

血糖浓度无创监测的建模与预测

糖浓度的方法，并采用偏最小二乘法建立校正模型，对漫反射近红外光谱应用于血糖的无创检测做了基
伤样品。由于人体血糖浓度与其近红外光谱吸收
１６
睦国
设计与研发
础性的研究。
２近红外光谱分析的常用算法
近红外光谱分析常用化学计量学方法为多元校正方法，主要包括：元线性回归（Ｒ、主多ＭＬ）
ｅｘｐｅｎｎｔｅｔｒｎｅｓｕｓｈｅＦＴ —Ｎｅａ —Ｉｆａｅｐｅｔｏｍｅｅｎｄｏｉａｃｅｓｉｓｔｃｌｅｔｈｅｎｅｒ—ｎｆａｅｉｕｓ — ｒ— ｎｒｄＳｃｒｒｔｒａｐｔｃｌａｃｓｏｒｅｏｏｌｃｅｔａ —ｉｒｒｄｄｆｅｒｆｅｔｎｃｐｅｔｏｓｏｐ，ｏｏｌｔｅｓｆｎｇｒｉＡｔｔａｅｔｍｅ，ｈｅｃｌｂｒｔｏｎｍｏｄｅａｅｐｕｉｇＰＬＳｍｅｈｏｅｃａｅｓｃｒｃｙｆｖｕｎｅｒｌｉｅｔｐｓｈｅｓｍｉｔａｉａｉｌｗｓｓｔｕｓｎｔｄ
正模型采集漫反射光谱的同时抽适量的血样在分光计上标定血糖的实际值，并对校正模型计算值和实际标定进行比较，结果表明个体建模的相关性很好，相关系数达到０８１．以上，均方差小于０１２９．。２关键词：近红外光谱；无创血糖检测；ＰＳＬ；光谱预处理
中图分类号：Ｔ５文献标识码：ＡＮ２３
ｓｅｔｍ；ｐｃｒｕ
０引言
近红外光谱作为一种快速的分析方法，可以对

无创血糖仪工作原理

无创血糖仪工作原理一、引言无创血糖仪是近年来发展起来的一种新型的血糖检测工具，它可以通过非侵入式的方式来检测人体内的血糖含量，无需进行手指穿刺采集血样，因此对于糖尿病患者来说，使用无创血糖仪可以减少他们的痛苦和不适感。

本文将详细介绍无创血糖仪的工作原理。

二、光学传感器无创血糖仪主要采用了光学传感器技术来进行血糖检测。

在这种技术中，光学传感器会向人体皮肤表面发射一束红外线或者可见光线，并且通过检测这些光线在人体组织中反射和散射后的情况来计算出人体内部的生物参数。

三、反射率差异在使用无创血糖仪时，首先需要将传感器放置在人体皮肤表面，并且让它向皮肤表面发射一束红外线或者可见光线。

当这些光线进入到人体组织中时，它们会被组织中的血液和其他生物物质所吸收、反射和散射。

由于不同的生物物质对光线的吸收、反射和散射情况不同，因此它们会在组织中形成不同的反射率差异。

四、吸收光谱在无创血糖仪中，主要采用了近红外光谱技术来进行血糖检测。

在这种技术中，发射到人体组织中的光线主要是在近红外波段范围内，这个波段范围大约是700nm到1100nm之间。

由于这个波段范围内的光线能够被人体皮肤组织和血液所吸收，因此它们可以用来计算出人体内部的生物参数。

五、血糖检测原理当无创血糖仪发射近红外光线到人体皮肤表面时，这些光线会经过皮肤表面下方一定深度的组织，并且被组织中的血液所吸收。

由于红外光谱与葡萄糖分子之间存在着一定的相互作用关系，因此当光线经过含有葡萄糖的血液时，它们会被葡萄糖分子所吸收。

这个吸收过程会导致光线在组织中传播的速度和方向发生变化，进而影响到光线在皮肤表面的反射率。

六、计算血糖值当无创血糖仪检测到人体皮肤表面的反射率发生变化时，它就可以通过内置的算法来计算出人体内部的葡萄糖含量。

这个算法主要是基于一些已知的数据和模型来进行计算的，例如根据不同种类和浓度的葡萄糖溶液对近红外光谱吸收率进行测定，并且将这些数据用于构建一个血糖检测模型。

近红外无创伤人体血糖浓度检测中数据预处理方法

中文摘要近红外光谱分析技术具有高效、快速、成本低、无损伤和绿色环保等优点。

它不仅可以应用于实验室分析，而且适用于现场快速检测和实时在线分析。

因而在无创伤人体血糖浓度测量的研究，近红外光谱的测量方法是主流方法。

但是由于人体中血液成分复杂，测量仪器的精度，以及测量环境的变化等都会使得光谱数据带有大量的噪声，从而影响校正模型的预测精度和稳健性。

提高模型稳健性的一条途径是使用一些数据预处理方法，来滤除噪声，提高信噪比，使得从不同仪器、不同测量条件下测量得到的相同样品的光谱差异减少。

本文在介绍了傅里叶分析和小波分析在国内外发展状况之后，首先对这两个基础理论进行了详尽的分析与评价。

其次介绍了多元回归的理论，并研究了这些方法对近红外光谱中有用信息的提取，及其对光谱多重相关性的克服。

最后分析了傅里叶变换和小波变换与偏最小二乘回归相结合在近红外光谱分析中的应用。

实验证明：它可有效降低模型的复杂度，能有效提取出对被测量具有最佳解释能力的信息，提高模型的稳健性。

关键字：傅里叶变换小波变换近红外人体血糖浓度稳健性ＡＢＳＴＲＡＣＴＮｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｒａｐｉｄ，ｌｏｗｃｏｓｔ，ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ，ｎｏｔｄｅｓｔｒｏｙｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｉｔｉｓｎｏｔｏｎｌｙｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ，ｂｕｔａｌｓｏｆｏｒｉｎ—ｆｉｅｌｄｆａｓｔａｎｄｒｅａｌ·ｔｉｍｅｏｎ·ｌｉｎｅａｎａｌｙｓｉｓ．ＩｎｔｈｅＮｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅｍｅ２ｔｓｌｌｒｅｎｌｅｎｔｏｆｈｕｍａｎｂｌｏｏｄｇｌｕｃｏｓｅｗｉｔｈｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｔｈｅＮｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｔｈｅｍａｊｏｒｍｅｔｈｏｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｈｕｍａｎｂｌｏｏｄ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｉｓｍｕｃｈｎｏｉｓｅｉｎｔｈｅｓｐｅｃｔｒａ．Ｔｈａｔｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ａｗａｙｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｉｓｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｓｐｅｃｔｒａ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏｗａｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｗｈｉｌｅｔｈｅｎｏｉｓｅｗａｓｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｙａｌｓｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓａｎｌｅｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃａｓｅｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｅｘｔｅｍａｌｔｈｅｏｒｙｏｆＦｏｕｒｉｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄＷａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｉｔａｎａｌｙｚｅｓａｎｄｅｖａｌｕａｔｅｓｔｈｅｔｗｏｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｉｅｓｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｔａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｓｐｅｃｔｒａｌｓｉｇｎａｌａｎｄｏｖｅｒｃｏｍｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｃｏｌｌｉｎｅａｒ丽ｔｈｉｔ．Ａｔｌａｓｔ，ｗｅａｐｐｌｉｅｄｔｈｅＰＬＳ（ＰａｒｔｉａｌＬｅａｓｔＳｑｕａｒｅ）ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｆｔｅｒｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｍａｎｄｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏＩＴｎｔｏｔｈｅＮｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎａｌｙｓｉｓ。

无创(EZSCAN)检测糖尿病早期患病风险的新技术

无创(EZSCAN)检测糖尿病早期患病风险的新技术摘要】目的：这项研究在正常糖耐量（NGT）和二型糖尿病人中进行，评估一种新的离子渗透技术（EZSCAN)的设备来检测糖耐量受损和预测未来糖耐量异常的能力。

方法：总共试验了133位二型糖尿病人和41个对照对象，参试者将双手和双脚放在镍电极上，将渐增的低压直流电施加在阳极上，为时2分钟，根据诱发的低压和产生的电流计算ESC，用ROC曲线模型法分析ESC诊断的准确度，用BlandAltman试验分析法评估可重复性。

结果：糖尿病人的手，脚ESC显著降低（分别为±16μsi和67±14μsi），与此对比，对照对象的显著较高（分别为68±16μsi和80±7μsi，P<0.0001）。

ESC数值的灵敏度为75%，特异度为10%，当EZSCAN上标度的阈值设定为5%时，曲线面积为0.88。

手脚测量值的变异系数分别为15%和7%。

结论：EZSCAN的良好灵敏度，特异度和可重复性使它能够成为泌汗运动神经障碍——一种糖尿病人自主神经病的临床表现——评估的替代方法。

这一实验只需不到3分钟，病人不需做任何准备，医生也不需培训。

【关键词】无创；糖尿病；汗腺功能；新技术【中图分类号】R587.1【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2015）07-0242-02糖尿病（DM)几乎是世界所有国家最普通的代谢失调病，发展中国家糖尿病的流行正在加速，年轻人中的发病率正在增加，因受气候，医疗，社会，生活方式等因素的影响，发病率逐渐上升，给公共卫生系统带来很大负担，因此早期检测可以尽早进行干预，减少并发症的发生。

1.资料与方法1.1本项研究包括133个在我院检查过的二型糖尿病人（平均年龄58.9±12.1岁，平均糖尿病龄为14±10年，28%人患神经病，11%的人患视网膜病，7%的患外周神经病，9%的人患心血管并发症，没有人正在使用β一阻滞剂或血管紧张素转换酶[ACE]抑制剂和41个生活在西宁的健康志愿者平均年龄（25.5±6.4岁）对照对象的主要纳入标准是：必须不能有糖尿病危险因素，（年龄小于45岁，经常运动，无直系亲属患糖尿病），空腹血葡萄糖<7mmol/L糖尿病人的纳入标准时：糖尿病的诊断标准为二型糖尿病，至少使用一种口服药。

基于arm的无创血糖测量

• 116•目前，血糖测量通常采用人体静脉取血进行生化分析，或指端取血通过血糖仪进行测量，两种方法均为有创测量方法，既易产生血液交叉感染又为病人带来痛苦。

所以本文设计了基于ARM 的近红外光谱无创血糖检测系统，是基于ARM 的近红外光谱无创血糖测量硬件设计。

主要功能包括，通过指夹式光电探测器采集信号，然后进过信号，放大电路和滤波电路，输送进 ARM 进行处理，存储和显示。

研究内容是通过人体血液中葡萄糖对 700nm 到 800nm 的近红外光的吸收性，得到电信号，经过硬件电路对信号的处理和采集和软件的建模，算出血糖浓度。

糖尿病是严重威胁人类身体健康的一种代谢性疾病，其主要表现特征为血糖值升高。

反应糖尿病病情状况的一个重要指标是血液中葡萄糖的浓度，糖尿病患者需要定期抽血进行血糖浓度的检测，血糖浓度的指标变化可以及时反应糖尿病病情的变化，并且可以依据一段时间内的血糖浓度的变化来有针对性的采取相应的治疗方案。

糖尿病患者通过改善饮食、适量运动再配合药物治疗严格控制体内血糖浓度，可以使得血糖浓度稳定在正常水平范围内，这样的意义是为了能够尽可能地减少并发症的发生。

因此，检测血液中的葡萄糖的浓度对糖尿病患者来说是非常重要。

使用便携式的血糖仪进行定时的检测并且记录好测量结果，通过观察血糖在一天时间内的波动幅度与曲线以及血糖的平均数值，可以及时并且明显地观察出异常状况，并根据相关措施调整药物使用量，或者通过饮食和运动调控体内血糖浓度。

1 研究目标目前的血糖监测方法主要分为：（1）有创检测：有创检测是现在最传统、使用广泛、结果最准确的血糖检测方法。

有创法是通过对患者的静脉进行穿刺，抽取静脉血液，再进行分析的方法。

抽取血液之后需要对血液进行电化学法或者光化学法检测葡萄糖的含量。

（2）微创检测：微创检测技术的发展对血糖的检测提供了新的思路，使用人体的组织液代替血液进行测量，从而不需要对患者进行穿刺。

组织液的获取是在皮肤表面通过施加负压，使组织液从皮肤细胞之间渗出，检测其中的葡萄糖浓度，将其与血糖浓度关联，获得血糖数值。

一种基于血糖值的无创血糖校准方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011473144.0(22)申请日 2020.12.15(71)申请人无锡轲虎医疗科技有限责任公司地址 214000 江苏省无锡市新吴区国家软件园双子座B座1503室(72)发明人郑晗　刘炜　(74)专利代理机构北京科家知识产权代理事务所(普通合伙) 11427代理人宫建华(51)Int.Cl.A61B 5/1455(2006.01)(54)发明名称一种基于血糖值的无创血糖校准方法(57)摘要本发明涉及血糖检测技术，特别涉及一种基于血糖值的无创血糖校准方法，通过获取真实的血糖值，再获取电压电流值进行一一对应，从而实现对创血糖仪的校准工作，进而针对不同个体准确地测量出血糖值，包括如下步骤：步骤1：先对被测者进行有创血糖采集检测，按照每日早上空腹、午餐后和晚餐后，持续两日；步骤2：在每一次进行有创血糖检测后，立即进行血糖近红外光谱数据的采集：采用LED光源模块作为信号源，通过近红外光谱接收传感器接收到血糖的漫反射光谱，进行快速无创的血糖光谱采集，得到血糖近红外光谱数据。

权利要求书2页说明书5页附图1页CN 112568902 A 2021.03.30C N 112568902A1.一种基于血糖值的无创血糖校准方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：先对被测者进行有创血糖采集检测，按照每日早上空腹、午餐后和晚餐后，持续两日；步骤2：在每一次进行有创血糖检测后，立即进行血糖近红外光谱数据的采集：采用LED 光源模块作为信号源，通过近红外光谱接收传感器接收到血糖的漫反射光谱，进行快速无创的血糖光谱采集，得到血糖近红外光谱数据；步骤3：对步骤1和步骤2的血糖检测值建立模型优化分析：将采集到的无创血糖近红外光谱数据与常规有创血糖仪测定的血糖值，两者波形数据匹配利用小波变换给MATLAB建立支持向量机模型；步骤4：通过接下来采集到的无创血糖近红外光谱数据，在MATLAB中执行模型的预测功能，计算得出预测的血糖数值。

基于多信息融合的无创血糖检测系统设计

基于多信息融合的无创血糖检测系统设计作者：单新治王冠学苗玉曾祥堉包颖隋国荣来源：《光学仪器》2017年第03期摘要：为了解决糖尿病人血糖检测的有创问题，以生物特征检测技术为基础，设计了一种近红外透射光谱法的多信息融合无创血糖检测系统，并测试了系统性能。

通过建立数学模型对该系统实测的数据进行处理，得到人体的血糖值。

试验结果表明，本系统与传统血糖仪检测结果的相关系数达到了0.854 2。

同时该系统可以对人体血糖变化趋势进行记录，为连续监测血糖值提供了新方法。

关键词：多信息融合；无创；血糖检测； STM32中图分类号： TN 216 文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2017.03.012The design of low-power consumption non-invasive blood glucose detection system based on multi-information fusionSHAN Xinzhi， WANG Guanxue， MIAO Yu， ZENG Xiangyu， BAO Ying， SUI Guorong（School of Optical-Electrical and Computer Engineering， University of Shanghai forScience and Technology， Shanghai 200093， China）Abstract： In order to solve the problem of inva sive detection of diabetes’ blood sugar，we design a multi-information fusion and non-invasive detection system of blood glucose based on the characteristics of biological detection technology and the principle of infrared spectroscopy with other human characteristic information，and test the performance of the system parameters.By establishing a mathematical model for the system to process the measured data，we can get bloodsugar.According to the experiment，the correlation coefficient of its result with traditional invasive glucose meter has reached 0.854 2.At the same time，the system can record the trend of blood sugar，provides a new method for the study of continuous monitoring of blood sugar concentration.Keywords： multi-information fusion； noninvasive； blood glucose meter； STM32引言糖尿病（diabetes）是一种体内胰岛素相对或绝对不足及靶细胞对胰岛素敏感性降低，或胰岛素本身存在结构上的缺陷而引起的碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢紊乱的一种慢性疾病，其主要特点是高血糖、糖尿[1-2]。

关于无创血糖监测及数字化管理设计的探索

关于无创血糖监测及数字化管理设计的探索摘要：糖尿病乃“百病之源”，其众多的并发症是导致患者最终死亡的原因。

近年来，随着世界社会经济的发展和生活水平的提高，糖尿病的发病率和患病率逐年上升。

2021年，全球受糖尿病困扰人群现已达到5.29亿。

然而，尽管糖尿病的现状不乐观，现阶段，糖尿病仍没有任何的根治手段，同时，人们为了降低糖尿病对人体的损害，只能对它进行一定程度的控制，而在控制糖尿病的过程中，对血糖的监控则是必不可少的。

然而现阶段医用血糖检测仪仍为有创测量，长时间的使用对糖尿病患者的身心造成了一定程度的创伤。

为解决上述问题，我们对糖尿病人进行了大量的探究，在进行文献查询和对糖尿病人体征情况研究时我们发现，糖尿病人的汗液中葡萄糖含量与其血糖浓度有直接关系。

基于对监测便捷性和无创性的考虑，以能够对糖尿病等血糖病患者进行实时有效的血糖浓度监测为出发点，探索无创血糖监测及数字化管理设计，改变过去的高消耗性，走无创便捷之路，确保患者的身体健康，同时降低经济消耗。

关键词：无创、血糖仪、血糖监测1.血糖仪的市场需求1.1糖尿病的现状糖尿病对人类健康的巨大伤害不亚于艾滋病。

近年来，全球糖尿病发病率逐年升高，WHO建议4~7次/d进行血糖监测。

自我血糖监测是糖尿病管理不可或缺的一部分，也是实现个体化管理的基础。

无创血糖检测技术发展迅速。

糖尿病是是一组以高血糖为主要特征的代谢性疾病，成因主要有两个：胰脏无法生产足够的胰岛素，或者是细胞对胰岛素不敏感。

它的特征是患者的血糖长期高于标准值。

糖尿病可以根据其致病机理分为1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠糖尿病以及其他特殊类型糖尿病。

糖尿病的典型临床表现为俗称“三多一少”的症状，即多饮、多食、频尿和体重下降。

糖尿病病程长久可引起多系统损害，导致眼、肾、神经、心脏、血管等多个组织器官的慢性进行性病变、功能降低而衰竭，病情比较严重或应激可引起急性严重代谢紊乱。

糖尿病是导致心脑血管疾病、死亡、截肢、失明、肾功能衰竭和心力衰竭的重要原因，所以对血糖监测迫在眉睫。

基于浮动基准法的无创血糖检测实验应用研究

基于浮动基准法的无创血糖检测实验应用研究
无创血糖检测一直是医学界的研究热点，因为它可以在不伤害患者的情况下快速测量血糖水平。

目前，浮动基准法已被广泛应用于无创血糖检测，这种方法利用了皮肤的热量传递性质来测量血糖水平。

本文将介绍一个基于浮动基准法的无创血糖检测实验应用研究。

实验方法：
本次实验的受试者为20名成年人，每位受试者都需要服用50克的葡萄糖后，分别在空腹、30分钟、60分钟和120分钟后进行测量。

实验过程中，受试者需要将无血刺血糖仪（无创血糖检测设备）放在手臂上，测量出皮肤表面的温度。

在测量之前，受试者需要让手臂放松在桌子上，然后无血刺血糖仪将自动测量手臂上的温度。

实验结束后，研究人员将数据分析，并将其与标准血糖检测结果进行比较，以确定无创检测方法的准确性。

实验结果：
实验结果表明，无创血糖检测方法的准确性很高，特别是测量数据的稳定性。

在实验的每个时间段内，受试者的平均血糖浓度与无创检测的平均血糖浓度非常接近。

此外，该方法也能够检测出血糖水平的变化趋势，因此它也可以作为糖尿病等疾病的日常监测工具。

实验结论：
基于浮动基准法的无创血糖检测方法可以在不伤害患者的情况下，快速测量血糖水平。

本次实验结果表明该方法具有很高的
准确性和稳定性，并且能够检测血糖水平的变化趋势，因此它有望成为糖尿病患者的日常监测工具。

然而，该方法仍需要更多的研究来进一步验证其准确性，以及在更大的受试者样本中进行测试。

基于PSoC的无创血糖检测的微弱信号采集

基于PSoC的无创血糖检测的微弱信号采集叶学俭;许武军;范红【摘要】主要介绍在基于近红外光谱法的无创血糖检测中对微弱信号采集的研究及相关电路设计的工作原理,此设计基于CY-PRESS公司的PSoC 5LP,通过对光电二极管采集信号的滤波,然后经过PSoC 5LP内部可编程增益放大器放大,再通过模拟定序复用器将多路信号送入A/D转换器进行转换,从而获得较为准确、稳定的电信号用于后期处理.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)018【总页数】3页(P32-34)【关键词】血糖检测;近红外光谱;微弱信号采集;可编程片上系统【作者】叶学俭;许武军;范红【作者单位】东华大学信息科学与技术学院,上海 201620;东华大学信息科学与技术学院,上海 201620;数字化纺织服装技术教育部工程研究中心,上海 201620;东华大学信息科学与技术学院,上海 201620;数字化纺织服装技术教育部工程研究中心,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TP274+.2引用格式：叶学俭，许武军，范红. 基于PSOC的无创血糖检测的微弱信号采集[J].微型机与应用，2016,35(18)：32-34.随着人们生活条件的提高和生活方式的改变，糖尿病发病率逐年上升，因此血糖监测仪是每一位糖尿病患者必须拥有的。

传统的血糖监测虽十分有效，但需要采集指血，也存在不少隐患及不便，所以非侵入式血糖检测装置愈发重要。

基于近红外光谱的无创血糖检测是无创血糖检测技术重要的研究方向之一，其通过对透过人体软组织的一定波长的透射光的采集和对采集到的多个信号进行相应的算法处理及分析得出人体血糖浓度的估值[1]。

虽然传感器技术及高性能小型处理器的发展使得非侵入式的血糖实时检测成为现实，也使得数字化医疗模式越来越受人们欢迎，但是这种模式的血糖检测系统离不开对数据的采集与处理，对微弱信号的准确性和可靠性更是有着较高要求。

对于微弱信号的检测注重的是对输出信号的信噪比的提升和低频噪声的干扰减小。

近红外无创血糖检测系统设计

近红外无创血糖检测系统设计陈真诚;张杨;徐北平;朱健铭【摘要】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.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2016(035)005【总页数】4页(P103-106)【关键词】近红外光谱;光电容积脉搏波;无创血糖检测;脉搏波预处理;偏最小二乘法【作者】陈真诚;张杨;徐北平;朱健铭【作者单位】桂林电子科技大学生命与环境科学学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学生命与环境科学学院,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TP274糖尿病是威胁人类健康的世界性流行性疾病[1]。

由于糖尿病的发病呈上升趋势，而传统的有创人体血糖检测需求采血会增加病人痛苦，不利病情控制治疗。

所以，实现无创伤检测人体血糖浓度[2]是当今世界的研究热点。

动态光谱频域提取法[3,4]是近红外无创检测人体血糖领域的主要发展方向。

本文设计一种基于近红外光谱分析技术的人体血糖浓度无创检测系统，并提出人体容积脉搏波预处理算法[5～8]和血糖浓度预测模型[9,10]，实现人体血糖浓度的无创检测，经实验验证，该系统达到较高检测精度[11]。

动态光谱法根据吸光度和动脉饱和水平之间的关系实现血糖浓度的检测，其优势是去除不同个体之间的差异。

无创血糖测量方法

无创血糖测量方法自我血糖监控是糖尿病管理的重要部分。

糖尿病患者在日常生活中，经常需要通过血糖仪进行手指采血来检测血糖。

每天在采血部位进行针扎取血，给患者带来的不仅是肉体上的疼痛，更有心理上的紧张与焦虑。

而清华大学航天航空学院柔性电子技术研究中心冯雪课题组的新研究，可能让全球四亿糖尿病患者摆脱“扎手指”血糖测量法，采用无创血糖测量以进行血糖的长期监测。

该研究成果于近日在《科学进展》（Science Advances）上发表。

这种基于力学—化学耦合原理的电化学双通道无创血糖测量方法，利用可以与人体自然共型贴附的超薄柔性电子器件，对皮肤表面施加微弱的电场，通过离子导入的方式改变组织液渗透压，调控血液与组织液渗透和重吸收的平衡关系，驱使血管中的葡萄糖流出血管，并按照设计路径主动、定向地渗流和扩散到皮肤表面，继而通过只有3.8微米厚的超薄柔性生物传感器件进行实时、原位的高精度测量。

为了实现皮肤表面的微量葡萄糖的精准测量，冯雪课题组在1.2微米厚的薄膜上制备了具有四层功能层的类皮肤生物传感器。

他们通过在器件表面制备微结构，实现了纳米级厚度的电子介体的电化学沉积；同时利用基于液体表面张力和蒸发毛细力的仿生液滴转印方法，利用自驱动的方式将多层超薄生物传感器从制备基底上无损地剥离下来，实现整体厚度只有3.8微米的类皮肤柔性生物传感器的制备。

该传感器对葡萄糖测量灵敏度、特异性很高，重复测量误差小于1%。

临床实验表明，无创血糖测量系统的测量结果与血糖仪测量结果的相关系数达到0.9以上，达到了医疗级监测和诊断的标准，具有巨大应用潜力。

该成果相关内容已经被《科学进展》媒体团队（Science Advances Press Package Team）推荐给《纽约时报》《华尔街日报》《经济学人》等国际知名媒体。

2017年12月21日，国际电气与电子工程师协会（IEEE）的旗舰出版物《科技纵览》（IEEE Spectrum）对该论文率先进行了专题报道，来自普渡大学和青少年糖尿病研究基金会（JDRF）的研究人员给予高度评价。

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ＡｌｏｉｈｍｆＤａａＰｒｃｓｉｇＢａｅｎＮｏｉｖｓｖｌｏｅＭｅｓｒｎｇｒｔｏｔｏｅｓｎｓｄｏｎ－ｎａｉｅＧｕｃｓａｕｉｇ
ＷＡＮＧ — ＣＨＥＮｈｎＣｈｎＤｉＹａＺｅ— ｅｇ
２卷１期９２１００年２月
中国生物医
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学报
ＣｉｅｅＪｕｎｌｏｏｄｃｌｇｎｅｉｇｈｎｓｏｒａＢｉｍｅｉｉｅｒｎｆａＥｎ
Ｖｏ．Ｎｏ１１２９．Ｆｅｕａｙ２０ｂｒｒ０１
基于无创血糖检测技术的数据处理算法
ｂｏｄｓｇｒｉｔｅｍａｎｅｅｇｅｏｒｅｔｅｍｅｈｄｏｏｓｒａｉｎｏｎｒｙｍｔｏｉ【ＯＭ）ｅｔｔｓｌｏｕａｓｈｉｎｒｙｒｓｕｃ。ｈｔｏｆｃｎｅｖｔｆｅｇｅａｌｍＣＥｏｅｂｓｓｉｅｍａ
ｔｅｂｏｄｓｇｒｌｖｌｗｉｈｔｂｌｍａｅｘｇｎｓｔｒｔｏｈｌｏｕａｅｅｔｔｅｍｅａｏｉｈｓｒｔ－ｏｙｅａｕａｉｎ，ｐｌｅｆｅｕｎｙａｄｂｏｄｆｗｆｔｅｐｒｏｕｓｒｑｅｃｎｌｏｏｏｈａｆｌｔｉｇｒｆｎｅ．Ｔｅｈｍｅａｏｉｍｒｔｓｅｕｒｔｄｂａｃｌｔｎｔｅｅｔｉｕｅｆｒｄａｉｎ，ｃｎｅｔｏａｄｔｂｌｓａｅｗａｎｍｅａｅｙｃｌｕａｉｇｈｈａｄｆｓｓｏａｉｔｏｆｏｖｃｉｎｎｅａｏａｉｎＢｅｉｅ，ｔｅｍｅｈｄｏｅｅａｕｅｆｌｉｔｉｕｉｇｏｅｔｌｕｄｗｓｕｅｏｍｅｓｒｈｌｏｖｐｒｔｏ．ｓｄｓｈｔｏｆｔｍｐｒｔｒｅｄｄｓｒｂｔｎｆｈａｉｉａｓｄｔａｕｅｔｅｂｏｄｉｑ
热、流散热、发散热量来确定代谢率，对蒸由热流温度场分布原理来测量血流量。最后通过多元回归分析的方法，建立血糖浓度的数学模型。经前后２组共３０例临床初步实验，明测试结果与Ａ — ＵＯＡ１表ＭＳＡＴＬＢ８全自动生化分析仪所测结果的相关系数达到Ｔｏ８２１具有很好的相关性和一致性。同时，误差统计分析得到检测结果的平均．６，经
ｌ．Ｆｎｌｈｒｈｔｄｌｆｈｌｏｕａｏｃｎｒｉａｎｔｕｅｙｒｇｅｓｏｎｌｉｈｆｗｉａｌ－ｔｅａｉｍｅｃｍｏｅｏｅｂｏｄｓｇｒｃｎｅｔｔｎｗｓｏｓｉｔｄｂｅｒｓｉｎａａｓ．Ｔｅｏｙｔｉｔａｏｃｔｙｓ
王弟亚陈真诚金星亮朱健铭
（南大学信息物理工程学院，沙中长４０８）１０３
摘要：无创血糖检测仪的研究，于糖尿病的治疗具有重要意义。该研究的原理是基于血糖是人体代谢的主要对
能源物质的能量代谢守恒法，过测量人体指部的代谢率、氧饱和度、率、流量来估算血糖水平。由辐射散通血脉血
ＪＮｎ — ｉｎＺｉｎ－ｎＩＸｉｇＬａｇＵＪａＭｉｇ
（ｃｏｌｆｌｏＰｙｉｎｅｍａｉｎｉｅｒｇｅｔｌｏｔｎｖｒｔ，Ｃａｇｈ１０３，ｈｎ）ＳｈｏｏｎｈｓｓｄＧｏｔｓｇｎｅｎ。ＣｎｒｕＵｉｓｙｈｎｓａ４０８ＣｉｆｃａｃＥｉａＳｈｅｉａ
相对误差仅为００９平均相对误差界ｓ＜．，明整数部分均为有效数字位，无显著性差异。多参数相关性分．３，０５表且
析结果表明，谢率对血糖值的贡献是最大的，相关系数达到了０９，他参数对血糖值的相关系数依次减弱。代其．２其实验证明，建立的基于能量代谢守恒法来无创伤地间接检测血糖值的方法是可行的。所
关键词：创血糖检测；量代谢守恒法；数据处理；元回归分析；关性分析无能多相中图分类号Ｒ１．８３８０文献标识码Ａ文章编号０５ — ２（０００－１００２８８１２１）ｌ００－０６
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｎｏｉｖｓｖｌｏｕａａｕｉｇａｐｒｔｓｉｖｒｍｐｒａｔｆｒｄａｅｅ．Ｂａｅｎｔｅｔｅｒｈｔｎｎａｉｅｂｏｄｓｇｒｍｅｓｒｎｐａａｕｓｅｙｉｏｔｎｏｉｂｔｓｓｄｏｈｈｏｔａｙ