血糖无创检测系统的设计与实现

123456aa · 发表于 2022-5-13 13:05:46

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血糖浓度是衡量人体健康状况的重要参数，是诊断糖尿病患者的重要依据。本文研制了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，该系统可克服常规理化分析方法的弊端，实现血糖浓度的实时、快速、无创检测。本文研究内容主要包括人体血糖浓度无创检测方法的研究、检测系统的研制及标定评价。本文从光谱预处理方法和模型定量分析方法两个方面研究了人体血糖浓度无创检测的方法。主要提出了应用连续幂系数回归法对人体血糖浓度近红外无创检测的研究方法，并对不同幂系数下的定量分析模型进行了比较与探讨。研究结果表明，该方法的预测精度明显高于传统的偏最小二乘法，且能减弱奇异点对模型的影响，适用于人体血糖浓度近红外无创检测。人体血糖浓度无创检测系统采用结构化、模块化设计思想进行开发。该系统主要包括嵌入式系统、光源、光谱仪串口二次开发和光纤夹持装置的设计。嵌入式系统采用DSP TMS320F2812芯片作为微处理器，实现了数据的采集、处理、显示、存储和上传等功能。本文设计了低功耗光源装置，将卤钨灯、透镜组放置在其内部的密闭光路内，可减少光能损失，并采用安装在其内部的风扇和整体的散热片设计来实现光源散热，整个光源装置功耗低，结构小巧，接口灵活。使用微型光栅光谱仪采集光谱数据，光谱仪串口的二次开发减小了系统的体积。本文设计了光纤夹持装置，实现测量位置的定位，且可将光纤探头与手指之间的接触压力调至最佳压力值。针对系统调试阶段.m文件转换成.c文件编程效率低的题目，提出了采用CCSLink实现Matlab和CCS之间的混合编程，可对Matlab与CCS进行交互操作，极大地简化了DSP应用系统的分析、调试和验证过程。通过标定实验建立了人体血糖浓度的定量分析模型，并验证了无创检测系统对血糖浓度的检测性能。结果表明，该系统的测量精度为0.7mmol/L，测量时间小于5秒。本文中人体血糖浓度无创检测方法的研究与系统的研制是一次有益的探索，通过改变建模模型，本方法和技术也可推广应用于人体其他生化参数的无创检测研究。

血糖无创检测系统的设计与实现

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