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无创传感生物阻抗研究体脂率和血糖

戴雨航  
【摘要】:生物阻抗测量技术(Bioelectrical Impedance Measuring Technology)是通过生物组织器官的电特性(阻抗、相位、介电常数等)及其变化,获取人体生理、病理状态的生物医学信息的无损检测技术。特点是拥有廉价、无创、安全、操作便捷、信息丰富以及无毒无害等,方便检验人体的心肺、脑及循环系统的应用。体脂率以及血糖分别是人体重要的生理参数,能够用于评定人体的健康程度。对于疾病的预防及诊断、治疗效果的评定等方面,都有着非常重要的指导意义。本文探索基于生物阻抗无创检测体脂率和血糖的新技术。采用集成有高精度阻抗测量芯片AD5933的单片机系统,重视支持向量机回归算法,基于混沌编解码,做小样本定制化建模,分别针对体脂率和血糖的无创测量进行探索实验。主要完成的创新工作包括:(1)集成专用ADC的测量系统的软硬件开发改进;(2)寻优基于统计回归方程的最优支持向量回归机配置;(3)实验室条件下改进体脂率测量手环测量精度(从16.04%到4.38%);(4)基于血糖的R、C建模;(5)混沌激励下的阻抗相位-血糖映射。实验中以欧姆龙身体脂肪测量器测得的体脂率、拜耳血糖测量仪所测得的血糖值作为基准,设计测量系统并且进行验证。其中,在血糖无创测量中首次利用混沌信号作为激励,探索了混沌信号作为传感测量新载体的可行性。针对预售的体脂率测量手环的测量精度提高问题,提供了支持向量机回归算法的解决方案。针对血糖测量难题,尝试了定制化的混沌编解码新传感试验。


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