基于PPG的无创血糖检测系统模型与算法研究

发布时间：2017-05-24 01:02

  本文关键词：基于PPG的无创血糖检测系统模型与算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着世界糖尿病患者与日俱增,血糖浓度的实时监测成为必要。本文以光电容积脉搏波技术为理论基础,进行无创血糖检测系统的系统建模,并提出了一种智能无创检测血糖的算法。本文的主要内容从以下几个方面进行展开:1.无创血糖检测系统(NBGM)的提出,进行系统建模,整个系统分为硬件系统和软件系统两部分。2.对NBGM的硬件系统进行设计,包括传感器、集成模拟前端、单片机、上位机四个主要部分。3.提出NBGM的智能检测算法,也是NBGM系统的软件部分。智能检测算法包括信息获取、特征提取、机器学习三个主要模块。其中,机器学习模块是本算法的核心部分,通过对采集到的波形提取出的特征值,组成特征矩阵,与有创血糖仪测得的参考血糖值运用机器学习方法进行训练,得到血糖预测函数。4.对提出的系统模型、硬件环境、软件算法设计实验进行对比验证,通过相关系数、标准差、克拉克网格误差分析,验证系统的可靠性。5.论文在末尾对本文工作进行了总结,并展望了下一步的研究方向。
【关键词】：无创血糖检测 系统模型 人工智能 机器学习
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH776;TP18
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状与发展前景12-13
• 1.3 论文主要研究内容及结构13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 光电容积脉搏波方法的研究15-26
• 2.1 光电容积脉搏波技术的理论基础15-17
• 2.2 光电容积脉搏波信号的波形特征17-21
• 2.2.1 干扰光电容积脉搏波信号的各种噪声20-21
• 2.2.2 光电容积脉搏波的几种常见滤波方法21
• 2.3 无创血糖检测基础性问题研究21-25
• 2.3.1 检测部位的选择22
• 2.3.2 检测方式的选择22
• 2.3.3 测量波长和参考波长的选择22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 NBGM系统的模型设计26-30
• 3.1 NBGM系统的设计思想26
• 3.2 NBGM系统模型26-28
• 3.3 NBGM系统检测血糖流程28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 NBGM系统硬件系统设计30-41
• 4.1 无创血糖检测系统硬件框图30
• 4.2 传感器模块30-36
• 4.2.1 单片机控制传感器发光30-35
• 4.2.2 恒流源电路35-36
• 4.3 光电转换模块36
• 4.4 单片机模块36-39
• 4.5 本章小结39-41
• 第五章 NBGM系统软件系统模型及机器学习算法研究41-53
• 5.1 算法模型介绍41
• 5.2 信息获取模块41-44
• 5.2.1 光电信号的数字滤波42
• 5.2.2 光电容积脉搏波信号的自动提取42-43
• 5.2.3 信号分离43-44
• 5.3 特征提取模块44-45
• 5.3.1 Kaiser-Teager能量特征44
• 5.3.2 心率特征44-45
• 5.3.3 光谱熵特征45
• 5.3.4 光谱能量对数特征45
• 5.4 机器学习模块45-51
• 5.4.1 多元线性回归46
• 5.4.2 主成分回归46-48
• 5.4.3 偏最小二乘回归48-49
• 5.4.4 支持向量机方法49-51
• 5.5 软件开发平台的选择51-52
• 5.6 本章小结52-53
• 第六章 实验验证53-60
• 6.1 实验器材53
• 6.2 实验过程设计53-54
• 6.3 评价数学模型效果的指标54
• 6.4 实验结果54-59
• 6.5 本章小结59-60
• 总结与展望60-62
• 参考文献62-65
• 发表文章65-66
• 致谢66

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