无创血糖检测中不同葡萄糖浓度的介电-频率响应特性研究

无创血糖检测技术具有无痛感、不易感染和可连续监测等优点,是血糖检测技术发展的重要方向。为了研究在不同频率下、不同葡萄糖浓度对介电特性的影响,该文首先以不同葡萄糖浓度的水溶液为研究对象,探索了500 kHz～5 MHz频率范围内不同葡萄糖浓度水溶液的介电-频率特性。研究表明,葡萄糖水溶液在500 kHz～5 MHz的响应特性与高频下的响应特性不同。在该频段下,当葡萄糖浓度不变时,水溶液的复介电常数的实部和虚部随着频率的增大而减小;当频率不变时,水溶液的复介电常数的实部和虚部随着葡萄糖浓度的增大而减小。其次,该文还通过对复介电常数测量值进行二阶Debye模型拟合,并对Debye模型中的参数进行了二次多项式拟合。拟合的决定系数均高于0.93,最终得出了葡萄糖浓度为0～16%水溶液的复介电常数在不同葡萄糖浓度和频率下的相关函数,量化了葡萄糖水溶液的复介电常数与葡萄糖浓度及频率的关系。最后,通过建立包含皮肤、血液、肌肉的无创血糖检测模型,并采用基于时域有限差分法对模型进行仿真分析。结果表明,接收电极2与3之间的电压差值随着葡萄糖浓度的增加而线性增大,为基于500 kHz～5 MHz频率范围内的无创血糖检测提供了一定的理论基础。