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