可穿戴无创血糖监测技术的最新进展

　　2022年6月29日，全球**的专业电子机构媒体AspenCore和深圳市新一代信息通信产业集群联合主办“2022国际AIoT生态发展大会”。在同期举办的“智慧可穿戴分论坛”上，中科院深圳先进技术研究院的研究员聂泽东先生，分享了主题是“新型传感器在无创血糖监测中的创新应用”的演讲，介绍了无创血糖监测应用的*新进展。
　　血糖仪的使用场景和市场需求
　　糖尿病患者是一个非常大的人群。数据显示，2021年全球有5.37亿的成年糖尿病患者(20-79岁)，预计2045年将达到7.8亿，增长率为46%。中国2021年的成年糖尿病患者有1.4亿，到2045年预计将达到1.7亿。值得注意的是，全球还有一半左右的成人糖尿病患者(2.4 亿人)未被确诊，在中国这个比例达到51.7%。
　　糖尿病导致的死亡率，在20-29岁年龄区间很低，30-59岁略有增长但基本平稳，60岁死亡率开始上升，在70-79岁这个区间死亡率特别高，女性比男性大很多。全球老龄化越来越快，老年人群的健康开始引起关注。糖尿病属于很难治愈的疾病，很多死亡都是因为并发症导致的，患者为了控制好并发症必须做好糖尿病的管理，必须要了解自身的健康指标。
　　连续血糖监测是糖尿病管理中的关键，其结果有助于评估糖尿病患者糖代谢紊乱的程度，制定合理的降糖方案，反映降糖治疗的效果并知道治疗方案的调整。
　　针对糖尿病的血糖监测仪已经发展了很多代。目前的第三代连续血糖监测，是通过将葡萄糖传感器注入到患者的手臂或腹部等部位，获取血糖浓度信息，并将其传输到移动接收端。
　　而第四代血糖仪，毫无疑问会是无创连续血糖监测产品。它能避免有创的痛苦和感染风险，而且是连续监测。
　　新型无创血糖传感的研究进展
　　中科院深圳先进技术研究院研究员聂泽东现场为大家分享了新型无创血糖传感技术，以及可穿戴场景下血糖监测的研究现状，可以依据哪些人体特征的来检测血糖?
　　(1)呼吸气体—丙酮
　　人体呼吸中的丙酮浓度与许多疾病有关，例如哮喘、肺癌和糖尿病。很多研究者做过相关的研究，丙酮里面的葡萄糖分子和体内的葡萄糖分子有一定的相关性。聂泽东分享了一篇科研进展内容，人体的呼气体进入包含11种丙酮传感器的盒子，实现对糖尿病的筛查。
　　(2)代谢热
　　基于代谢热原理的无创血糖仪，通过温度传感器、红外传感器、光学测量等装置获取人体代谢产生的热量、血液流速等的数据，然后计算出血糖浓度的数值。代谢热的核心观点是认为人体的热是平衡的，也就是说产生的热和散发的热是平衡的，如果知道散发的热和其中产生热的因素，那就可以把葡萄糖的血糖算出来。目前市面上已经有相关的产品销售。
　　(3)唾液、眼里、尿液
　　基于唾液的方式是一种无创血糖监测。有研究者的论文中，将血糖传感器集成在牙套上检测血糖的浓度，这里面实际上检测的是葡萄糖氧化酶。另一种方法是通过化学试剂条检测，通过手机拍照实现自动识别。
　　另外，还有在鼻梁上放置一个传感器，通过吸取眼泪检测，这个方法的问题在于眼泪是刺激出来的。此外，还有研究是在纸尿裤加上传感器实现监测，人体喝水之后的数值会有变化，这是该方法的*大问题。
　　(4)心电信号
　　中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心聂泽东研究员团队，针对采用心电信号进行无创血糖监测的研究做了很多工作。
　　人体生理信号例如心电变化与血糖水平存在相关性。考虑到心电信号可通过可穿戴设备获取，具有无创、便捷、舒适等优势，研究团队提出了基于心电的无创血糖水平分段监测方法，通过采用片段心电心跳波形，设计一种基于DBSCAN-CNN算法进行血糖水平监测(图2)。相关结果表明，其低血糖、高血糖监测的准确度分别为87.94%和86.39%，平均准确率为81.69%。同时，研究团队采用Grad-CAM方法可视化了心电特征与血糖变化的相关性，揭示了与血糖水平变化关联的心电信号MARK点。
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