基于气体传感器技术的糖尿病气体生物标志物丙酮检测

随着医疗服务的不断发展和完善，对改善糖尿病诊断的需求日益增长。呼气分析以其快速、便捷、无创的特点引领着诊断发展的趋势。研究表明，糖尿病患者呼气中的丙酮水平高于正常人，因此丙酮可作为糖尿病呼气分析的依据。这为糖尿病的早期预防和监测提供了一种更易被接受的方法。针对糖尿病检测的有创性、疾病传播风险和复杂性等问题，本研究旨在设计一个以传感器阵列为核心的糖尿病气体生物标志物丙酮检测系统，该系统使用气体传感器和模式识别算法。研究涵盖了传感器选型、传感器制备、电路设计、数据采集与处理以及检测模型建立，以准确识别丙酮。选择二氧化钛作为纳米气敏材料制备丙酮气体传感器，并使用STM32进行数据采集。对原始传感器数据进行滤波处理，然后使用主成分分析进行特征提取。采用基于支持向量机算法的识别模型对气体样本进行定性识别，采用基于反向传播神经网络的识别模型对气体样本浓度进行定量检测。实验结果表明，对丙酮-乙醇和丙酮-甲醇混合气体的识别准确率分别为96%和97.5%，对丙酮、乙醇和甲醇三元混合气体的识别准确率为90%。