Разработка аппаратно-программного комплекса мультисенсорного контроля концентрации глюкозы в биологической среде

В работе предлагается концепция построения аппаратно-программного комплекса контроля концентрации глюкозы в биологической среде, основанного на мультисенсорном подходе. Предлагаемый подход мониторинга концентрации глюкозы в биологической среде сочетает в себе комбинацию методов инфракрасной спектроскопии, импедансометрии и термометрии, позволяющую взаимно компенсировать влияние внешних факторов на параметры системы. Предложены аппаратные средства стабилизации лазерного источника излучения, заключающиеся в применении высокочастотного импульсного режима работы источника, внедрении прецизионного драйвера тока и средств активной температурной стабилизации. Программные средства обеспечивают синхронизацию и предварительную фильтрацию оптических, импедансных и температурных сигналов, децимацию данных, формирование вектора признаков, включающего усредненные интенсивности излучений, их отношение, среднеквадратические отклонения и значения температур компонентов системы, а также построение единой базы данных параметров системы. Для расчета концентрации глюкозы по неоднородным данным построена регрессионная модель, наиболее точное решение которой осуществляется с помощью ансамблевого метода машинного обучения XGBoost. Испытания предлагаемого подхода показали, что общая относительная погрешность измерения в диапазоне 40−400 мг/дл составляет около 17.2%, а клиническая точность по шкале ошибок Паркс достигает 98.4%.