【摘 要】
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糖尿病患者体内脂肪酸氧化作用的速度增加,促使肝脏制造酮体,而丙酮是酮体代谢的最终产物,因此丙酮可以作为糖尿病呼气检测的一种标志物。相比于糖尿病传统的检测方式,如血液检测和尿液检测等,呼气检测具有快速、便捷、无入侵式检测的优点。研究中基于电子鼻原理设计了糖尿病呼气检测分析仪,并通过试验对系统性能进行了验证。该系统的设计对于糖尿病的无入侵式检测有积极的意义。主要完成的工作总结如下。（1）研究制备MOS
【基金项目】
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国家自然科学基金青年项目（61501167）；
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糖尿病患者体内脂肪酸氧化作用的速度增加,促使肝脏制造酮体,而丙酮是酮体代谢的最终产物,因此丙酮可以作为糖尿病呼气检测的一种标志物。相比于糖尿病传统的检测方式,如血液检测和尿液检测等,呼气检测具有快速、便捷、无入侵式检测的优点。研究中基于电子鼻原理设计了糖尿病呼气检测分析仪,并通过试验对系统性能进行了验证。该系统的设计对于糖尿病的无入侵式检测有积极的意义。主要完成的工作总结如下。（1）研究制备MOS气体传感器。气体传感器阵列是电子鼻系统的核心,研究中采用水热法和简易酸化法制备了Sn O2和WO3两种MOS纳米气敏材料,并以两种气敏材料为基础,采用贵金属负载和分子筛膜技术对MOS传感器的灵敏度和选择性进行调控。通过动态配气测试系统对传感器的性能进行测试,结果显示经过贵金属负载的MOS气体传感器对丙酮的灵敏度有着明显的提升,贵金属负载和分子筛膜技术对MOS气体传感器的选择性有着明显的调控作用。（2）呼气分析仪硬件设计与实现。呼气分析仪的硬件部分主要包括气路结构部分和电路部分。气路结构涉及气路检测的整体方案、气路元器件的选型、呼气检测腔体和呼气进样器的设计与实现。电路部分主要包括传感器的工作电路、基于AD7616的采集电路以及系统电源模块的设计与实现。（3）呼气分析仪数据采集与分析。基于Labview开发了用于电子鼻系统的数据采集软件,实现了呼气数据的实时显示与存储。采用了分式差分法对传感器数据进行预处理,提取了原始数据的零散特征,采用主成分分析法（Principal Component Analysis,PCA）和BP（Back Propagation）神经网络算法对呼气数据进行模式识别。（4）呼气分析仪的验证试验。研究中通过模拟试验和临床试验的方式分别对呼气分析仪的功能进行了验证。实验结果表明PCA能够有效的降低数据维度,降低计算的复杂程度。通过模拟试验,呼气分析仪对两类样本的识别精度可达91.67%。该系统应用于临床还有待进一步优化。
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