糖尿病是一种慢性病，影响了全球超过8.5％的人口。定期监测血糖水平（BGL）对于控制糖尿病十分必要的。现有检测葡萄糖水平（GLs）的方法有侵入式血糖仪以及微创技术，但他们面临着不适合提供连续的血糖监测（CGM）、经济负担重、引起不适疼痛等问题。因此，开发经济实用性无创CGM设备将改变全世界糖尿病患者的生活。无创葡萄糖监测包括反向离子电渗、生物阻抗光谱、红外和眼光谱和超声，但这些技术遭受若干困难。
1. 多感测系统的设计
贝鲁特美国大学Rouwaida Kan, Joseph Costantine和Assaad A. Eid团队在《Science Advances》上发表Noninvasive, wearable, and tunable electromagnetic multisensing system for continuous glucose monitoring, mimicking vasculature anatomy，文章首次介绍了非侵入性可穿戴方法，该方法依赖于可与身体曲率对齐并适应微小运动的柔性传感器，同时通过有效调整电磁（EM）波以直接监测血液中的血糖（GL）（图1）。该系统由两个EM传感器组成：一个多频段缝隙天线和一个多频段滤波器（图1A）。为了保持对葡萄糖变化的高敏感性，传感器设计在较高超高频（UHF，500 MHz-3 GHz之间）和较低微波频带中运行。该频率范围可通过皮肤、肌肉和脂肪组织层（图1B），并到达静脉和动脉，同时保持良好的灵敏度。系统还模仿了脉管系统的解剖结构（图1A）。此外，多个时隙会导致多频带响应，这使系统能够在很宽的频率范围内监视GL。作者采用人体匹配的方法使天线与人体匹配，通过该方法可以减少空气-皮肤边界处的反射，并向人体传输更多能量，从而更可靠地分析血糖变化。滤波器的调谐功能增加了设计的另一个自由度，从而进一步定制传感系统以更好地适应特定的个人特征。
2.响应葡萄糖变化及GL估算
正常的禁食期BGL低于100 mg / dl，而糖尿病患者的BGL高于126 mg / dl，为了检测糖尿病患者葡萄糖微小的变化，作者从天线和过滤器中收集输入复反射系数（S11），以及不同频率段的前向复传输系数（S21）和输出复反射系数（S22）。两个传感器的响应性都与商用血糖仪测量的参考GL的曲线保持高相关性（R > 0.9）。柔性天线的S11在频率为1.15 GHz时，R = 0.98（图3B，左），而柔性滤波器的S11相位为1.575 GHz时，R=0.95 （图3C，左）。这表明传感器的响应与GL之间有很强的关系。即使在多个频率下，传感器与参考GL的物理参数在重复实验中保持稳定，并表现出一致的行为（图3F）。作者对各种频率下的S参数（幅度和相位）进行归一化，然后通过用于GL估计的高斯过程（GP）回归模型进行合并，然后比较估计的平均GL与参考GL，其比较相对差都表现优异。
3.糖尿病动物模型的体内实验
作者在七只大鼠（雌性和雄性）上进行了体内实验，以评估传感系统检测跨活组织BGL的功效。在实验过程中，所有大鼠均注射了胰岛素以诱导低血糖症。原始的S参数曲线很好地与BGL的增加或减少保持一致（图4B，C），在低血糖和高血糖范围内均具有良好的相关性（R = 0.89，0.97）。准确性的另一个标准是克拉克误差网格（CEG），图4D显示了所有实验的CEG，并能对BGL进行良好的预测，所有结果均落在临床可接受的区域内。
4.健康对照人体试验
作者在21名健康志愿者上测试了天线，其中每人接受了3次单独的口服葡萄糖耐量（OGTT）。柔性天线和刚性天线固定在志愿者的手上（图5A）。S11与参考BGL达到高相关性的趋势（[R = -0.94; 图5B）。此外，在GP模型获得的BGL与参考BGL的趋势非常吻合，误差极小。刚性和柔性天线的传感系统具有很高的准确性，甚至可与商业自监视系统相媲美。男女性别对葡萄糖变化的敏感性都非常相似。
5.一个带有多个传感器的系统
为了克服某些环境因素带来的技术难题并提高设备的灵敏度，作者将天线和滤波器合并为一个多传感系统。通过组合两个传感器的响应并依靠包装技术选择最重要的功能，能够将平均绝对相对差（MARD）从2.84％降低到0.91％。多感测系统还可以通过从两个不同位置监视GL来减少现实生活中干扰因素的影响，例如表面温度，湿度和运动。传感器的响应因患者而异，因此，通过使用天线和滤波器同时监视GL并通过调整滤波器，能够定制建议的传感系统，以更好地捕获特定个体的特征。使用包装器特征选择技术，能够通过分析每个志愿者的个人数据来确定最重要的特征，这些数据可以显着提高预测的准确性。
