近红外差分光谱法无创血糖检测中的光源-探测器距离优选

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采用近红外漫反射光谱法进行人体血糖检测时,由于血糖信号微弱,且在测量过程容易受到仪器漂移,人机接口变化、人体生理背景波动等干扰的影响,导致目前血糖测量的精度较低,限制了其在临床检测中的应用。基于位置差分的漫反射光谱法被认为是一种有发展前景的血糖测量方法,可以有效消除仪器漂移等干扰对测量的影响,而差分位置的选择对血糖检测精度以及抑制人体背景干扰的效果起关键作用。目前对差分测量位置优选的研究多基于仿体溶液和模拟结果,仍欠缺对人体测量位置选择的研究。本文提出了一种差分位置的优选方法,所获得的测量位置有望实际应用于人体无创血糖测量仪器的设计与研制。本文的主要工作包括:首先,根据近红外无创血糖检测对光子探测深度的要求,提出差分位置优选的第一个原则:提取有效的来自真皮层的葡萄糖信息。依据人体皮肤的蒙特卡洛模拟结果,获得了适宜测量真皮层信息的测量位置区域。为了提高差分光谱法的检测精度,提出差分位置优选的第二个原则:实现最佳的差分测量灵敏度。通过分析差分位置对测量灵敏度的影响规律,优选出了实现人体测量最佳差分灵敏度的测量位置区域。针对实际测量过程中人体背景变动影响测量光谱的问题,提出第三个原则:有效抑制人体背景干扰。在满足前两个原则的可选位置中选取差分距离最近的位置,作为最终的优选结果。采用人体实验,人为加入两种干扰,即皮肤温度漂移和测量部位抖动,验证了所选位置的差分光谱对干扰的抑制效果。最后,采用优选的测量位置进行了人体血糖测量实验。实验结果表明,本文优选的差分位置能够有效抑制人体测量中的干扰,并获得与血糖浓度变化同步的光谱信号。本文采用的人体血糖测量位置的优选策略与优选结果有望应用于实际的无创血糖测量仪器。
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