近红外漫反射位置差分光谱法测量葡萄糖的最佳灵敏度及其增强方法初步研究

发布时间：2021-04-25 13:10

　　基于位置差分的近红外漫反射光谱法是近年来本课题组提出的一种用于血糖监测的光谱测量方法,它在被测物本身设置测量基准,可以消除长时间测量中光源漂移的干扰,有望实现真正的长时间血糖连续监测。采用该方法进行无创血糖测量时,由于葡萄糖信号微弱,因此研究提高葡萄糖测量灵敏度的策略变得尤为重要。本文通过优化测量位置与测量基准,提出了最佳测量位置的选择方法以获得最优的物质成分测量灵敏度,不仅如此,本文还提出了采用多位置测量进一步提高灵敏度的策略,以最终满足葡萄糖测量极限的要求。本文的主要工作包括:首先,借鉴纯吸收介质的最佳光程长理论,提出了基于位置差分的近红外漫反射光谱测量的最佳测量位置理论。该理论给出了基准位置和测量位置的选择依据,最佳位置组合可使得物质成分测量的灵敏度取得极大值。对无限介质的漫射方程进行推导,获得了最佳差分距离的公式。进一步,采用蒙特卡洛模拟和仿体实验对半无限介质的所有测量位置,即光源-探测器距离下的葡萄糖灵敏度进行了测试,获得了1000-1350 nm范围内的最佳测量位置。然后,本文采用该方法对最佳测量位置处葡萄糖测量进行了测试,得到了此处的葡萄糖测量灵敏度。根据仪器的信噪比水平... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 无创血糖检测的意义
    1.2 无创血糖检测的发展现状
        1.2.1 无创血糖检测方法介绍
        1.2.2 近红外光谱法的国内外研究现状
        1.2.3 近红外光谱法无创血糖测量的技术难关
        1.2.4 近红外光谱法提高测量灵敏度的方法
    1.3 本课题研究的目的和意义
    1.4 论文的主要研究内容
第二章 基于位置差分的近红外漫反射光谱测量理论及优化
    2.1 基于位置差分的漫反射光谱测量灵敏度与测量极限
        2.1.1 测量灵敏度的定义
        2.1.2 纯吸收介质的透射差分测量
        2.1.3 纯吸收介质的透射差分测量的灵敏度与测量极限分析
        2.1.4 浑浊介质的漫反射差分测量的灵敏度与测量极限分析
    2.2 漫反射差分光谱的物理意义讨论
    2.3 最佳差分测量的理论研究
        2.3.1 透射测量的最佳差分光程长
        2.3.2 漫反射光谱测量的最佳差分位置
    2.4 组织仿体与人体皮肤的最佳差分测量位置
        2.4.1 理论计算的最佳差分位置
        2.4.2 蒙特卡洛模拟的最佳差分位置
    2.5 最佳差分测量位置处的测量极限
    2.6 本章小结
第三章 基于位置差分的漫反射光谱的葡萄糖测量灵敏度分析
    3.1 实验仪器与试剂
        3.1.1 仪器
        3.1.2 试剂及实验流程
    3.2 葡萄糖的最佳测量位置及此时的灵敏度
        3.2.1 实验测量的最佳测量位置
        3.2.2 最佳测量位置差分光谱建模评价
        3.2.3 测量仪器的信噪比要求
    3.3 浑浊介质散射特性微变的葡萄糖测量精度
    3.4 其他成分变化时葡萄糖的测量精度
    3.5 本章小结
第四章 多位置叠加提高极限测量精度的方法研究
    4.1 葡萄糖现阶段测量极限水平与信噪比要求
    4.2 多位置叠加测量提高灵敏度的方法
        4.2.1 纯吸收介质中的多光程叠加方法
        4.2.2 散射介质中的多位置叠加方法
    4.3 多位置叠加方法的MC模拟验证
    4.4 实验验证
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文的主要研究内容与结论
    5.2 未来研究工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人体血清荧光光谱和改进变量选择方法对血糖浓度测定的研究[J]. 桂铭成,朱卫华,朱峰,耿颖,华伟豪,唐春梅,赵志敏.  光谱学与光谱分析. 2017(09)
[2]以组织液为替代媒介的无创血糖检测研究进展[J]. 刘振尧,卢启鹏,高洪智,丁海泉,温江北.  分析试验室. 2016(08)
[3]基于近红外反射光谱的无损血糖分析（英文）[J]. 吕晓凤,张婷琳,肖锋,李光,王酉.  光谱学与光谱分析. 2016(07)
[4]人体无创血糖测量的现状和研究进展[J]. 彭凡立,彭丹红,周洋,马依拉·买买提,艾力夏提·努尔丁.  东南大学学报(医学版). 2013(02)
[5]近红外光谱无创生化检验的可能性[J]. 陈星旦.  光学精密工程. 2008(05)
[6]血糖仪测定血糖结果的可靠性研究[J]. 叶亚彩.  临床医学. 2005(01)
[7]红外多波长无创人体血糖检测阵列模型的研究[J]. 王炜,卞正中,张大龙.  生物医学工程学杂志. 2003(04)
[8]两种血糖测定方法的比较[J]. 李向英,张玉华.  中华临床与卫生. 2004 (05)

博士论文
[1]近红外无创血糖测量—浮动基准位置的在体验证及其初步应用[D]. 韩广.天津大学 2017
[2]近红外无创血糖测量[D]. 杨越.天津大学 2011
[3]基于P3近似的混合漫射近似模型及其实验研究[D]. 田会娟.天津大学 2009
[4]近红外光谱技术在人体血糖无创检测中的应用研究[D]. 张洪艳.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2005



本文编号：3159445