基于光声光谱法的无创血糖检测原理研究

利用光声光谱法无创血糖检测原理,以葡萄糖粉末和葡萄糖水溶液为样品、用调制激光作为信号激发源进行试验研究。可得到各个调制频率对应的光声信号幅值,进而得到光声信号幅值大小和调制频率的关系,最终找到葡萄糖粉末对应的最佳调制频率。在最佳调制频率下,测试葡萄糖水溶液,得到声信号随葡萄糖浓度增加的变化关系。实验不但找到葡萄糖对应的最佳调制频率,而且得到光声信号随葡萄糖浓度增加的线性关系,验证了光声光谱法在无创血糖检测中的可行性,为光声光谱法应用于无创血糖检测提供了一定参考价值。     

人体无创血糖检测技术

无创血糖检测技术具有无疼痛、无感染、测量简单、测量速度快等优点,能有效地满足糖尿病人实时、频繁监测血糖浓度的需要,是血糖检测技术发展的方向.本文介绍了人体无创血糖检测各种技术的原理、特点及研究进展.指出近红外无创血糖检测是最有前景的无创血糖检测方法之一,是无创检测技术研究的热点.     

人体无创血糖检测的发展与现状

随着糖尿病的发病率逐年增高,为避免传统有创血糖监测血糖的痛苦,无创血糖监测已经越来越引起人们的重视。无创血糖检测技术就是在不对人体造成伤害的条件下检测人体血糖的方法。该方法可以避免传统试纸测试带来的痛苦,降低检测成本,提高病人测量的依从性,既能增加血糖检测的频率又能获得血糖的动态变化趋势,从而降低了患者糖尿病并发症的发生,同时可以避免针刺可能带来的感染,对于糖尿病人的自我监测具有非常重要的意义。详细介绍了当前各种无创血糖检测技术的原理,分析了各种技术的优缺点,并提供了国内外无创血糖仪的最新成果,还介绍了本人所在课题组所研发的基于代谢守恒原理的无创血糖监测产品。     

代谢热整合法无创血糖检测技术研究

介绍了一种新的基于代谢热整合法的无创血糖检测技术。采用温度传感器、红外传感器、湿度传感器和光学测量装置,通过测量人体代谢产生的热量、血液流速、血氧饱和度,利用人体代谢产生的热量是血糖浓度、供氧量的函数,可以推算出血糖浓度。介绍了系统的组成、数据处理方法及可能造成误差的因素。用所研制的检测系统进行了临床实验,得到的血糖值与用大型生化分析仪测得的血糖值的相关系数达到0.856。实验证明,代谢热整合法无创血糖检测技术是可行的。     

血糖无创检测光纤探测器设计

应用蒙特卡罗方法模拟了三层皮肤组织中光的传输和分布情况，模拟结果得出光经过皮肤组织漫反射后的出射位置分布和出射角度分布情况；根据此模拟结果，分析和设计了一种具有特殊结构的血糖无创检测光纤探测器，此探测器在表皮和收集光纤之间设置了一组反射镜面，大部分光经镜面反射后被收集光纤收集。此设计弥补了光纤数值孔径对探测器收集效率的限制。     

近红外无创血糖测量的研究

本文分析了光在手掌组织中的传播特性 ,以及经皮近红外无创血糖浓度测量原理。基于AOTF (声光可调谐滤波器 )分光系统 ,构建了近红外经皮无创血糖检测系统 ,并利用该系统对 3名健康青年志愿者进行OGTT (口服葡萄糖耐量试验 )实验 ,得到较好的测量结果。三次实验中PLS (偏最小二乘 )校正集模型的RMSEP (预测均方根误差 )分别为 0 6 9mmol/L、 0 4 9mmol. /L、 0 5 4mmol/L。     

基于多信息融合的无创血糖检测系统设计

为了解决糖尿病人血糖检测的有创问题,以生物特征检测技术为基础,设计了一种近红外透射光谱法的多信息融合无创血糖检测系统,并测试了系统性能。通过建立数学模型对该系统实测的数据进行处理,得到人体的血糖值。试验结果表明,本系统与传统血糖仪检测结果的相关系数达到了0.854 2。同时该系统可以对人体血糖变化趋势进行记录,为连续监测血糖值提供了新方法。     

近红外光谱无创血糖测量的极限检测浓度研究

检测极限浓度综合了光子传输的微观过程信息、漫反射光的统计性质和仪器设备的系统性能,降低检测极限浓度是无创伤血糖浓度测量的目标所在。通过分析血糖浓度变化对光学参数的两种作用及其对光传播的影响,针对皮肤中葡萄糖主要分布真皮层的特点,引入有效信噪比的概念,推导了血糖检测极限浓度与光源检测器之间距离、有效仪器信噪比之间的关系。针对不同个体在表皮和真皮厚度的差异,用蒙特卡洛方法研究了其对检测极限浓度的影响,讨论了光学测头设计的方案和适应性。结果表明,通过选择合适的光源检测器之间距离,来自真皮层的有效信号能超过50%;假定仪器信噪比为10000,可获得满足FDA要求的血糖检测极限浓度。     

一种多信息融合无创血糖检测数据处理方法研究

以生物特征检测技术为基础,基于已经构建的无创血糖检测系统进行血糖检测数据分析。以光电检测技术为主,结合其他人体特征信息检测,对人体进行无创血糖测试得到大量数据,建立数学模型并利用算法来计算血糖浓度。与一种常用有创血糖仪检测数据进行对比,有创与无创检测结果的相关系数达到了85.4%,为多信息融合无创血糖检测系统提供了一种有效的数据处理方法。     

太赫兹技术在药物检测中的应用

近年来,太赫兹（Terahertz）科学技术得到了快速发展,其独特的优越性越来越被人们所认识,在诸多领域的科学技术研究和应用中备受关注,尤其在药物检测领域,已经取得了一系列重要的应用成果。本综述将通过一些实验数据揭示太赫兹技术在药物检测领域中实际应用的科学性与应用可行性。     

光学相干层析术无损检测血糖的测量效果评价

为改进现有光学相干层析术(OCT)无损检测血糖评价方法的不足,提出将OCT信号斜率相对变化量和相对标准误差相结合来评价测量结果,并同时得到血糖的理论测量精度。首先,分析了OCT系统共焦函数对测量结果的影响及OCT信号斜率相对误差的计算方法,然后,通过对3只新西兰白兔进行活体实验来评价OCT无损检测血糖的测量结果。在测量血糖引起的OCT信号斜率相对变化量的同时,对OCT信号斜率相对误差也进行了计算,从而获得血糖的理论测量精度。新西兰白兔活体实验表明,线性度较好的拟合区间下OCT信号斜率相对变化量和相对误差分别为(3.7%)/mmol和0.068,(3.4%)/mmol和0.026,(0.93%)/mmol和0.019,血糖理论测量精度分别为±3.7 mmol,±1.5 mmol和±4.1 mmol。OCT信号斜率的相对变化量和相对标准误差相结合的评价方法能更有效地提高血糖理论测量精度,而且拟合区间越大,血糖的测量精度越高。     

基于返波管的葡萄糖太赫兹光谱研究

搭建了一套以返波振荡器(BWO)为辐射源的太赫兹透射式系统。通过高莱探测器、数字锁相放大器等完成测试信号的探测和存储,在LabVIEW编程环境下,完成配合系统硬件工作的软件平台的编写,利用VISA模块实现对下位机的参数设置以及数据采集工作。利用这套系统进行了单频和扫频实验,分别测试了不同葡萄糖溶液浓度的透过率。结果表明,葡萄糖溶液对太赫兹波有透过特征峰,不同浓度葡萄糖溶液对太赫兹波的吸收不一样。该研究为以后基于BWO的太赫兹生物传感器研究提供了参考。     

光电容积脉搏波无创测量人体血液成分的评估

为了评估光电容积脉搏波法在人体血液主要成分检测方面的精度水平,基于朗伯比尔定律及简化的光电容积脉搏波法测量模型,给出了物质成分测量的极限分辨浓度公式。对公式中的三个要素,即人体测量时的光强信噪比、光程、被测物质的摩尔消光系数进行了评估,获得了理论上光电脉搏波法对血红蛋白、白蛋白、血糖的极限分辨浓度。评估结果表明,光电容积脉搏波法可以测量的血红蛋白、白蛋白和血糖的极限分辨浓度水平分别约为100mg/dL,5000mg/dL以及10 000mg/dL。将该评价结果与现阶段临床需要的检测精度进行对比,可知光电容积脉搏波法能够满足需求,有望实现对血红蛋白的无创检测。     

双层样本中界面对太赫兹时域光谱的影响研究

针对多层样本中界面对太赫兹时域光谱的影响问题,利用太赫兹时域光谱测试了由不同粒径制成的单、双层沙粒压片,获得了单、双层压片样本的太赫兹时域谱。结果表明,双层样本的单位厚度太赫兹峰值衰减系数明显小于单层样本的单位厚度衰减系数。因此,在研究双层样品太赫兹光谱响应时应添加某个系数以消除由样品的界面反射影响,且该系数与材料的特性有关。     

基于太赫兹波谱的液体极性测量

太赫兹波能与极性液体的氢键发生强烈的共振吸收作用,分子极性越大,吸收作用越强。基于此特性,在0.2～1.0 THz波段利用太赫兹时域光谱技术对甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇四种一元醇液体的极性进行检测研究。根据测量得到的四种液体太赫兹波谱数据,得出了液体的极性与其太赫兹波谱的关系式,再利用此关系式求得四种液体的计算值。通过对四种液体极性的标准值和计算值比对,验证了所得液体极性求取公式的有效性。研究结果表明,四种不同液体的时域光谱因分子的极性差异有显著的不同,所用的液体极性测量方法能够对液体的极性进行快速有效的检测与鉴别,可为其他液体极性的检测提供参考。     

基于多个太赫兹时域光谱系统的物质识别方法

提出了一种基于多个太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)的物质识别方法。将来自不同THz-TDS的光谱数据,通过小波变换去除基线及噪声等干扰信息,并用3次样条插值将不同的采样频率映射到相同的频率上,从而得到标准化后的光谱数据。将此光谱作为支持向量机(SVM)的特征向量,选择合适的核函数并用网格搜索法寻找最优SVM参数,最终得到98.33%的识别准确率。该方法对于准确识别物质具有重要的参考价值。