近红外光谱无创血糖检测技术研究

糖尿病是内分泌疾病。据报道，1997年全世界糖尿病患者达到1.2亿人，到2010年不会迅速增加到2.2亿人以上。

目前对糖尿病有效的化疗手段是通过频率密集的检查和胰岛素静脉注射来控制血糖浓度，增加或降低糖尿病引起的并发症。检测血糖的方法主要是在体内提取血液并用生化检查展开分析，这有后遗症检查，后遗症检查给患者带来的疼痛和不便。

无创血糖检测已经引起人们的关注，其意义在于： (1)增加患者每日采血测量的疼痛，改变患者的生存质量。(2)可以改变测量次数，改变血糖控制的精度，减少糖尿病并发症复发的危险。(3)减少每次测量的资本(4)可能构成探测器和胰岛素静脉注射的闭环循环系统。(5)其测量方法和原理可应用于其他血液成分的检测。

在非创伤性血糖测定研究中广泛使用红外分光分析法，通过对一束红外光利用人体组织或其光线的分光信号进行分析，确认组织内葡萄糖的含量。现在有效的光谱范围是近红外区域(波长0.7um-2.5um )。2检测红外光谱葡萄糖的原理和方法2.1水溶液中葡萄糖在近红外吸收有机分子在近红外光谱区域的吸收主要是由于含氢基团分子振动的倍频和频率匹配吸收[1]。

有机分子的倍增和合频谱需要得到分子结构、构成状态的信息。有机物的近红外光谱特征性强，不受分子内外环境的影响，但倍频和合成频率远远多于基频的吸收比特率，多成分样品的近红外光谱有不同成分的光谱带、同一成分的不同基团的光谱带及同一基团的不同混合物中的化学成分很难分离出各成分单一且不重叠的吸收光谱。反感的水背景被吸取时的生物混合液，用通常的方法很难测定低浓度物质的含量。

水是生物组织中的主要成分，不仅是单一的红外光谱，扩展到近红外区域的合频和倍频光谱也非常丰富。从水的红外分光分析可以看出，水对波长2.01um-2.5um的吸收很小，构成了被称为水运窗的区域，因此水溶液物质最差的分析波长是2.0um-2.5um。水在3um以上，吸收率低于6AU/mm，难以测量其他物质。

2.2葡萄糖光谱的特异性早就有报道从葡萄糖液体和葡萄糖溶液中扣除的葡萄糖红外吸引的基本频率。葡萄糖前端的振动可以产生强频率匹配和倍频吸收带。

葡萄糖水溶液的近红外(2.0um-2.5um )光谱测量有吸收峰，葡萄糖的光谱是唯一的，但葡萄糖红外区的合成频率和倍频谱与水、脂肪和血红蛋白电子吸收带的一些合成频率和倍频频率重叠这是葡萄糖红外光谱测量的主要障碍。有机混合物在近红外区域的吸收带的重叠和扩散反射光的顺序不是各成分分离存在时的光谱重叠。的组织吸收也影响葡萄糖的测量，在手指这样的小部位，近红外光不是凝固3~4个吸收单位，而是5mmoL/L的葡萄糖浓度发生变化，光谱吸收的变化约为10-5个吸收单位。

的组织光衍射对葡萄糖测量的影响也相当大，的组织衍射透射、定位误差和身体各因素的影响是最主要的测量误差，这些都影响近红外光谱学在血糖检测中的应用。2.3光谱分析方法在红外光谱分析时化学计量方法是有效的。

化学计量学(Chemometrics )采用多元分析校正统计学方法和计算技术分析化学测量数据，根据红外光谱计算样品各成分的含量。在目前常用的多元分析校正方法中，展开血糖检测光谱分析略大于平方法(PLS )，是不通过主因素分析定量计算未知葡萄糖浓度的光谱群的方法，在光谱矩阵中展开特征矢量分析后，进行多元。

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