第32卷，第3期 2012年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32, No. 3, pp770-774
March,2012
基于浮动基准法的无创血糖检测实验应用研究
余辉12，齐丹1，李恒达"，徐可欣3*，袁卫杰 1.天津市生物医学检测技术及仪器重点实验实，天津300072
2.天津市先石光学技术有限公司博士后创新实践基地，天津300457 3.天净大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072
近红外无创血糖浓度测量面临着信号微弱、仪器信噪比低、血液中其他成分干扰以及人体生理环
摘要
境不断变化等因素影响，致使血糖信号难以辨识这一难题。浮动基准法针对葡萄糖浓度变化对吸收和散射效应的影响，选择吸收效应和散射效应相互抵消的位置获得基准光谱，在吸收和散射效应引起最大综合影响的位置获得测量光谱，并采用基准光谱对测量光谱进行修正，从而消减样品背录景状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰。通过应用实验评估浮动基准法对提高模型预测精度和稳定性的有效性。通过对处理前后的预测结果进行比较分析得出：应用浮动基准法数据处理之后，交互验证均方根误差（RMSEP)最大改进比率 34.7%，实验结果表明浮动基准法能够有效消减样品自身状态变化以及仪器噪声、漂移等干扰因素的影响，
较大幅度地提高了模型的预测性能和稳定性，以期突破无创血糖浓度测量的障碍。关键词浮动基准法；葡帮精浓度检测；近红外光谱
中图分类号：R313
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)03-077005
光学参数的影响规律的基础上，提出了基于漫反射光谱的浮动基准法测量技术，其指导思想为在空间的特定位置或在频
近红外光谱方法因其无损、快速，高效等优点已在农业)，食品(2-3)，环境监测4)，石油(5.4)等各个领域得到了广泛的应用，并被认为是最有应用前景的无创血糖检测技术之_[7.8]。但是近红外无创血糖检测技术主要面临着信号微弱，对仪器的信噪比要求较高"，人体中水、蛋白质、脂肪等其他生理成分对光的吸收与葡萄糖分子的吸收相互重登，同时如新陈代谢、情绪、生理周期和环境变化等时变性因素会在一定程度上影响各种生理成分的变化u0.]，从而导致了人体生理背景环境变化的复杂性，使葡葡糖浓度信息难以提取。传统去噪方法为就近背景光谱扣除法，即通过选择与人体皮肤性质相近的标准物作为参考背景，以背录景光谱为基准消除噪声的干扰。此方法虽然能在一定程度上消除系统噪声和漂移的影响，但标准物无法体现人体组织生理环境的时变性，因此人体生理背景变化间题是无创血糖检测面临的最大障
针对这一难题，在研究总结了葡葡糖浓度的变化对组织收稿日期：2011-07-07，修订日期：2011-10-18
域的特定波长下，由于葡萄糖浓度变化导致的组织散射和吸收变化的影响可以相互抵消，即在该位置或该波长下的光强不随葡萄糖浓度变化而变化，该位置或波长下的光谱就可以用来作为基准光谱，选择收射和吸收效应引起最大综合影响的位置或波长作为测量光谱，从而实现漫反射光对葡萄糖浓度变化的最大灵敏度，在前期理论操索阶段中，已通过理论推导和蒙特卡罗模拟方法以及初步的实验验证了浮动基准位置的存在13.]，本文通过应用实验对浮动基准法应用基准位置校正提高模型预测精度的有效性进行评估，定放评价应用该技术降低人体生理背景状态变化以及噪声等因素产生的干扰，提高模型的预测精度和稳定性的可行性。研究工作具体内容包括；首先根据理论计算结果和蒙特卡罗模拟结果设计了光纤测头，从面使浮动基准技术得以实际应用；其次采用自行搭建的实验系统进行了离体实验，连续15d对人体皮肤组织模拟样品液进行光谱采集，对浮动基准法处理前后的预测结果进行了比较分析。
基金项目：国家自然科学基金重点项目（60938002)和天准市生物医学检测技术及仪器重点实验室开放基金项目资助作者简介：余辉，1976年生，天津大学精密仪器与光电子工程学院副教授
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