第36卷，第6期 2016年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No. 6 ,pp1674-1679
June,2016
基于光声光谱联合主成分回归法的而糖浓度无损检测研究
任重12，刘国栋1*，黄振'，熊志华
1.江西科技师范大学光电子与通信重点实验室，江西南吕330038 2.南吕大学机电工程学院，江西南吕330031
摘要利用可调谐脉冲激光器激发联合聚焦超声探测器前向探测模式搭建了一套血糖光声无损检测实验装置。为了测试该装置的可靠性，实验中利用532nm泵浦Nd：YAG调Q脉冲激光器激发不同浓度的葡萄糖水溶液产生实时光声信号；采用脉冲激光在近红外波段1300～2300nm内固定间隔波长10nm扫描方式激发不同浓度的葡萄糖水溶液，获取了不同波长下的葡萄糖光声峰峰值，利用差谱方法筛选出了多个葡萄糖的特性波长；然后采用主成分回归算法优选了三个特性波长，并建立了浓度梯度与对应三个优选波长光声峰峰值之间的数学校正模型，实验表明，葡萄糖水溶液的光声信号符合弱吸收介质的柱状光声源模型：利用建立的校正模型对校正集和预测集的葡萄糖浓度预测结果表明，葡萄糖浓度的校正和预测均方根误差均小于10mg·dl-，相似系数为0.9936。
关键调光声光谱；无损检测；可调谐脉冲激光器；葡萄糖浓度；主成分回归
中图分类号：0433.4
引言
文献标识码：A
DOI : 10, 3964/j. issn, 1000-0593(2016 )06-1674-06
YAG激光器光声系统来检测血糖。Shen等使用了类似的激光激励系统以及时域光声技术测量了葡萄糖溶液的光吸收系数，Zhao1-5]利用波长905nm激光器对牛奶溶液、组织样
糖尿病已经成为继心脑血管疾病和恶性肿瘤之后，危及人类生存质量的第三大杀手。目前医学还不能彻底根治糖尿病，主要是通过频繁地监测血糖浓度来调整口服降糖药物和胰岛素的用量，从面控制血糖值。因此有效地监测患者的血糖浓度已成为糖尿病诊断和治疗的关键。常规检测是通过手指针和静脉采血等，这种方式不免给病患带来一定的身体、心理和经济负担，甚至导致二次感染等，因此血糖无损检测技术借受关注。自前最具代表性的血糖光学无损检测技术有：近/中红外光谱、偏振光、光学相干、拉曼光谱等，量然取得了一定成效，但是组织散射光干扰及光景深不足等因系的影响尚在进一步研究中。由于光声检测技术兼具光学和声学的优点，利用光致超声原理及对超声信号的获取，在一定程度上可以克服组织散射光干扰，已成为血糖无损检测研究的热点。
从光声技术应用于血糖检测以来，国内外有许多学者对此进行了较深人的研究。MacKenzie等利用可调谐Nd：收稿日期：2015-01-22，修订日期：2015-05-05
本和人体血液的光声机理进行了较系统的研究，并利用激光二极管和超声探测器实现了血糖浓度的离体和在体检测。 Mattil"使用脉冲激发光声技术对猪全血的浓度在532和 1064nm波长下进行了离体检测。Christison等[7]首次使用了中红外波段的光声技术来检测血糖浓度，但由于组织的强吸收和穿透深度低，检测效果不太理想。Kottmann和 Rafael-11]利用中红外光声技术对明胶水溶液和人体表皮进行了检测。沈耀春等利用脉冲光声技术在血液中测定了葡萄糖浓度，在1700nm波长处的测量误差为18mg·L-。肖啸[13]利用光声技术对血糖无创检测仪进行了研究。钱志余等4利用光声光谱技术实现了对血糖浓度的检测。曾吕明等设计了一种便携式光声无损血糖检测系统，该系统采用激光二极管激发联合多环超声探测器阵列实现血糖浓度检测，高丽丽利用调制脉冲激光器光声光谱技术对葡萄糖粉末和葡萄糖水溶液进行了检测，
以上研究大多是采用固定波长方式对样品激发产生光声
（10202102）自（20089019）国
(20132BBG70103），江西科技师范大学校级创新团以基金项目（2013CXTD001）和校级青年拔尖人才自然科学基金项目(2014QNBJRC004)资助
作者简介：任重，1981年生，江西科技师范大学光电子与通信重点实验室副教投
*通讯联系人e-mail：liuguodong93163.com
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