第31卷第7期 2011年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
动态光谱的单拍提取
Vol.31,No.7pp1857-1861
July,2011
颖2·
李刚"，熊婵，王慧泉"，林凌，张宝菊"，佟
300072
1.天律大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天准 2，天津师范大学物理与电子信息学院，天津300387
摘要为了提高动态光谱（(dynamicspectrum，DS)数据处理方法的效率与精度，采用单拍提取技术，即对所采集全部波长对应的光电容积脉搏波（photoelectricplethysmography，PPG）叠加平均所得到的全波段
度的差分值，进而得到单拍DS；然后根据3s准则，别除其中含有粗大误差的单拍DS，对剩余单拍DS进行叠加平均，作为最终输出的DS。测量10名志愿者的数据，与频域提取法的处理结果进行对比：同一个体同一手指DS相关系数离差平方和由0.006775改善到0.0003840；同一个体不同手指DS相关系数离差平方和由0.01393改养到0.002205，面不同个体DS之间的差异性有明显增加。结果表明，单拍提取技术可以更快地得到高质量的DS数据，加速了DS进人实际应用的进程。
关键词动态光谱(DS)；单拍提取；光电容积脉搏波(PPG)；精度；血液成分无创检测
中图分类号：TH744.4
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn, 10000593(2011)07-1857-05
信息的困难，又提高了光谱精度和降低了对系统的要求，因而取得了一系列引人注月的进展。但该方法存在速度慢、容易受到异常脉搏和其他于扰的间题。为此，本文提出了一种
近年来采用近红外光谱技术操索血成分无创检测取得了一系列重要的进展(14)，国内学者陈星且对该方法进行了深人的研究[5]，详细地论述了其现状、应用的可行性和存在的困难，但仅限于理论分析，没有其体实验数据的支持。日本学者Yamakoshi等设计了脉搏血糖仪L6.，采用150W卤素光源，最小噪光时间20μs、最大光谱速率1800spectra/s 的InGaAs阵列光电探测器和光谱范围在900～1700nm、分辨率高于8nm的分光计组成测试系统，采集了27名志愿者的（GTT(口服葡萄糖耐量试验）透射光谱数据，获得了在80 ～220mg·L-"血糖范制内，标准偏差为22mg·L-"的实验结果；该脉搏血糖仪虽然采用了很高性能的实验设备，所取得的结果并不够理想，其原因在于所选择的提取光谱信息的方法存在不足[8)。作者所在课题组于2004年提出的DS理论，从原理上消除了个体差异和测量条件对光谱检测的影响，并在光谱提取、信号采集与处理、临床试验和模型建立与验证等方面取得了一系列的成果["]。在迄今为止的研究中所采用的DS频域提取法，既避免了时域提取动脉血液光诺
收稿日期：2010-06-17，修订日期：2010-09-10
单拍提取的方法，可弥补频域提取法的缺陷，显著地改善DS 提取的效率和精度。
DS原理与频域提取
用近红外和可见光照射指尖部位可获得含有脉动动脉血液信息的PPG。理论上可以证明，透射光强的变化仅仅和脉动动脉血的充和收缩有关，而对不同波长光的吸光度差异则会反映在对应波长的PPG的幅值上。因此，DS可以消除角质层、皮下脂肪、静脉及其血液等容(体)积不变的组分对测量脉动动脉血光谱的影响。各个波长光电容积脉搏波取对数后，其峰值即为组成DS的吸光度幅值。
DS的单拍提取 2
2.1DS单拍提取的原理
根据DS的理论，频域提取法比直接提取时域信号蜂峰
基金项目：国家自然科学基金项目(30973964)，天津市应用基础及前沿技术研究计划(10JCYBJC00400)和天津市应用基础及前沿技术研究
计划项甘(11JCZDJC17100)资助
作者简介：李，1959年生，天津大学精仪学院教授
，通讯联系人
万方数据
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