基于浮动基准点无创血糖检测系统长期稳定性实验的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘

2、。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近红外光谱无创血糖测量方法是目前较有前景的一种人体无创血糖的检测方法。论文应用浮动基准理论搭建了近红外血糖测量系统，通过分析各因素对浮动基准点存在位置的影响，确定各个波长处浮动基准点的检测位置，并对所搭建的系统光路系统进行标定，对光源，电路模块和数据采集模块进行性能评价和系统整体评价，设计相关实验，初步验证和探索出一套基于浮动基准点的血糖预测系统的评价方案。论文的主要研究内容包括以下几个方面：论文首先通过蒙特卡罗模拟研究浮动基准点的存在特性，在波长范围为1200nm-1700nm，葡萄糖浓

3、度分别为50mg/dL，100mg/dL，150mg/dL时，浓度为5%的intralipid皮肤模拟溶液中进行模拟，确定5%的intralipid溶液中浮动基准点的存在位置变化情况，根据模拟结果进行环形光纤探头的设计。根据AOTF分光原理和几何光学原理对系统进行整体设计，应用正交偏振法，消除掺杂0级光的影响。在电路系统的设计中，根据近红外光谱特性，选择光电检测器和运算放大器，并通过LABVIEW数据采集模块完成数据采集工作。在系统评价阶段首先验证AOTF晶体对于输入频率有很好的敏感性和稳定性，用傅立叶光谱仪对晶体衍射波长与驱动频率的关系进行标定，并用海洋光学光谱仪验证标定结果，验证结果与标定

4、结果的平均偏差为6.1nm，属于晶体衍射波长的波动范围。在暗背景的条件下，采集4000个数据点评价数据采集卡的稳定性，变异系数为7.0847E-06，满足实验要求。采集暗背景，评价光电转换器输出电压的稳定性，在开机两小时之后的120分钟内测量路和参考路漂移分别为2.3%和1.1%，并分析检测器的输出电压随驱动器的电源电压变化的影响。在系统整体信噪比评价过程中，采集标准反射物漫反射信息，分析系统短期信噪比和长期信噪比。6分钟内参考路和测量路的短期变异系数均别为0.0004左右。8小时内参考路和测量路的长期变异系数均为0.012左右。设计离体实验，将糖量为100mg/dL到2000mg/dL5%的

5、intralipid溶液作为人体组织血液的模拟溶液，应用浮动基准点光谱修正方法对光谱进行修正。用偏最小二乘法进行数据建模，模型中RMSEP和RMSEC分别为95.4225mg/dL和85.5487mg/dL，相关系数R为0.9889，并用所建模型预测糖浓度，评价系统的可用性。通过对系统的评价数据可知，系统在开机两小时以后稳定性达到最佳状态，超过八小时以后系统漂移较大，选择性的分析特定时间段产生的数据对于今后无创血糖的研究有较为重要的意义。关键词：近红外光谱浮动基准点无创血糖检测蒙特卡罗模拟长期稳定性ABSTRACTThenon-invasivebloodglucosemeasurementme

6、thodbasedonnear-infraredspectrumisoneofthemostpromisingnon-invasivebloodglucosedetectionmethodatmoment.Inthispaper,weconstructedanearinfraredglucosemeasurementsystembasedonFloatingreferencetheory.Byanalyzingthecharacteristicsofthefloatingreferencepointexistenceposition,wedeterminedthedetectionpositi

7、onatallwavelengths.Thenweevaluatedeverymoduleofthesystemonebyoneandevaluatedofthesystemasawhole.Atlast,weexploredasetofpossibleoptionsofthebloodglucosepredictionsystemwhichisbasedonthefloatingtheoryre