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多种光谱法检测尿液成分的理论与实验研究

刘伟玲  
【摘要】:光谱技术具有高效、快速、无试剂和低成本的特点,正在成为临床分析领域的重要技术手段。用光谱的方法实现尿液成分浓度的定量分析,对临床生物医学检测具有重要意义。尿液中包含多种成分,尿液成分的变化不仅能反映泌尿生殖系统的病变,而且与很多全身性疾病相关。本文将近红外、中红外及拉曼光谱法用于尿液中重要成分的定量检测,对三种光谱方法进行了最佳测量预测条件的分析,实现了用光谱法分析尿液样品中重要成分含量。 论文的主要研究内容为: 1.采用近红外、中红外及拉曼光谱法,进行了系统性的尿液光谱检测理论与实验研究。将三种光谱法对尿液成分检测的优势进行了综合利用,实现了尿液主要成分的光谱特性研究及定量分析。研究得出近红外、中红外及拉曼光谱的吸收峰重叠不同,并且主要成分化学键在不同光谱区间的吸收强度不同。实验表明,对于尿液中的白蛋白测量,中红外光谱法优于近红外光谱法;而对葡萄糖测量,近红外光谱法优于中红外。 2.提出了尿液中葡萄糖及白蛋白测量的最佳条件。其中,近红外光谱法测量葡萄糖及白蛋白可采用1mm光程长,葡萄糖及白蛋白的建模区间分别为4400~4700cm~(-1)及4250-4850cm~(-1),光谱采用遗传算法进行波长优选后,采用偏最小二乘法建模,模型的预测精度分别为20.61mg/dL和20.95mg/dL。中红外光谱法采用ATR测量,葡萄糖及白蛋白的建模区间分别为1200-950cm~(-1)及1400-1700cm~(-1),光谱采用遗传算法进行波长优选后,采用偏最小二乘法建模,模型的预测精度分别为28.57mg/dL及17.89mg/dL。葡萄糖、白蛋白的近红外光谱及中红外光谱的建模精度均达到临床应用水平。 3.提出尿液成分检测采取近红外与中红外光谱联用的应用化设计,并进行了初步的实验。设计综合应用这两种光谱法的特征信息,针对尿液中葡萄糖及白蛋白分子的吸收谱带特征及分布,考虑了尿液中如尿素及血红蛋白等其它干扰因素的影响,确定了最佳的模型区间。将中红外ATR-IR-Fiber系统及AOTF近红外光纤测量系统联用,分别测量尿液中的白蛋白和葡萄糖,以达到最佳的测量效果。


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