基于光声原理的无创血糖测量及其实验研究

【摘要】：糖尿病是一种危害人类健康的疾病，其中血糖浓度检测是预防和治疗糖尿病的关键。光声测量法不仅可以克服现有的有创检测方法耗材多、给病人带来生理和心理疼痛的缺点，同时也是一种很有潜力的无创血糖检测手段。尽管无创血糖测量的研究已取得了相当的进展，但到目前为止，还未实现真正意义上的无创血糖检测。 本文根据光声原理对血糖的测试进行了基础研究。首先，根据近红外区域葡萄糖分子的吸收设计了一套基于光声原理的葡萄糖水溶液浓度的检测系统。它主要由激光器、光路、超声探头、放大器及示波器等设备组成。其次，确定激光器照射到葡萄糖溶液中，葡萄糖溶液产生声信号。然后，通过测量找到葡萄糖的吸收峰，确定波长1510nm、1890nm、2020nm为测量波长。再配置100-500mg/dl葡萄糖溶液，利用上述波长测量葡萄糖溶液的浓度，得出声信号幅值与葡萄糖溶液的浓度为非线性变化。最后根据最小二乘法分析、拟合测量结果，得到测量均方误差为6.202mg/dl。相比于近红外光谱测量的结果(5.4mg/dl)还有一定差距。 针对上述结果，分析实验系统、改进实验光路、提高超声探头的频率，利用锁相放大器去除噪声的干扰，提高了信噪比，为获得更好的实验数据提供基础。采用数据采集卡，实时导出数据，最后对实验数据进行分析处理，得到葡萄糖溶液的均方误差为3.93mg/dl，此结果好于近红外测量结果，进一步证实了光声测量血糖的可行性。