基于二维相关中红外光谱技术的无创血糖检测特异性研究.pdf

第32卷,第6期光谱学与光谱分析 ,,pp15071511
2012 年 6 月 SpectroscopyandSpectralAnalysis June,2012
基于二维相关中红外光谱技术的无创血糖检测特异性研究
张雯1,曹玉珍1,刘蓉2,徐可欣2
1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
摘要葡萄糖的特异性是实现血糖浓度检测的前提,也是论证一种血糖检测方法可行性的基础。二维相
关光谱技术以其高分辨率和便捷的时序规则(Noda规则)两大优势被广泛地应用在分子间(内)反应、物质相
变以及物质信息提取等研究领域。旨在应用二维相关光谱技术验证中红外光谱法无创血糖检测技术的葡萄
糖特异性,首先通过分析各种离体溶液样本的二维相关光谱证明方法的理论可行性,然后开展了人体手指
的中红外 ATR光谱采集实验,参考OGTT方法调节实验过程中人体的血糖水平,并运用二维相关光谱技术
验证所得人体光谱中的葡萄糖特征信息,从而论证中红外光谱无创血糖检测技术的可行性。
关键词无创;中红外;葡萄糖;特异性;二维相关光谱
中图分类号:N3 文献标识码:A 犇犗犐:.10000593(2012)06150705
体两部分,首先通过离体实验验证利用二维相关光谱技术证
引言明葡萄糖特征信息的理论可行性,然后利用二维同步和异步
相关谱图证明人体 ATR 光谱中确实存在葡萄糖的特征信
糖尿病是患病人数增长最快的疾病之一。糖尿病及其并息,从根本上论证中红外无创血糖检测技术的可行性。
发症严重威胁着人类的身心健康,并给社会带来了巨大的经
济负担。严格的血糖控制是治疗糖尿病的关键,频繁而精确 1 理论基础
的血糖浓度监测对管理胰岛素给药量、控制血糖水平至关重
要[14]。二维相关光谱的概念最早是由 Noda于1986年提出的,
光学无创血糖检测技术是目前世界范围内的研究热点之并在1993年对原有的理论进行了改进,发展成为广义二维
一,中红外光谱法以其理论简洁明了、吸收峰显著、信息便相关光谱技术[8]。此后,二维相关光谱技术被广泛应用到了
于提取等优点成为极具潜力的一种血糖检测方法。葡萄糖的拉曼、X射线、荧光、红外以及紫外等光谱分析中。
特征吸收是实现光谱法血糖浓度检测的前提,而要论证一种在光谱测量的过程中,对研究系统施加一种特定的外部
血糖检测方法的可行性,首先要证明该方法的光谱信号中包扰动,诱发系统成分状态、结构、背景环境的变化,从而引
含葡萄糖的特征信息。目前,证明葡萄糖的特征信息存在一起测量光谱的变化,这种由外部扰动诱发的光谱变化称作动
般通过寻找一维光谱信号中葡萄糖的吸收峰来实现[36],但态光谱。对获得的一系列动态光谱进行相关计算,即可得到
对于人体这样的复杂系统,由于背景复杂且血糖信息极其微二维相关光谱[9]。
弱[7],一些葡萄糖的吸收峰强度很小且谱峰存在偏移,在一二维相关光谱包括同步谱和异步谱,同步谱强度表示在
维光谱信号中很难鉴别。另外,由于多种组织成分可能存在两个不同光学变量下测得的光谱强度的相似或一致性