近红外光谱技术具有分析速度快、精度高、操作方便、不消耗试剂、无创(无损)、成本低等特点,目前广泛应用于生物医学领域。人体内多组分的无创检测是近红外光谱技术在生物医学领域的主要研究方向之一。人体血液中的葡萄糖浓度是衡量人体生理健康的重要指标之一。失衡的血糖浓度会直接危及人的生命,因此血糖浓度的无创检测有着重大的意义。本文就以近红外光谱无创血糖检测为对象展开研究。 首先,本文根据近红外光谱的基础理论,采用漫反射的检测方式,以人体前臂手腕为检测部位,在1300—1850nm波长范围内进行无创血糖检测基础性问题研究。建立了无创血糖检测校正模型和方法流程。利用模块化的设计思想,建立了近红外无创血糖检测系统框架。 其次,建立了光在生物组织中传播的Monte Carlo模型,对三层平行皮肤组织进行建模,得到了光子总能量的分布规律,径向分辨的漫反射率R(r)随半径r、角向分辨的漫反射率R(α)随光出射角α的变化规律曲线,光通量F(rz)随组织厚度z和半径r的变化规律曲面。其分析结果0.05cm≤d≤0.1cm和β≥18°用于指导光纤探头的设计。 最后,以HP-2000-LL卤钨灯为光源,用石英光纤导光,选择NIR256微型光栅光谱仪采集光谱,并根据Monte Carlo的模拟结果设计了光纤探头,设计了无创血糖检测的硬件系统结构。 本文研究的无创血糖检测技术的最终目的是开发适合家庭使用的微型化、便携式无创血糖检测仪,它也是近红外光谱分析技术在生物医学领域研究的重要方向。