近红外吸收光谱法测定葡萄糖浓度

图1:测量吸光度的实验装置，包括用于照明的光纤、iDus InGaAs du490a -1,7探测器和光谱仪。

血液中葡萄糖浓度的体内监测是一个巨大的挑战。设备的开发是糖尿病患者诊断和治疗的努力，通过频繁的血糖测量来实现最佳的代谢控制。由于糖尿病患者数量增加，70%以上生活在低收入和中等收入国家，非侵入性和简单的血糖检测越来越重要。¹有前景的方法是近红外区域(NIR)的研究。根据光照波长的不同，光在生物组织中的有效穿透深度为60µm ~ 3 mm。在(1.2 - 2.5)μ m波长范围内，葡萄糖的吸光度最显著。许多研究小组集中在这一光谱区域的光谱研究和葡萄糖的拉曼散射响应研究。在学生项目中，我们越来越关注光谱区域(0.8 - 1.4)µm，因为最大的穿透深度是在生物组织的“光学窗口”内。对于较低波长的吸收脱氧血红蛋白，氧合血红蛋白²因此，当黑色素变得重要时，而对于更长的波长，水分吸收的影响越来越大。^3.较高的穿透深度的优势是以下研究的关键特征，并权衡了较不显著的葡萄糖吸收。

图2:背景校正后的蒸馏水和高浓度葡萄糖溶液曝光时间为10毫秒的透射数据。

对于蒸馏水相对于葡萄糖溶液的可比测量，我们使用卤素照明源，和一个iDus du490a -1,7 InGaAs检测器从和或技术。我们自行设计的光谱仪(图1)，光谱分辨率为0.33 nm。制备了高浓度葡萄糖溶液作为模型体⁴C = 4.4 mol/l。调查体积约0.6 cm^3.。

晶格被安装在一个旋转平台上，以检测探测器的活性区域上的分离光谱区域。此外，为了避免二阶效应，在光路中加入了850 nm长通滤波器。在曝光时间为10 ms时，传输数据显示葡萄糖的影响很小(图2)。

水与4.4 mol/l葡萄糖溶液光谱的差异分析显示出显著的偏差(图3)。图3中的峰值(用虚线标出)和零线增加的区域可以归因于体积置换效应，因为较高的葡萄糖分数会导致水的减少。作为葡萄糖浓度的清晰测量，可以考虑在1000 nm和1100 nm之间零线以下的区域。在这里，葡萄糖在水中的透射率高于在水中的透射率(图3中的箭头)。

图3:水光谱和4.4 mol/l葡萄糖溶液的光谱偏差。虚线表示水的体积-位移峰，箭头表示葡萄糖在0。8µm和1.4µm。

在穿透深度达3毫米的组织“光学窗口”光谱范围内，1.0 μ m和1.1 μ m之间区域的精确分析可用于体内葡萄糖浓度监测。

文学

1.IDF，糖尿病图谱，第四版，世界卫生组织，更新15-3-2012。

2.氧和脱氧血红蛋白的摩尔消光系数由Scott Prahl编制。URL: http://omlc.ogi.edu/spectra/hemoglobin

3.2 .杨志刚，杨志刚，杨志刚，水在200 nm ~ 200 μ m波长范围内的光学常数。Opt. 12,555 -563, 1973。

4.与Uwe Netz博士合作，柏林激光和医学技术(LMTB)。

联系

Ingeborg Beckers教授
博思应用科学大学
Seestr。64
13347年柏林

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电子邮件:beckers@beuth-hochschule.de