1000～2500 nm寬波段的葡萄糖吸收光譜的測量波長優選

摘要：采用近紅外光譜法無創測量人體血糖時,葡萄糖濃度變化引起的光強信號微弱,為了實現目標測量精度,需要選擇適宜的測量波長使葡萄糖引起的吸收信號水平強于噪聲信號水平.本文提出了基于最佳光程長的測量波長選擇原則,可在測量靈敏度最大的條件下,評價葡萄糖吸收光譜的測量是否可行.以葡萄糖在水溶液中的測量為例,基于最佳光程長理論,對1 000~2 500 nm的每個波長均進行光程優化,以1 mmol/L的檢測濃度為目標,篩選了可行的測量波段.結果表明,即使在最佳光程長下檢測,該檢測目標對測量光譜的重復性信噪比要求也非常高,當SNR達到10 000∶1時,僅有4個波段滿足要求,分別是：1 000~1 160 nm,1 375~1 420 nm,1 590~1 640 nm和1 870~1 910 nm.其中短波長波段1 000~1 160 nm對光譜信噪比的要求最低,且最佳光程長最長,皮膚穿透深度最大,顯示了較好的應用前景.這一結果對皮膚中的葡萄糖測量的波長選擇有較好的參考價值.此外,本文所提出的波長選擇方法也同樣適用于采用吸收光譜法對其他物質成分的測量.