● 摘要
糖尿病及其并发症已成为严重威胁人类健康甚至生命安全的全球性疑难杂症。为了克服目前大多数血糖浓度检测方法具有有创、易交叉感染、不易实现连续监测等缺陷，血糖无创检测方法的研究成为国内外医学检测领域的热点。 本文开展了基于近红外光谱分析技术的人体血糖浓度无创检测方法的研究和小型化血糖无创检测系统的研制；此外，本文还对自行设计并开发的近红外光谱采集与处理软件系统作了详细的阐述。 近红外光谱采集与处理软件系统主要是针对目前市场上光谱学软件不仅将仪器控制功能与化学计量学软件功能分开，而且价格十分昂贵的缺陷而开发设计的，主要包括采集模块与处理模块两部分。前者主要是对光谱仪进行操作，实现在各种参数设置下的光谱采集、谱图显示以及文件位图管理操作等功能；后者基于化学计量学原理，采用混合编程技术，实现了光谱预处理、校正模型的建立以及未知样品的预测等功能。整个软件系统的设计开发为后续研究奠定了基础。 本文采用了偏稳健M回归方法有效地解决了人体血糖浓度检测研究过程中由于探测器效率、温度等测量条件变化等原因引起的光谱奇异值影响模型稳健性的问题，在对已有光谱实验数据进行处理后，该方法的预测精度明显比传统的偏最小二乘回归高，说明该方法更适合复杂样品建模，对于人体血糖浓度近红外无创检测研究具有应用价值。 人体血糖检测系统采用模块化设计，实现了光机电算一体化功能。血糖检测系统主要由先进的微型光栅光谱仪（NIR QUEST256-2.5）、HL-2000-HP光源、漫反射光纤和嵌入式系统等组成。嵌入式系统主要采用DSP TMS320F2812微处理器，实现了对光谱仪的控制功能以及光谱数据处理与血糖值显示等功能，从而脱离上位机实现独立操作。该检测系统的响应时间为4s，重复性精度为±0.79 mmol/L，可实现血糖的无创、连续、快速检测。此外，整个血糖检测系统体积较小、操作方便。