近红外透射法的葡萄糖水溶液的浓度测量和分析-论文.pdf

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1、生物医学工程研究２０１３，３２（３）：１５３～１５７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ近红外透射法的葡萄糖水溶液的浓度测量和分析郭川军（哈尔滨金融学院计算机系，哈尔滨１５００３０）摘要：葡萄糖浓度测量是无创检测人体血糖浓度的基础研究，具有重要的科学意义。本研究利用近红外光谱技术（ＮＩＲＳ）和回归定标方法相结合测定葡萄糖水溶液浓度。实验采用傅里叶光谱仪对葡萄糖溶液的近红外透射光谱进行采集，利用光谱数据建立回归模型，讨论偏最小二乘法（ＰＬＳ）校正模型中主因子数的确定方法，并对不同预处理方法对Ｐ

2、ＬＳ模型建立影响进行了研究。采用Ｓａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙ卷积平滑对溶液样品吸光度光谱进行预处理，通过交叉验证方法求取预测残差平方和（ＰＲＥＳＳ），葡萄糖溶液浓度预测值的最大相对误差限制在了８％以内。研究结果表明，近红外透射法用于葡萄糖水溶液浓度测量能够达到一定的测试精度，具有进一步的研究价值。关键词：近红外光谱；偏最小二乘；卷积平滑；交叉验证；预测残差平方和中图分类号：Ｒ３１８文献标识码：Ａ文章编号：１６７２６２７８（２０１３）０３０１５３０５ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧｌｕｃｏｓｅＳｏｌｕｔｉｏｎｗ

3、ｉｔｈＮｅａｒＩｎｆｒａｒｅｄＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙＧＵＯＣｈｕａｎｊｕｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ，ＨａｒｂｉｎＦｉｎａｎｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００３０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｇｌｕｃｏｓｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂｌｏｏｄｇｌｕｃｏｓｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｎｔｈｅｐ

4、ｒｅｓｅｎｔｓｔｕｄｙ，ＮｅａｒＩｎｆｒａｒｅｄＳｐｅｃｔｒｕｍ（ＮＩＲＳ）ａｎｄｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｇｌｕｃｏｓｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．ＴｈｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｇｌｕｃｏｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｄＩｎｆｒａｒｅｄＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄａｔａｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｏｆｄｅｔｅｒ

5、ｍｉｎｉｎｇｐａｒｔｉａｌｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓ（ＰＬＳ）ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｓｐｅｃｔｒａｌｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＤｕｒｉｎｇＰＬＳｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｕｓｉｎｇＳａｖｉｔｚｋｙ－ＧｏｌａｙａｎｄｔｈｅＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎＲｅｓｉｄｕａｌＥｒｒｏｒＳｕｍｏｆＳｑｕａｒｅｓ（ＰＲＥＳＳ），ｗｅａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｗｉｔｈｉｎ８％．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｔｈａｔＮＩＲＳｈａｓｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｔｈｅｍｅａｓｕ

6、ｒｅｍｅｎｔｏｆｇｌｕｃｏｓｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｏｆｂｌｏｏｄｇｌｕｃｏｓｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；Ｐａｒｔｉａｌｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓ；Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎｓｍｏｏｔｈｉｎｇ；Ｃｒｏｓｓ－ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ；ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＲｅｓｉｄｕａｌＥｒｒｏｒＳｕｍｏｆＳｑｕａｒｅｓ而，实际应用中有创取血仍是主流检测方法，这不仅１引言给病患带来痛苦和不便，而且难以克服检测耗时长，糖尿病是一种全球性的影响人类健康生活的疾操作复杂的缺点。采用近红

7、外光谱技术测量血糖浓病。目前医学界对此疾病没有根治的方法，只能通度，具有无创、快捷、精确、低廉的优点，对于开发无过适时监测病患血糖值采用对应的控制性疗法。然创血糖测量仪器具有良好的前景。国家自然科学基金资助项目（６１２０１０１７）；黑龙江省科技攻关项目（ＧＣ１２Ｃ１０８）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ＨＩＴ．ＮＳＲＩＦ．２０１３０１０）。Ｅｍａｉｌ：ｇｕｏｃｈｕａｎｊｕｎ８２＠１２６．ｃｏｍ１５４生物医学工程研究第３２卷在化学计量分析领域，国内外的研究人员都进子水作溶剂。电子称最大测量值２２０ｇ，精度±０．１行过相关的

8、研究。美国的Ｓｍａｌｌ研究团队［１］、日本ｍｇ。利用５００ｍｌ容量瓶配置母液，１００ｍｌ容量瓶配［２］置样品液，稀释过程取用母液的量筒精度为０．２ｍｌ。的ＫａｓｅｍｓｕｍｒａｎＳ研究团队等都争先在近红外光谱技术研究领域进行深入探索；国