通过NIR吸光度光谱法测量葡萄糖浓度

图1：用于吸光度测量的实验设置，其中包含用于照明的光纤，IDUS INGAAS DU490A-1,7检测器和光谱仪。

体内对血液中葡萄糖浓度的监测是一个巨大的挑战。设备的开发是通过频繁的血糖测量来诊断和治疗糖尿病患者的诊断和治疗。由于糖尿病患者的数量增加，超过70％的人居住在低收入国家和中等收入国家，因此对葡萄糖的无创和简单感知的重要性越来越重要。¹有希望的方法是在近红外地区（NIR）进行的调查。根据照明波长，在生物组织中的有效穿透深度为60 µm至3 mm。对于（1.2 - 2.5）之间的波长，葡萄糖吸光度最为重要。许多小组将研究重点放在该光谱区域和葡萄糖的拉曼散射反应上。在学生项目中，我们将对光谱区域的关注从（0.8 - 1.4）µm越来越多，因为在生物组织的“光学窗口”中可以使用最大的渗透深度。对于较低的波长，脱氧血红蛋白的吸收，催产蛋白²因此，随着黑色素变得显着，而对于较大的波长，吸水的影响会增加。³较高的渗透深度的优点是进行以下研究的关键特征，而葡萄糖吸收较少的折衷方案。

图2：蒸馏水和高浓缩葡萄糖溶液的背景校正传播数据，暴露时间为10 ms。

对于与水中溶液的葡萄糖相关的蒸馏水的可比较测量，我们使用卤素照明来源和IDUS DU490A-1,7 INGAAS检测器来自Andor Technology。一个光谱仪，我们由自己设计（图1），并达到了0.33 nm的光谱分辨率。作为幻影高浓缩葡萄糖溶液⁴C = 4.4 mol/l。调查量约为0.6厘米³。

将晶格安装在旋转阶段，以检测检测器活跃区域上的单独光谱区域。此外，要避免二阶效应850 nm长的通滤波器在光学路径中纳入。暴露时间为10 ms传输数据仅显示葡萄糖的影响很小（图2）。

水与4.4 mol/L葡萄糖溶液之间的差异分析显示出明显的偏差（图3）。图3中的峰在虚线和增加零线的区域标记的峰值可以归因于体积位移效应，因为较高的葡萄糖分数会导致水量减少。作为葡萄糖浓度的明确度量，可以考虑到1000 nm和1100 nm之间的零线。在这里，水中的葡萄糖的变速箱高于水（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。虚线标记峰值表示水的体积分位，而箭头显示了NIR区域中葡萄糖在0. 8 µm和1.4 µm之间的显着贡献。

在渗透深度高达3 mm的组织“光学窗口”的光谱范围内，可以使用1.0 µm和1.1 µm之间的区域进行准确的分析，以用于葡萄糖浓度的体内监测。

文学

1. IDF，糖尿病图集，第四版，世界卫生组织，更新15-3-2012。

2.斯科特·普拉尔（Scott Prahl）编译的氧和脱氧血红蛋白的摩尔灭绝系数。URL：http：//omlc.ogi.edu/spectra/hemoglobin

3. G. M. Hale和M. R. Querry，200 nm至200 µm波长区域的水的光学常数，应用。Opt。，12，555-563，1973。

4.与Uwe Netz博士，激光和医学技术柏林（LMTB）合作。

接触

Ingeborg Beckers博士教授
蜜布应用科学大学
Seestr。64
13347柏林

电话：++ 49-30-45043912
电子邮件：beckers@beuth-hochschule.de