研究目的
为解决无创血糖测量问题，提出一种基于功率谱密度的方法来确定近红外光谱中与葡萄糖敏感的子频段，并设计了一种低成本、便携式的光学系统进行预测。
研究成果
功率谱密度法确定1200-1300纳米和2100-2200纳米为葡萄糖检测的可行子波段。自主研发的光学系统采用1200和1300纳米波长，在克拉克误差网格A区实现了79.17%的预测结果，表明其可作为无创血糖监测的有效工具。未来研究可加入自适应运动伪影滤波器以增强鲁棒性。
研究不足
该研究仅限于体外条件下进行子带测定以及仅在健康受试者中进行体内测试；潜在的运动伪影和温度变化可能影响结果；该系统可能需要个体校准；未在糖尿病患者或不同生理条件下进行测试。
1：实验设计与方法选择：
研究分为两部分：通过功率谱密度分析确定葡萄糖特征子频带的体外实验，以及采用自主设计的基于PPG的光学系统进行血糖预测的体内实验。方法包括透射光谱测量、滤波预处理、信号分割、功率谱密度计算、相关性分析和多元线性回归。
2：样本选择与数据来源：
体外实验：使用脂肪乳剂溶液和黑色印度墨水制备不同散射系数的组织仿体，葡萄糖浓度范围0-1000 mg/dl；体内实验：24名健康志愿者（20男4女，平均年龄30±9.72岁），以常规血糖仪测量值作为参考标准。
3：72岁），以常规血糖仪测量值作为参考标准。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：近红外分光光度计（NIRQuest512，美国海洋光学）、LED光源（LED1070L等7种型号，美国Thorlabs）、铟镓砷光电二极管（SD039-151-011，美国API）、步进电机、滤波器（高通/陷波/低通）、运算放大器、模数转换器（USB6210，美国国家仪器）、Labview 2016软件、脂肪乳剂溶液（ClinOleic 20%）、黑色印度墨水（Higgins）、常规血糖仪（GlucoDr AGM 2200，韩国Allmedicus）。
4：实验流程与操作规范：
体外实验：测量仿体透射光谱，经移动平均和基线去除滤波预处理，采用汉宁窗分割为100nm子频带，运用Welch法计算功率谱密度并进行相关性分析；体内实验：通过自主设计光学系统依次用LED照射指尖，每LED记录10秒PPG信号，经Savitzky-Golay和基线去除滤波预处理后检测峰谷值，计算光学吸收差值并进行多元线性回归分析。
5：数据分析方法：
子频带功率与葡萄糖浓度的相关性分析，采用逐步法多元线性回归从光密度值预测血糖水平，通过Clarke误差网格评估性能表现。
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NIR spectrophotometer
NIRQuest512
Ocean Optics
Measure transmission spectrums in the NIR range for in-vitro studies.
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InGaAs photodiode
SD039-151-011
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Detector for capturing light signals in the optical system.
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Nat. Inst.
Convert analog signals to digital for recording and analysis.
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Glucometer
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Allmedicus
Reference device for measuring blood glucose levels in volunteers.
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ClinOleic 20%
Scattering agent in tissue phantoms for in-vitro studies.
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Higgins
Absorber agent in tissue phantoms for in-vitro studies.
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