房水糖浓度检测的双波长弱相干干涉差分吸收方法研究

近年来，我国糖尿病发病率迅速增长，糖尿病已经成为严重威胁我国人民健康的慢性疾病之一。在糖尿病治疗过程之中，自我血糖浓度检测的作用越来越明显重要。目前主要的血糖检测手段依赖于提取血液样本，这种有损的测量方式不仅会给患者带来疼痛和紧张，而且还存在伤口感染的几率。有效的无损测量的方法的研究一直是研究热点。.在该项目中，我们提出一种基于双波长光学相干层析技术无损测量血糖浓度的方法。利用前房水中葡萄糖浓度与血液中的葡萄糖浓度有一个固定的比例关系，通过测量房水的葡萄糖浓度值，可以间接推断出血液中葡萄糖浓度的大小。采用双波长差分吸收测量技术并结合光学相干层析技术，通过分析虹膜双波长干涉信号强度变化的大小，我们可以高精确测量出房水中葡萄糖浓度，本方法在血糖浓度检测中可能有较好的应用前景。

糖尿病患者的血糖自我检测非常重要。目前被市场认可的葡萄糖浓度测量方式都是有损的测量方式。这些有损的方法都需要从人体中提取血液样本进行测量对应的血糖浓度。这种有损测量的方法不仅会给患者带来疼痛和紧张，而且还带来了在伤口处感染的机会。因此，无损的方法被认为是非常吸引人的替代方式。在无损测量领域，许多小组已经进行了超过30年的研究工作，并且提出了很多可能的实现方法。但是由于生物介质的复杂性，目前仍没有一种方法能实现临床上的应用。实验证实房水中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度具有相关性并且有一个最小5分钟的延迟。而且由于房水是一种光学透明的含有葡萄糖的体液，因此房水被认为是一种非常好的替代品去分析血糖浓度。.本项目执行期间，我们提出并发展了一种基于快速扫描延迟线的双波长OCT差分吸收测量房水中葡萄糖浓度的方法。利用光学低相干干涉技术（LCI）来有选择地获取吸收信息。在葡萄糖吸收谱中，我们通过吸收系数的不同，选择了两个光源。一个位于葡萄糖的吸收峰内（1600nm），另一个位于吸收峰外（1310nm），二者用于差分吸收测量。两路光的强度比值取决于在房水中的葡萄糖浓度，通过已知的吸收截面差和实验数据，就可以计算出房水的平均葡萄糖浓度。实验中我们引入快速扫描延迟线作为光学相干探测系统的参考臂。快速扫描延迟线的相比之前使用的步进电机驱动反射镜作为参考臂，缩短了测量时间，减小因为测量时间过长引入的噪声；同时，方便调节系统的色散，消除色散不匹配引入的测量误差。进一步的我们搭建了基于快速扫描延迟线的双波长OCT差分吸收测量房水中葡萄糖浓度系统，在系统验证实验中，通过测量眼睛模型，我们得到的系统分辨率为26.8mg/dL，其中浓度C与-lnR的线性相关系数为0.99；在猪眼实验中，我们得到的分辨率是69.6 mg/dL，并且浓度C与-lnR呈现较好的线性相关性，这与理论推导完全一致。总之，小组顺利完成了项目既定的科研任务，共发表SCI论文15篇，形成实验装置两套，OCT仪器一台，为后续的工作推进打下了坚实的基础。