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概述
参数
- 颜色 / Colors : IR
应用
1. 光通信 2. 光纤传感器 3. 生物医学成像
特征
1. 波长1450 nm 2. 正向电流100 mA 3. 功率2 mW 4. 半强度角15度 5. 视角30度 6. 单IC配置 7. RoHS合规
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基于功率谱密度的近红外子带检测技术在体外与体内研究中用于无创血糖预测
无创 发光二极管 血糖 功率密度 近红外 光电容积描记法
糖尿病是一种广泛存在且严重的疾病,对无创检测的需求一直很高。为解决这一问题,本研究提出了一种基于功率谱密度的方法,用于确定近红外(NIR)光谱中与葡萄糖敏感相关的子波段。实验在体外条件下使用不同光学特性的仿体进行,发现1200-1300纳米和2100-2200纳米的光学波段适用于血糖测量。随后设计了一套基于光电容积脉搏波描记法(PPG)的低成本便携式光学系统,该系统配备六种不同近红外波长LED作为光源,以及铟镓砷光电二极管用于检测。通过该系统计算光学密度值,并将其作为多元线性回归分析的自变量。对24名已知健康受试者的血糖水平检测结果显示:根据克拉克误差网格分析,该光学系统的预测结果有近80%落在A区,20%落在B区。研究表明,这套操作简便、可持续监测且结构紧凑的光学系统具有良好应用前景。
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光电信息科学与工程实验方案
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. 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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