穆勒橢偏儀於人體指尖之非侵入性血糖濃度和糖化血色素(HbA1c)之測量研究

本計畫提出一種新的非侵入式方法，通過擷取光學參數，如（1）光學旋轉角度，（2）去極化指數（3）平均吸收度，可檢測人體指尖上的血糖濃度和糖化血色素（HbA1c)。這些參數可以通過史托克-穆勒方法來求得，包括偏微分穆勒矩陣和史托克極性測量。在此計畫中，雷射穿過手指尖組織和毛細血管，由接收器感測從指尖反射的光強度。此輸出光通過新的非侵入式偏光儀求得指尖的穆勒矩陣。最後，透過演算法對血糖濃度和糖化血色素進行非侵入式量測。對於所提出光學系統，即雙旋轉器史托克-穆勒偏光測量系統，利用兩個旋轉器產生不同的極化狀態。由指尖的實驗結果顯示，光學旋轉角隨血糖濃度增加呈線性增加，而去極化指數隨血糖濃度的增加呈線性下降。此外，初步設計的利用穆勒矩陣量測平均吸收度的實驗已經經過驗證，這是用非侵入式方法量測糖化血色素的重要一步。因此，此實驗結果可以證明新方法和演算法的可行性。根據實驗結果，利用光學旋轉、去極化指數和平均吸收率可估計血糖濃度及糖化血色素，本研究將應用蒙地卡羅模擬光行走路徑。在模擬中，應用了兩種不同的模型，如瑞利散射模型和 Mie 散射模型。因此，ie 散射模型。因此，血糖濃度和糖化血色素將可同時且準確地量測。系統測量血糖濃度在25-500mg/dL範圍內，最小可量測約為25mg/dL，此證實了我們實驗室目前開發的非侵入式血糖技術的可行性。新的系統不僅測量血糖濃度，而且同時測量糖化血色素的百分比。糖化血色素百分比的動態範圍將設計為高達 3-15%（40-384 mg/dL）。據我們所知，本研究中提出的演算法是首次設計穆勒矩陣做為非侵入式糖化血色素量測的新研究。這種非侵入式光學系統可以同時檢測血糖濃度和糖化血色素，而受試者無需扎針。