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研究生: 陳建安
Jian-an Chen
論文名稱: 基於以白光LED之葡萄糖試紙反射光譜與濃度關係之研究
Study on the Correlation between the Spectral Reflectance of Glucose Test Strip and the Glucose Concentration Using the White LED Light Source
指導教授: 柯正浩
Cheng-hao Ko
口試委員: 徐勝均
Sheng-chun Hsu
沈志霖
Jr-lin Shen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 125
中文關鍵詞: 微型光譜儀光譜反射率背景雜訊尿液檢測
外文關鍵詞: micro-spectrometer, spectral reflectance, background noise, urine testing
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  • 隨著科技的日益進步,糖尿病發生和盛行的機率也逐漸提升。傳統的尿液試紙檢測方法是用比色法,藉由與標準比色板對照觀察顏色來判定是否尿中有糖。但是這個方式有許多缺點,像是在光線不足下顏色可能判別會有誤差、每個人對於顏色的判別不大相同以及耗時等缺點。本論文主要是希望找出一個反射率對濃度的關係曲線,使得我們可以從反射率推得葡萄糖濃度,也可以由濃度反推回來找到對應的反射率範圍。波長大約在400 nm到800 nm之間為白光LED的發光強度的波形,而在波長小於400 nm以及波長大於800 nm的波長範都沒有接收到發光源。所以照理說這範圍的訊號應該都為零。但是在光譜圖上卻會看到有大約500 counts的訊號產生,這就是所謂的背景雜訊。這不是本來應該出現的訊號,所以必須把它去除使得數據分析得以精確。實驗所求得的低、中、高三區濃度的誤差分別是13.38% (±6.69%)、17.82% (±8.91%)、11.65% (±5.825%),都在美國食品藥物監督管理局(FDA)血糖儀量測的誤差標準±10%之內。


    With increasing technological advances, the probability of the occurrence and prevalence of diabetes has been gradually improved. The traditional method of assay of urine test strips is colorimetry, using the standard colorimetric cards to determine whether there is urine glucose or not. However, this way has many shortcomings, such as in low-light color discrimination may be errors, everyone is quite different in color discrimination, time-consuming and other shortcomings. This thesis is to find out a reflectivity concentration curve, so we can inferred the glucose concentration from the reflectance, but also by the concentration of anti-push back to find the corresponding reflectivity. Wavelength between about 400 nm to 800 nm is the white LED luminous intensity waveform. However, the wavelength shorter than 400 nm and a wavelength greater than 800 nm wavelength range do not receive a light source. So fair to say that the signals in this range should are zero. However, the spectra will see about 500 counts in the signal generator, which is the so-called background noise. This is not supposed to be the signal, so it must remove the data analysis to be accurate. Experiments obtained low, middle and high concentration error is 13.38% (±6.69%), 17.82% (±8.91%), 11.65% (±5.825%) are ±10% within the error standard blood glucose meter measurements in the U.S. Food and Drug Administration (FDA).

    致謝 摘要 Abstract 目錄 圖目錄 表目錄 第一章 序論 1.1 研究背景 1.2 研究目的 1.3 本文架構 第二章 基本理論 2.1 光譜理論及其發展歷史 2.1.1 光譜的分類 2.1.2 光譜分析的基本類型 2.2 光譜儀工作原理和基本組成 2.2.1 光譜儀的種類 2.3 LED發展歷史 2.3.1 LED簡介 2.3.2 LED發光原理 2.4 背景雜訊濾除 第三章 系統架構 3.1 微型光譜儀 3.1.1 光譜儀器說明 3.1.2 光譜儀量測架 3.2 程式介紹 3.3 西門子多項尿液檢測試紙條 3.3.1 尿糖正常值範圍說明 3.4 實驗溶液配置說明 第四章 實驗設計 4.1 基線漂移校正 4.2 反射光譜分析法 4.3 各濃度反應時間計算 4.4 實驗流程 第五章 實驗結果與探討 5.1 各濃度反應時間 5.1.1 實驗數據有無SG平滑處理之比較 5.1.2 實驗數據經過基線漂移消除 5.1.3 實驗數據經過基線漂移消除且SG平滑處理 5.2 實驗誤差 5.2.1 儀器誤差(光譜儀和白光LED誤差) 5.2.2 各濃度原始數據的誤差(尚未去除較大誤差資料) 5.2.3 各濃度誤差-處理後資料(已去除較大誤差資料) 5.2.4 低中高三區濃度誤差 5.3 濃度-反射率曲線圖 第六章 實驗結論與未來展望 6.1 實驗結論 第七章 未來展望 參考文獻

    [1] 劉志廣、張華、李亞明,儀器分析,第1~11頁,大連,大連理工大學出版社,2004。
    [2] 李全臣、蔣月娟,光譜儀器原理,第3~64頁,北京,北京理工大學出版社,1999。
    [3] 嚴衍祿、趙龍蓮、韓東海、楊曙明,近紅外光譜分析基礎與應用,第82~137頁,北京,中國輕工業出版社,2005。
    [4] 伍得凱,「顏色編碼之解碼逆運算機制之探討」,碩士論文,自動化及控制研究所,國立台灣科技大學,台北,2010。
    [5] 林耀禎,「以Savitzky Golay演算法分析SNR與雜訊容忍度制定訊號敏感度區段方法研究」,碩士論文,自動化及控制研究所,國立台灣科技大學,台北,2011。
    [6] 林昀、林義彬,電子學,台北,鼎茂圖書出版股份有限公司,2009。
    [7] SIMENSE, http://www.siemens.com/entry/cc/en/.
    [8] 陳建誠,「應用六標準差提昇血糖試片品質之研究」,碩士論文,高階管理碩士在職班(EMBA),國立成功大學,台南,2009。
    [9] 張智星,MATLAB程式設計入門篇,台北,碁峯資訊股份有限公司,2010。
    [10] 郭浩中,LED應用與原理,台北,五南出版社,2012。
    [11] 東亞照明,http://www.chinaelectric.com.tw/word.htm。
    [12] Stanislav B. Kesler, Modern spectrum analysis, IEEE Press, New York, (1986).
    [13] 天津醫院生物診療中心,http://www.254gxb.com/tnbz/tnbzcs/201204203355.html。
    [14] 江淑敏,「修飾雜訊光譜配合匹配濾波器與二次微分濾波器改善液相層析質譜訊號峰之訊雜比」,碩士論文,化學所,中正大學,嘉義,2006。
    [15] John W. Jewett, Jr. and Raymond A. Serway, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Canada: Mary Finch, (2010).
    [16] 王楚、湯俊雄,光學,北京,北京大學出版社,2001。
    [17] 母國光、戰元齡,光學,北京,高等教育出版社,2009。
    [18] 黃博煌,「類週期性結構之光學成像系統分析與探討」,碩士論文,自動化及控制研究所,國立台灣科技大學,台北,2010。
    [19] Sedra, A. S. and K. C. Smith, Microelectronic Circuit, Philadelphia, Saunders College, (2004).
    [20] Sophocles J. Orfanidis, Introduction to Signal Processing, Prentice Hall, (1995).
    [21] 張建中,「凹面型光柵光譜儀應用於水果糖度檢測之研製」,碩士論文,機械工程系,國立屏東科技大學,屏東,2003。
    [22] J. R. Meyer-Arendt, Introduction to classical and Modern Optics, New Jersey, Prentice-Hall, (1995).
    [23] W. T. Welford, Aberrations of the symmetrical optical system, Academic press, London, (1974).
    [24] M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, Pergamon, Oxford, (1980).
    [25] J. D. J. Ingle and S. R. Crouch, Spectrochemical Analysis, Prentice Hall, New Jersey, (1988).

    無法下載圖示 全文公開日期 2017/07/26 (校內網路)
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