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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:佘雨潔
研究生(外文):Yu-Chieh Se
論文名稱:以近紅外光譜檢測血脂含量之可行性
論文名稱(外文):The Feasibility of Using Near Infrared Spectrum to Detect Blood Lipid
指導教授:蔡正倫蔡正倫引用關係
指導教授(外文):Cheng-Lun Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:生物醫學工程研究所
學門:生命科學學門
學類:生物化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:血脂含量近紅外光譜高血脂症
外文關鍵詞:lipid contentshyperlipideminnear infrared spectrum
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高血脂症是由於血中脂肪物質過高所產生的疾病,但是高血脂症初期沒有明顯症狀,因此容易忽略而使得血脂日積月累淤積在血管壁上,長久之後便造成動脈硬化、甚至引發中風或心肌梗塞,對生命造成極大的威脅。目前醫院量測脂肪含量的方法是抽血後,分別測驗血中的總膽固醇、三酸甘油脂和脂蛋白的濃度,但抽血檢測非常耗時,且有時會因為受測者自身情形導致不易抽血。
由於油脂和水對近紅外光有不同的吸收光譜,此研究利用油脂和水的近紅外吸收度光譜來量化脂肪含量。此研究首先測量混合成不同比例的水與高脂質含量的Intrafat,以避免血紅素的光吸收度的影響,繼而測量不同比例的水與含高血脂的血漿,以確定真正血脂成分的近紅外吸收特性,最後則以豬全血混合高血脂血漿來模擬不同血脂含量的血液。所量測到的吸收度光譜以多組成成份的線性模型來進行分析,量測血漿血脂濃度從30mg/dL到140mg/dL之間的結果顯示,其線性相關係數可達到0.9。



Hyperlipidemin is due to excessive lipid contents in blood. Since there is no obvious symptom of hyperlipidemia in its early stages, it might be easily dismissed or ignored. In the long run, lipids and lipoproteins might be gradually accumulated in the blood vessel which would cause atherosclerosis, stroke, or myocardial infarction. Lipid blood test is currently the standard procedure that is used to measure cholesterol, triglyceride, and lipoprotein concentration in blood. Such blood draw/test requires expensive instruments, and it is not only time consuming but also difficult to perform at home alone.
The different absorption properties of oil and water in near infrared spectral region are widely used in food industry to quantify their concentration in food products. The purpose of this study is to examine the feasibility of using near infrared spectroscopy to evaluate the total lipid concentration in blood. The samples used in this study are Intrafat or lipid extracted from plasma mixed with different amount of water to control their concentrations. The extracted lipid was also diluted using swine’s whole blood to simulate the real condition. Their near infrared absorption spectra were measured and analyzed using multi-components linear model. The results show that the r2 value is 0.9 at the range between 30 and 140 mg/dL.



目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖索引 VII
表索引 IX
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 3
第二章 基本原理 4
2.1檢測血脂含量技術 4
2.2紅外線吸收光譜 7
2.2.1基本原理 7
2.2.2紅外光譜與分子結構的關係 9
2.3光譜量測儀器 13
2.4比爾定律(Beer-Lambert’s Law) 14
第三章 研究材料與方法 15
3.1實驗材料 15
3.1.1靜脈脂肪注射乳液 15
3.1.2血漿樣本採集 17
3.1.3血漿樣本濃度計算 17
3.1.4豬血加入樣本模擬人體血液血球的存在 18
3.1.5豬血濃度計算 18
3.2 量測系統架構 19
3.2.1架構圖 21
3.2.2光源系統 22
3.2.3樣本槽 23
3.2.4光譜分析 23
3.3選擇量測範圍 24
3.4多成份光譜分析 ( Multicomponent Model ) 26
3.4.1血漿樣本範本光譜 26
3.4.2參數關係 28
3.4.3誤差值計算 29
3.4.4血紅素光譜範本 29
3.4.5誤差值計算 31
第四章 研究結果與討論 32
4.1靜脈注射脂肪乳液的測量 32
4.2血漿樣本與靜脈注射脂肪注射液比較 33
4.3血漿樣本原始光譜 34
4.4血漿樣本吸收度光譜與疊合光譜比較 36
4.5校正曲線 38
4.6調製量測濃度值與已知濃度值比較 40
4.7加入豬血模擬人體血球 41
4.8量測法準確度 46
第五章 結論與未來展望 49
5.1結論 49
5.2未來展望 52
參考文獻 53
附錄 一 透析治療 56
附錄 二 紅血球計數 58
附錄 三 血漿樣本高低濃度比較 61


圖索引
圖 2 1不同官能基種類在近紅外吸收光譜時的座落波段 11
圖 3 1系統架構圖 19
圖 3 2量測架構示意圖 21
圖 3 3遮光蓋隔絕外來光源 21
圖 3 4紅外光譜儀接收強度示意圖 22
圖 3 5水和油酸在900-1700nm吸收係數 24
圖 3 6水與豬油的吸收係數 25
圖 3 7血液散射係數 27
圖 3 8血液組織對不同波長之吸收光譜 30
圖 4 1脂肪乳液吸收度光譜 32
圖 4 2靜脈脂肪乳液與血漿樣本(內含脂肪濃度相同) 33
圖 4 3血漿樣本的穿透光譜 34
圖 4 4血漿樣本吸收度光譜 35
圖 4 5血漿樣本吸收度吸收度光譜與疊合光譜比較 36
圖 4 6血漿樣本吸收度光譜與疊合光譜比較誤差度 37
圖 4 7各個參數其平均路徑長度改變量 38
圖 4 8油酸校正曲線 38
圖 4 9量測濃度值與多組成份光譜公式值比較 40
圖 4 10加入豬血後之樣本穿透光譜 41
圖 4 11加入豬血後之樣本吸收度光譜 42
圖 4 12加入豬血後之樣本吸收度光譜與疊合光譜比較 43
圖 4 13加入豬血後之樣本吸收度光譜與疊合光譜比較之誤差度 44
圖 4 14各個參數其平均路徑係數 45
圖 4 15血紅素紅光吸收光譜 46
圖 4 16血紅素近外紅光吸收光譜 47
圖 4 17脂肪與水在近紅外的吸收光譜 48
圖 附錄 1透析流程 57
圖 附錄 2血球計數盤之應用 60
圖 附錄 3血漿樣本高低濃度比較(199mg/dl的光譜為原本數據的10倍) 61


表索引
表 2 1中華民國血脂異常分類之建議 5
表 2 2濃度分級準則 6
表 2 3水與脂肪的結構式 10
表 2 4在近紅外波長範圍內由OH或CH鍵所引起的吸收峰帶 11
表 3 1 (INTRAFAT 10%,台灣武田藥品)成分表 16


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