Abstract

Based on the floating reference theory, a new method for extracting the net analyte signal (NAS) is proposed. The noise background subspace is spanned by spectra at the floating radial reference point, and then, the spectra at the measurement point are projected on the subspace. Thereafter, the glucose concentrations in intralipid solutions are investigated through Monte Carlo simulation and experiments, and the partial least squares (PLS) models with and without NAS analysis are built. The root mean square errors of calibration and prediction reach to 28.87% and 27.33%, respectively. The results confirm the existence of information induced by glucose concentration variations as well as the validity of the floating reference theory.

© 2012 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. Bai, T. L. Graham, and M. A. Arnold, Anal. Lett. 41, 2773 (2008).
  2. H. Chung, M. A. Arnold, M. Rhiel, and D. W. Murhammer, Appl. Spectrosc. 50, 270 (1996).
  3. K. Maruo, M. Tsurugi, M. Tamura, and Y. Ozaki, Appl. Spectrosc. 57, 1236 (2003).
  4. K. Maruo, T. Oota, M. Tsurugi, T. Nakagawa, H. Arimoto, M. Tamura, Y. Ozaki, and Y. Yamada, Appl. Spectrosc. 60, 441 (2006).
  5. J. Qu and B. C. Wilson, J. Biomed. Opt. 2, 319 (1997).
  6. J. T. Olesberg, L. Liu, V. V. Zee, and M. A. Arnold, Anal. Chem. 78, 215 (2006).
  7. M. A. Arnold, J. J. Burmeister, and G. W. Small, Anal. Chem. 70, 1773 (1998).
  8. M. A. Arnold, L. Liu, and J. T. Olesberg, J. Diabetes Sci. Technol. 1, 454 (2007).
  9. N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).
  10. J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).
  11. R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).
  12. Y. Luo, "Tissue optics basis and application in noninvasive sensing of blood glucose concentration with near-infrared spectroscopy" (in Chinese) PhD. Thesis (Tianjin University, 2006).
  13. K. Xu and W. Chen, "Method of component concentration detection based on reference wavelength" U.S. patent US 2011/0131021 A1 (2011).
  14. Y. Yang, W. Chen, Z. Shi, and K. Xu, Chin. Opt. Lett. 8, 421 (2010).
  15. A. Lorber, Anal. Chem. 58, 1167 (1986).
  16. R. Liu, W. Chen, X. Gu, and K. Xu, Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese) 6, 207 (2008).
  17. A. Lorber, K. Faber, and B. R. Kowalski, Anal. Chem. 69, 1620 (1997).
  18. I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).
  19. L. Wang, S. L. Jacques, and L. Zheng, Comput. Meth. Programs Biomed. 47, 131 (1995).
  20. I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).
  21. U. Thissen, B. Ustun, W. J. Melssen, and L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 76, 3099 (2004).
  22. F. Wulfert, W. Th. Kok, and A. K. Smilde, Anal. Chem. 70, 1761 (1998).
  23. X. Yu, Y. Wang, G. Wei, P. Zhang, and X. Long, Chin. Opt. Lett. 9, 051201 (2011).

2011

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

X. Yu, Y. Wang, G. Wei, P. Zhang, and X. Long, Chin. Opt. Lett. 9, 051201 (2011).

2010

Y. Yang, W. Chen, Z. Shi, and K. Xu, Chin. Opt. Lett. 8, 421 (2010).

I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).

I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).

2009

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

2008

R. Liu, W. Chen, X. Gu, and K. Xu, Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese) 6, 207 (2008).

C. Bai, T. L. Graham, and M. A. Arnold, Anal. Lett. 41, 2773 (2008).

2007

M. A. Arnold, L. Liu, and J. T. Olesberg, J. Diabetes Sci. Technol. 1, 454 (2007).

2006

2005

R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).

2004

U. Thissen, B. Ustun, W. J. Melssen, and L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 76, 3099 (2004).

2003

1998

M. A. Arnold, J. J. Burmeister, and G. W. Small, Anal. Chem. 70, 1773 (1998).

F. Wulfert, W. Th. Kok, and A. K. Smilde, Anal. Chem. 70, 1761 (1998).

1997

J. Qu and B. C. Wilson, J. Biomed. Opt. 2, 319 (1997).

A. Lorber, K. Faber, and B. R. Kowalski, Anal. Chem. 69, 1620 (1997).

1996

1995

L. Wang, S. L. Jacques, and L. Zheng, Comput. Meth. Programs Biomed. 47, 131 (1995).

1986

A. Lorber, Anal. Chem. 58, 1167 (1986).

Arimoto, H.

Arnold, M. A.

C. Bai, T. L. Graham, and M. A. Arnold, Anal. Lett. 41, 2773 (2008).

M. A. Arnold, L. Liu, and J. T. Olesberg, J. Diabetes Sci. Technol. 1, 454 (2007).

J. T. Olesberg, L. Liu, V. V. Zee, and M. A. Arnold, Anal. Chem. 78, 215 (2006).

M. A. Arnold, J. J. Burmeister, and G. W. Small, Anal. Chem. 70, 1773 (1998).

H. Chung, M. A. Arnold, M. Rhiel, and D. W. Murhammer, Appl. Spectrosc. 50, 270 (1996).

Bai, C.

C. Bai, T. L. Graham, and M. A. Arnold, Anal. Lett. 41, 2773 (2008).

Barman, I.

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).

I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).

Bernhardt, J.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Block, U.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Burmeister, J. J.

M. A. Arnold, J. J. Burmeister, and G. W. Small, Anal. Chem. 70, 1773 (1998).

Buydens, L. M. C.

U. Thissen, B. Ustun, W. J. Melssen, and L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 76, 3099 (2004).

Chen, W.

Y. Yang, W. Chen, Z. Shi, and K. Xu, Chin. Opt. Lett. 8, 421 (2010).

R. Liu, W. Chen, X. Gu, and K. Xu, Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese) 6, 207 (2008).

R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).

Chung, H.

Dasari, R. R.

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).

I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).

Dingari, N. C.

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).

Faber, K.

A. Lorber, K. Faber, and B. R. Kowalski, Anal. Chem. 69, 1620 (1997).

Feld, M. S.

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).

I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).

Freeman, W. R.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Graham, T. L.

C. Bai, T. L. Graham, and M. A. Arnold, Anal. Lett. 41, 2773 (2008).

Gu, X.

R. Liu, W. Chen, X. Gu, and K. Xu, Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese) 6, 207 (2008).

R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).

Hofmeister, R.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Hristakeva, M.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Jacques, S. L.

L. Wang, S. L. Jacques, and L. Zheng, Comput. Meth. Programs Biomed. 47, 131 (1995).

Kang, J. W.

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

Kok, W. Th.

F. Wulfert, W. Th. Kok, and A. K. Smilde, Anal. Chem. 70, 1761 (1998).

Kong, C.

I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).

I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).

Kowalski, B. R.

A. Lorber, K. Faber, and B. R. Kowalski, Anal. Chem. 69, 1620 (1997).

Lenosky, T.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Lipson, J.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Liu, L.

M. A. Arnold, L. Liu, and J. T. Olesberg, J. Diabetes Sci. Technol. 1, 454 (2007).

J. T. Olesberg, L. Liu, V. V. Zee, and M. A. Arnold, Anal. Chem. 78, 215 (2006).

Liu, R.

R. Liu, W. Chen, X. Gu, and K. Xu, Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese) 6, 207 (2008).

R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).

Long, X.

Lorber, A.

A. Lorber, K. Faber, and B. R. Kowalski, Anal. Chem. 69, 1620 (1997).

A. Lorber, Anal. Chem. 58, 1167 (1986).

Maruo, K.

McNamara, R.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Melssen, W. J.

U. Thissen, B. Ustun, W. J. Melssen, and L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 76, 3099 (2004).

Murhammer, D. W.

Nakagawa, T.

Olesberg, J. T.

M. A. Arnold, L. Liu, and J. T. Olesberg, J. Diabetes Sci. Technol. 1, 454 (2007).

J. T. Olesberg, L. Liu, V. V. Zee, and M. A. Arnold, Anal. Chem. 78, 215 (2006).

Oota, T.

Ozaki, Y.

Petrasek, D.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Qu, J.

J. Qu and B. C. Wilson, J. Biomed. Opt. 2, 319 (1997).

Rhiel, M.

Shi, Z.

Singh, G. P.

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).

Small, G. W.

M. A. Arnold, J. J. Burmeister, and G. W. Small, Anal. Chem. 70, 1773 (1998).

Smilde, A. K.

F. Wulfert, W. Th. Kok, and A. K. Smilde, Anal. Chem. 70, 1761 (1998).

Tamura, M.

Thissen, U.

U. Thissen, B. Ustun, W. J. Melssen, and L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 76, 3099 (2004).

Tsurugi, M.

Ustun, B.

U. Thissen, B. Ustun, W. J. Melssen, and L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 76, 3099 (2004).

Veltkamp, D.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Wang, L.

L. Wang, S. L. Jacques, and L. Zheng, Comput. Meth. Programs Biomed. 47, 131 (1995).

Wang, R. K.

R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).

Wang, Y.

Waydo, S.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

Wei, G.

Wilson, B. C.

J. Qu and B. C. Wilson, J. Biomed. Opt. 2, 319 (1997).

Wulfert, F.

F. Wulfert, W. Th. Kok, and A. K. Smilde, Anal. Chem. 70, 1761 (1998).

Xu, K.

Y. Yang, W. Chen, Z. Shi, and K. Xu, Chin. Opt. Lett. 8, 421 (2010).

R. Liu, W. Chen, X. Gu, and K. Xu, Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese) 6, 207 (2008).

R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).

Yamada, Y.

Yang, Y.

Yu, X.

Zee, V. V.

J. T. Olesberg, L. Liu, V. V. Zee, and M. A. Arnold, Anal. Chem. 78, 215 (2006).

Zhang, P.

Zheng, L.

L. Wang, S. L. Jacques, and L. Zheng, Comput. Meth. Programs Biomed. 47, 131 (1995).

Anal. Bioanal. Chem.

N. C. Dingari, I. Barman, G. P. Singh, J. W. Kang, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Bioanal. Chem. 400, 2871 (2011).

Anal. Chem.

J. T. Olesberg, L. Liu, V. V. Zee, and M. A. Arnold, Anal. Chem. 78, 215 (2006).

M. A. Arnold, J. J. Burmeister, and G. W. Small, Anal. Chem. 70, 1773 (1998).

A. Lorber, Anal. Chem. 58, 1167 (1986).

I. Barman, C. Kong, N. C. Dingari, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 9713 (2010).

U. Thissen, B. Ustun, W. J. Melssen, and L. M. C. Buydens, Anal. Chem. 76, 3099 (2004).

F. Wulfert, W. Th. Kok, and A. K. Smilde, Anal. Chem. 70, 1761 (1998).

A. Lorber, K. Faber, and B. R. Kowalski, Anal. Chem. 69, 1620 (1997).

I. Barman, C. Kong, G. P. Singh, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Anal. Chem. 82, 6104 (2010).

Anal. Lett.

C. Bai, T. L. Graham, and M. A. Arnold, Anal. Lett. 41, 2773 (2008).

Appl. Spectrosc.

Chin. Opt. Lett.

Comput. Meth. Programs Biomed.

L. Wang, S. L. Jacques, and L. Zheng, Comput. Meth. Programs Biomed. 47, 131 (1995).

J. Biomed. Opt.

J. Qu and B. C. Wilson, J. Biomed. Opt. 2, 319 (1997).

J. Diabetes Sci. Technol.

J. Lipson, J. Bernhardt, U. Block, W. R. Freeman, R. Hofmeister, M. Hristakeva, T. Lenosky, R. McNamara, D. Petrasek, D. Veltkamp, and S. Waydo, J. Diabetes Sci. Technol. 3, 233 (2009).

M. A. Arnold, L. Liu, and J. T. Olesberg, J. Diabetes Sci. Technol. 1, 454 (2007).

J. Phys. D: Appl. Phys.

R. Liu, W. Chen, X. Gu, R. K. Wang, and K. Xu, J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 2675 (2005).

Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese)

R. Liu, W. Chen, X. Gu, and K. Xu, Nanotechnol. Precis. Eng. (in Chinese) 6, 207 (2008).

Other

Y. Luo, "Tissue optics basis and application in noninvasive sensing of blood glucose concentration with near-infrared spectroscopy" (in Chinese) PhD. Thesis (Tianjin University, 2006).

K. Xu and W. Chen, "Method of component concentration detection based on reference wavelength" U.S. patent US 2011/0131021 A1 (2011).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.