血糖浓度的近红外无创伤测量是全世界关注且具有重要现实意义的课题,但真正无创伤血糖浓度测量尚未实现临床应用。其原因在于人体组织复杂、血糖信号微弱而背景噪声强以及测量对象个体差异大和随时间变化显著等方面。本论文旨在通过研究血糖浓度测量的组织光学的基础问题,建立起光在皮肤模型中的传输模型,并分析个体差异对于测量位置选择的影响,最后推导并证明一种既能实现血糖浓度灵敏度最大化又能有效克服内部噪声影响的浮动基准方法。首先,从组织光学和化学计量学的角度阐述了血糖浓度测量的原理和过程,强调在复杂的介质情况下研究光传输规律的必要性和重要性。系统地分析了葡萄糖浓度变化、皮肤组织光学特性以及光在组织内传输规律这三者之间的内在联系,建立了微观的光子散射模型和宏观的皮肤三层结构模型,提出的光子检测概率密度函数综合了传输方程的解析特性和随机行走的概率统计特性。通过比较研究,确定了皮肤组织在1100～1700nm的光学参数。综合分析了漫反射光的统计特性以及血糖测量的位置选择。根据葡萄糖浓度测量的需要,分别研究了漫反射光的程长、穿透深度性质,并在此基础上研究了与血糖浓度测量密切相关的测量灵敏度和有效光子比例。综合考虑测量灵敏度、有效信噪比和极限测量的条件,推导了葡萄糖检测的极限浓度。详细分析光学参数和皮肤厚度差异对葡萄糖极限分辨浓度的影响,为血糖测量的测头设计奠定了坚实的理论依据。研究表明,要达到10mg/dl的葡萄糖极限分辨浓度,表皮层厚度必须在0.3～0.8mm范围以内且真皮层厚度大于0.8mm。皮肤光学参数10%的差异在3.0mm位置对测量极限浓度的影响在3%的范围以内。系统研究了浮动基准方法及其在血糖浓度测量中应用。浮动基准方法的提出是基于解决葡萄糖信号微弱、强背景噪声这两个问题的,为此首先分析了近红外血糖浓度无创伤测量中存在的三种噪声因素,即仪器系统的噪声、生理状态的变化和人机接口因素,分析了它们产生的根源和定量影响。然后,从理论上对浮动基准方法的原理及其存在条件加以推导,通过蒙特卡罗模拟证明了波长变化以及葡萄糖含量的变化对浮动基准点位置影响在0.2mm范围以内,保证了浮动基准方法在血糖测量中的适用性。最后,模拟和实验证明浮动基准方法在空间域和频域的应用能显著提高系统模型的预测相关性和预测均方根差。