[发明专利]一种激光成像非采血式血糖检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光检测领域，尤其涉及一种基于光强调制的FM/cw激光成像非采血式血糖检测方法。

背景技术

糖尿病是非常广泛的一种常见的慢性疾病，对人体健康危害严重，糖尿病人需要对血糖进行监测，从而对临床治疗以及用药给出基础性的血糖数据。然而传统的血糖检测手段往往需要采血，目前最先进的检测手段仍然需要手指末梢采血，因此对用户造成相当大的心理影响，无创血糖检测可以消除病人的心理恐惧，对糖尿病的治疗和控制至关重要。

目前的非采血式血糖检测方法有光谱法，偏振法等，系统复杂、后续分析过程较繁琐且误差较大。

目前在无创血糖检测方面，比较成熟的是美国Cygnus公司研制的葡萄糖手表(GlucoWatch)，已经获得美国FDA批准。此装置不用刺伤手指取血，采用反离子电渗技术抽取体内葡萄糖，应用电化学方法进行检测，进而获取体内血糖浓度值，检测结果直接显示在仪表上，也可进行存储。但是当遇皮肤温度过高和出汗的情况检测结果不再有效，且每隔10分钟该装置才能获得一个检测结果，反离子电渗过程中的微弱电流还会对皮肤产生刺激作用，使皮肤过敏。目前该仪表在美国和欧洲已上市，患者可以在医生的嘱咐下使用，而国内仅进行过少量的临床试验，没有获得应用。同时，该仪表及配套耗材价格昂贵，不适用于普通患者。

据此，市场上还没用一种非常成熟的可以实现无创血糖快速检测的产品及方法。针对目前无创血糖检测技术的现状，本发明采用激光散射光学检测的方法，能够有效消除体系干扰，光电信号经过调制，提高了检测稳定性和准确度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有非采血式血糖检测方法误差较大的问题，而提出一种基于光强调制的FM/cw激光成像非采血式血糖检测方法，实现无创血糖快速检测。

一种激光成像非采血式血糖检测方法，该方法包括以下步骤：

种子激光器产生波长为近红外波段的种子光，所述种子光经过光电调制器调制为光强随频率啁啾变化的调制光；所述调制光射入被测人体表皮后与组织细胞液发生米氏散射作用，形成散射光；所述散射光经探测器后被转化为压电信号，所述压电信号经阻抗放大器放大，得到外差后的数字中频信号；所述数字中频信号经过与预存于计算机中的血糖浓度-组织液散射系数相对关系图比对，解算出人体组织液中的血糖浓度。

进一步的，所述近红外波段为800-1700nm。

进一步的，所述近红外波段为850nm、905nm、1350、1550nm。

进一步的，所述种子激光器产生波长为近红外波段的种子光，所述种子光经过光电调制器调制为光强随频率啁啾变化的调制光，包括：

种子光功率为P₀，经过光电调制器后，得到调制光的功率为：

其中所述f₁为调制频率；t为时间，ω₁为角频率，φ₁为调制光相位；

进一步的，所述调制光射入被测人体表皮后与组织细胞液发生米氏散射作用，形成散射光，包括：

种子光对人体表皮组织具有穿透作用，且在组织中满足比尔-朗伯定律，即：

I₂＝I₁exp(-2μ_off·L)(2)

其中所述I₂为接收到的散射光光强，I₁为入射光光强，μ_off为衰减系数，L为激光走过的光程；

在同等光照面积上，光强与光功率成正比；则式(2)变为：

P₂＝P₁exp(-2μ_off·L)(3)

衰减系数与散射系数成正比，即：

μ_off＝k₁μ_S(4)

其中所述μ_S为组织液散射系数；k₁为比例系数；

根据公式(1)、公式(3)和公式(4)，得到探测器接收到的回波功率为：

进一步的，所述所述散射光经探测器后被转化为压电信号，所述压电信号经阻抗放大器放大，得到外差后的数字中频信号，包括：

当回波光照射到叉指型金属-非金属-金属焦平面阵列探测器表面上时，产生的光电流为：

i₁＝σP₂(6)

其中σ为探测器的响应度；