1.基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測儀,該血糖無創(chuàng)檢測儀包括外部的便攜式殼體,置于殼體表面的顯示器,以及內(nèi)置于在所述殼體內(nèi)的智能處理器、半導(dǎo)體激光模塊、光纖耦合器、分光器、法蘭盤、信號處理電路、以及檢測探頭,其特征在于:所述智能處理器包括用以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、用以控制所述半導(dǎo)體激光模塊分時工作并對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)分析以及核心算法運算的中央處理器(CPU)、用以對所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行濾波降噪處理的濾波模塊、用以存儲所述中央處理器(CPU)運算得到的血糖檢測數(shù)據(jù)結(jié)果的存儲器、用以為中央處理器(CPU)提供電源的電源模塊、以及用以與外界進行相互通信的通信模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測儀,其特征在于:所述半導(dǎo)體激光模塊包括兩個用以發(fā)射不用波長激光的半導(dǎo)體激光器一、半導(dǎo)體激光器二,以及用以驅(qū)動所述半導(dǎo)體激光器一、半導(dǎo)體激光器二的激光驅(qū)動電路一、激光驅(qū)動電路二。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測儀,其特征在于:所述信號處理電路包括四路光電探測器,初級放大電路、次級放大電路、濾波電路、以及模擬輸出模塊;
其中,所述四路光電探測器包括用以探測一路入射光線信號的入射光線光電探測器、用以探測漫反射光線信號的漫反射光線光電探測器一、用以探測漫反射光線信號的漫反射光線光電探測器二、以及用以探測透射光線信號的透射光線光電探測器,同時所述四路光電探測器根據(jù)探測到的信號強度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流信號輸出給所述初級放大電路;
所述初級放大電路用以將所述四路光電探測器傳輸?shù)碾娏餍盘栟D(zhuǎn)換為電壓信號,并進行一定倍數(shù)的放大處理后傳輸給所述次級放大電路;
所述次級放大電路用以將所述的電壓信號進行再放大,輸出給所述濾波模塊,進行濾波降噪處理,之后傳輸給所述模擬輸出模塊;
所述模擬輸出模塊與所述智能處理器相連,用以將所述處理后的電壓信號輸出給所述智能處理器的所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測儀,其特征在于:所述光纖耦合器與所述半導(dǎo)體激光模塊通過法蘭盤固定的光纖連接,用以將發(fā)射兩個不同波長激光的耦合到一路光纖輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測儀,其特征在于:所述分光器與所述光纖耦合器通過法蘭盤固定的光纖連接,用以將所述光纖耦合器耦合后的一路光纖輸出的激光分成相同強度的兩束激光,分別輸入到所述檢測探頭,以及所述信號處理電路的探測入射光線信號的一路光電探測器內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測儀,其特征在于:所述檢測探頭內(nèi)置一個檢測空腔,用以放置人體的手指進行檢測,其中,所述檢測空腔內(nèi)包括一路入射光線探頭、與所述入射光線探頭在同一側(cè)并對稱分布于所述入射光線探頭兩側(cè)的漫反射光線探頭一與漫反射光線探頭二、以及一路與所述入射光線探頭在對側(cè)并處于一條直線上的透射光線探頭。
7.一種基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測的實現(xiàn)方法,其特征在于,該實現(xiàn)方法包括以下步驟:
步驟S01、將人體的手指放入所述檢測探頭的檢測空腔內(nèi),通過所述智能處理器的所述中央處理器(CPU)發(fā)出分時控制信號,首先控制所述半導(dǎo)體激光模塊中所述激光驅(qū)動電路一開啟,進而控制所述半導(dǎo)體激光器一打開發(fā)出波長為1310nm的激光;
步驟S02、激光經(jīng)過所述光纖耦合器后,射入所述的分光器,所述分光器將該激光分為相同強度的兩束激光,分別輸入到所述檢測探頭的所述的一路入射光線探頭內(nèi),以及所述信號處理電路的所述入射光線光電探測器內(nèi);
步驟S03、所述檢測探頭內(nèi)的所述漫反射光線探頭一、以及所述漫反射光線探頭二以及所述透射探頭分別接收到所述入射光線探頭發(fā)出的光線照射在人體手指后的漫反射光線信號,以及透射光線信號;
步驟S04、檢測探頭接收到的漫反射光線信號以及透射光線信號,通過光纖傳輸?shù)剿鲂盘柼幚黼娐?,所述光線信號經(jīng)所述信號處理電路后,產(chǎn)生對應(yīng)的4組模擬信號傳輸給所述智能處理器;
步驟S05、所述智能處理器中的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,經(jīng)過所述濾波模塊進行濾波降噪處理后,傳輸給所述中央處理器(CPU),所述中央處理器(CPU)利用所述存儲器對接收到的4組數(shù)字信號進行存儲;
步驟S06、所述中央處理器(CPU)控制所述半導(dǎo)體激光模塊中所述激光驅(qū)動電路一關(guān)閉,進而控制所述半導(dǎo)體激光器一關(guān)閉,同時控制所述激光驅(qū)動電路二開啟,進而控制所述半導(dǎo)體激光器二開啟并發(fā)出波長為1550nm的光線,按照所述步驟S02到所述步驟S05再進行一次數(shù)據(jù)的采集與存儲,所述的存儲器中再存儲4組數(shù)據(jù);
步驟S07、按照所述步驟S02到所述步驟S06共進行m次,每次有n個采樣點,進而在所述存儲器共存儲8組數(shù)據(jù),每個波長下對應(yīng)4組數(shù)據(jù),所述中央處理器(CPU)對每組數(shù)據(jù)進行疊加平均運算,運算公式如下:
其中,Xij(n)表示第i個波長下的第j組信號的第n個采樣點;i=1,2;j=1,2,3,4;n=1,2,…,fs;m表示檢測次數(shù);nk表示第k次測量時的第n個采樣點,得到的每一組信號Xij(n)再利用小波變換進行小波分解,進一步濾除高頻噪聲,取小波分解后的逼近信號作為每一組最后用于分析的信號;
步驟S08、利用第i個波長下的4組信號中的入射光線信號作為參考信號,為兩路漫反射光線信號,為透射光線信號信號,計算第i個波長下的3個相對光強計算公式如下:
其中,Iik表示第i個波長下的2路漫反射光線信號檢測吸光度以及1路透射光線信號檢測吸光度,k=1,2,3;
步驟S09、所述中央處理器(CPU)利用S08中計算得到的6個吸光度,通過內(nèi)部的核心算法運算,按下式計算:
C=a×(I11-I21)+b×(I12-I22)+c×(I13-I23)
式中,a,b,c為模型系數(shù),進而得到血糖值C并通過所述中央處理器(CPU)控制顯示在顯示器上,同時存儲在所述存儲器中便于以后進行健康管理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于近紅外光譜分析的血糖無創(chuàng)檢測的實現(xiàn)方法,其特征在于,所述步驟S04中所述的信號處理電路將通過如下步驟來實現(xiàn)信號處理:
步驟S041、四路光電探測器探測到光纖傳來的四路光線信號后,分別對應(yīng)將入射光線信號、兩路漫反射光線信號、以及透射光線信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流信號輸出給所述的初級放大電路;
步驟S042、所述初級放大電路將所述四路光電探測器傳輸?shù)碾娏餍盘栟D(zhuǎn)換為電壓信號,并進行一定倍數(shù)的放大處理后傳輸給所述次級放大電路;
步驟S043、所述次級放大電路將所述的電壓信號進行再放大,輸出給所述濾波模塊,進行濾波降噪處理,之后傳輸給所述模擬輸出模塊;
步驟S044、所述模擬輸出模塊將所述處理后的電壓信號輸出給所述智能處理器的所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。