1.一種基于光強(qiáng)調(diào)制的FM/cw激光成像非采血式血糖檢測方法,其特征在于:該方法包括以下步驟:
步驟一:種子激光器產(chǎn)生近紅外光源,經(jīng)過鈮酸鋰光電調(diào)制器調(diào)制為光強(qiáng)隨頻率啁啾變化的調(diào)制光,調(diào)制光穿過人體表皮與組織細(xì)胞液發(fā)生米氏散射作用,根據(jù)調(diào)制光的功率和散射光光強(qiáng),得到探測器接收到的回波功率;
步驟二:根據(jù)血糖濃度變化和組織液的折射率變化,得到血糖濃度與組織液散射系數(shù)的相對關(guān)系圖;
步驟三:根據(jù)步驟一得到的探測器接收到的回波功率,得到外差后的數(shù)字中頻信號(hào);
步驟四:利用步驟二得到的血糖濃度與組織液散射系數(shù)的相對關(guān)系圖和步驟三得到的外差后的數(shù)字中頻信號(hào),解算人體組織液中的血糖濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光強(qiáng)調(diào)制的FM/cw激光成像非采血式血糖檢測方法,其特征在于:所述步驟一中根據(jù)調(diào)制光的功率和散射光光強(qiáng),得到探測器接收到的回波功率的具體過程為:
種子光功率為P0,經(jīng)過鈮酸鋰光電調(diào)制器后,得到調(diào)制光的功率為:
其中所述f1為調(diào)制頻率;t為時(shí)間,ω1為角頻率,為調(diào)制光相位;
近紅外光對人體表皮組織具有穿透作用,且在組織中滿足比爾-朗伯定律,即:
I2=I1exp(-2μoff·L) (2)
其中所述I2為接收到的散射光光強(qiáng),I1為入射光光強(qiáng),μoff為衰減系數(shù),L為激光走過的光程;
在同等光照面積上,光強(qiáng)與光功率成正比;則式(2)變?yōu)椋?/p>
P2=P1exp(-2μoff·L) (3)
衰減系數(shù)與散射系數(shù)成正比,即:
μoff=k1μS (4)
其中所述μS為組織液散射系數(shù);k1為比例系數(shù);
根據(jù)公式(1)、公式(3)和公式(4),得到探測器接收到的回波功率為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光強(qiáng)調(diào)制的FM/cw激光成像非采血式血糖檢測方法,其特征在于:所述步驟二中得到血糖濃度與組織液散射系數(shù)的相對關(guān)系圖的具體過程為:
散射系數(shù)隨血糖濃度線性變化,通過解算組織液的散射系數(shù)來計(jì)算血糖濃度值;根據(jù)血糖濃度變化為1mmol,組織液的折射率變化為2.75×10-5的變化規(guī)律,通過計(jì)算機(jī)模擬,得到血糖濃度與組織液散射系數(shù)的相對關(guān)系圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于光強(qiáng)調(diào)制的FM/cw激光成像非采血式血糖檢測方法,其特征在于:所述步驟三中根據(jù)步驟一得到的探測器接收到的回波功率,得到外差后的數(shù)字中頻信號(hào)的具體過程為:
當(dāng)回波光照射到叉指型金屬-非金屬-金屬焦平面陣列探測器表面上時(shí),產(chǎn)生的光電流為:
i1=σP2 (6)
其中σ為探測器的響應(yīng)度;
其中k2為比例系數(shù),A為本振信號(hào)振幅,ω2為本振信號(hào)角頻率,f2為本振信號(hào)頻率,為本振信號(hào)隨機(jī)相位;
根據(jù)公式(6)和公式(7),得到:
經(jīng)過電外差過程和低通濾波器后,再經(jīng)過增益放大后,得到外差后的數(shù)字中頻信號(hào)為:
i2=Gk2Asin(2π△ft)exp(-2k1μS·L) (9)
其中Δf為差頻,G為放大倍數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于光強(qiáng)調(diào)制的FM/cw激光成像非采血式血糖檢測方法,其特征在于:所述步驟四中利用步驟二得到的血糖濃度與組織液散射系數(shù)的相對關(guān)系圖和步驟三得到的外差后的數(shù)字中頻信號(hào),解算人體組織液中的血糖濃度的具體過程為:
將公式(9)進(jìn)行傅里葉變換,得到中頻信號(hào)的頻譜曲線;
F(L)≈Gk2Aexp(-2k1μS·L) (10)
將頻譜信號(hào)取對數(shù),可得:
ln[F(L)]=-2k1μS·L+ln(Gk2A) (11)
根據(jù)式(11)求得k1,根據(jù)步驟二得到的血糖濃度與組織細(xì)胞液散射系數(shù)的相對關(guān)系圖,得到血液血糖濃度值。