CN101696931A - 物质浓度无损检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用光学干涉来测量反射光强的光谱吸收法来无损测量物质浓度的方法及装置。应用光学干涉法探测光线射入物质载体后的反射信号，根据不同波长下光线经眼内房水吸收后信号的变化来间接检测人体眼房水的葡萄糖浓度。本发明方法可以在对人体不产生损伤的情况下精确地测得血糖浓度，还可同时得到房水中其它成分的浓度；结果准确，检测过程快捷，实施方便。

Description

物质浓度无损检测方法及其装置

【技术领域】

本发明涉及一种检测方法，尤其是一种可准确进行物质浓度检测的无损检测方法及其装置。

【背景技术】

糖尿病及其并发症是对人类健康具有致命威胁的全球性疾病。目前医学上使用的通过美国FDA认证的血糖检测方法，都是有损或者微损检测方式，这些方法需要每次刺破皮肤采取静脉或者指尖的血液样本，通过试纸比色测量来测试人体的血液中葡萄糖浓度。这些方法不仅费时、成本高、又造成局部感染的风险，而且采取血样的麻烦和疼痛更使得大多数糖尿病人不可能按理论上的要求每天多次监测其血糖水平，影响了糖尿病患者及时、快速的诊断治疗。据统计，我国糖尿病患者的治疗率仅为27.2％。在这种情况下，患者和社会都非常迫切的需要一种无痛、连续、方便的血糖监测技术。

目前全世界有2.46亿糖尿病患者，并且还在每年快速增加，2002年仅美国的2000万糖尿病患者的医疗费用就高达1320亿美元。鉴于全世界庞大的糖尿病人数，无损血糖检测仪有着很大的市场空间，吸引了很多大公司和研究机构都投入了大量的精力来研究人体血糖的无损检测问题。近30年来，研究人员开发了一系列方法用于无损检测血糖的浓度，最常见的有近红外光谱法，旋光法，激光拉曼光谱法、光声光谱法等。但是由于人体组织的差异性、血糖监测信号过于微弱、背景噪声强、以及个体的差异性等原因，目前在研的方法均止步于基础研究阶段，尚无一种无损血糖检测仪器能够通过美国FDA认证用于临床应用。

红外光谱法的理论依据是郎伯-比尔(Lambert-Beer)定律。当吸光样品厚度为d时，出射光与入射光的光强满足I＝e^-acdI₀。式中，I₀、I分别为入射和出射光强，a为样品的吸光系数，c为被测组分浓度，ac(以下记为A，A＝ac)为被测组分吸光度。由于组织中存在多种对红外光有吸收作用的成分，而且它们的吸收谱段互相重叠，因而给其中单一成分糖浓度的定量分析带来较大困难。

目前采用的一种方法为低相干干涉法(或低相干反射计)，该方法利用例如超辐射发光二极管这样的具有宽光谱的宽频带光源的低干涉性，并可对来自被测定物体的反射光和透射光的光强进行检测。中国专利CN19733769揭示了一种光学相干层析技术眼底成像的血糖无损检测方法：应用光学相干层析技术对人眼视网膜的毛细血管层进行层析成像，通过分析该层组织体的散射系数的变化来间接检测人体血糖含量。然而，由于人体血液及组织中存在多种对红外光有吸收作用的成分，而且它们的吸收谱段互相重叠，如图2所示。因而采用单波长给其中单一成分糖浓度的定量分析带来较大困难，难以获得较高的测量精度。

专利文献2(2007101254645)采用双波长的血糖浓度测测量装置，采用两个点探测器进行探测。要使测量结果更准确，则需利用该方法进行多次测量。操作很繁琐。若想测出多个组分的含量，减少忽略的组分，提高其他测量精确，这时需采用三波长系统或多波长系统。

【发明内容】

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种可准确进行物质浓度检测的无损检测方法。

为解决该技术问题，一种物质浓度无损检测方法，包括以下过程：

测试步骤：

a.入射光束射向分光器，入射光束的波长带宽包括人眼房水会出现光吸收的波长区间[a，b]；

b.分光器将入射光分为两束，其中的一束射向参考镜、另一束经过透镜射向样品；

c.从参考镜和检测样品返回的光在所述分光器发生干涉；

d.步骤c产生的干涉信号由光谱仪接收；

标准样品测试过程：

与人眼虹膜有着相同的散射和吸收系数的标准样品为样品，按照测试步骤进行检测，步骤d得到的干涉光的强度分别为Q₁₀、Q₂₀、...、Q_n0，在参考臂的反射光强不变下，干涉光强的平方与样品臂的反射光强成正比，则

...、

其中I₁₀、I₂₀、...、I_(n-1)0、I_n0是波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光到达标准样品之前的光强，Q₁₀、Q₂₀、...、Q_n0分别是与波长为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光对应的干涉光强；I_s1、I_s2、...、I_sn是分别对应于波长λ₁、λ₂、...、λ_n的参考臂的反射光的强度；κ₁、κ₂...κ_n分别为不同波长下虹膜对光的反射系数。

人眼前房测试过程：

按照测试步骤对人眼前房进行检测，其中的步骤b为：分光器将入射光分为两束，一束射向可移动的参考反射镜，另一束经过透镜射向人眼前房，透过角膜、房水后到达虹膜；步骤c为：由虹膜产生的背向散射光和来自可移动的参考反射镜的反射光返回到分光器处叠加发生干涉；步骤d得到的干涉光的强度分别为Q₁、Q₂、...、Q_n，在参考臂的反射光强不变下(与标准样品时参考臂的反射光强相等)，干涉光强的平方与样品臂的反射光强成正比，则

...、

其中I₁、I₂、...、I_(n-1)、I_n是波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光经过房水后的出射光达到虹膜之前的光强，Q₁、Q₂、...、Q_n是与波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光对应的干涉光的强度；I_s1、I_s2、...、I_sn是分别对应于波长λ₁、λ₂、...、λ_n的参考臂的反射光的强度。κ₁、κ₂...κ_n分别为不同波长λ₁、λ₂、...、λ_n下的虹膜对光的反射系数。

计算：

选取房水中的m+1种组分，设第一种组分为水，浓度为c₀，吸光系数为ε₀(λ)，是关于波长λ的函数；第二种组分为葡萄糖，浓度为c₁，吸光系数为ε₁(λ)，是关于波长λ的函数；…；第m种组分浓度为c_m，吸光系数为ε_m(λ)，是关于波长λ的函数；d为光在房水中通过的光程；根据郎伯-比尔定律，吸光度A(λ)为：

$A\left(\mathrm{\λ}\right)=\ln I_0\left(\mathrm{\λ}\right)-\ln I\left(\mathrm{\λ}\right)=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\·{\mathrm{\ϵ}}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·d$ ............①

在选取的波长区间[a，b]，对①式关于波长λ进行积分，得：

$\underset{a}{\overset{b}{\∫}}A\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}={\mathrm{dc}}_0\·\underset{a}{\overset{b}{\∫}}{\mathrm{\ϵ}}_0\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}+{\mathrm{dc}}_1\·\underset{a}{\overset{b}{\∫}}{\mathrm{\ϵ}}_1\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}+...+{\mathrm{dc}}_m\·\underset{a}{\overset{b}{\∫}}{\mathrm{\ϵ}}_m\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}$ ......②

设：

…

则②式写成：

$\underset{a}{\overset{b}{\∫}}A\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}=(\mathrm{\α}\·c_0+\mathrm{\β}\·c_1+...+\mathrm{\γ}\·c_m)\·d$ ......③

J1.选取m个或m个以上的不同波长区间[a，b]，在这些波长区间中房水出现光吸收；

J2.②式中的ε₀(λ)、ε₁(λ)、...、ε_m(λ)分别为房水中m+1种组分各自的吸光系数，是关于波长λ的函数，在所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上对ε₀(λ)、ε₁(λ)、...、ε_m(λ)关于波长λ进行积分，求得分别对应于各个所选波长区间[a，b]的α、β、...、γ的数值；

J3.根据郎伯-比尔定律，ln I₀(λ)-ln I(λ)＝A(λ)，而

根据标准样品测试过程中Q_n0与I_n0的关系以及人眼前房测试过程中Q_n与I_n的关系，有：

故，

A(λ)＝2(lnQ₀(λ)-lnQ(λ))……………④

所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值由标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到，再结合④式得到对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值；

J4.综合步骤J2和步骤J3的结果，得到基于所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]的③式，得到的m个或m个以上的③式的等号左边均为已求出的数值结果、右边为关于m个未知数c₁、c₀、...、c_m的一次函数，进一步求出m种组分各自的浓度c₁、c₀、...、c_m。

在此基础上，进一步地：

步骤J3中的“所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值由标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到，再结合④式得到对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值”可以这样实现：通过标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到的所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值，拟合出每一个所选波长区间[a，b]上lnQ₀(λ)和lnQ(λ)关于波长λ的函数关系式，得到A(λ)关于波长λ的函数关系式，分别在所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上对该函数关系式关于波长λ进行积分，求得分别对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值。这样做的基本思路是：通过拟合得到A(λ)关于波长λ的函数关系式，然后求得

式中等号左边的值。

步骤J3中的“所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值由标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到，再结合④式得到对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值”也可以这样实现：通过标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到的所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值；在每一个所选波长区间[a，b]进行如下步骤：将波长区间[a，b]均分成波长带宽相等的次区间，在每一个次区间中取一个波长值，通过所选波长值对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值求得所选波长值下lnQ₀(λ)-lnQ(λ)的数值，所选波长值下lnQ₀(λ)-lnQ(λ)的数值的两倍再乘以次区间的宽度即为所选波长值对应的次区间内的A(λ)与次区间宽度的乘积，将各个次区间内的A(λ)与次区间宽度的乘积相加即得到对应于该波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值。这样做的基本思路是：将波长区间[a，b]均分成若干次区间，得到若干个高为lnQ₀(λ)-lnQ(λ)、底边宽为次区间的宽度的近似长方形，每个长方形的面积近似等于长方形内某波长值下lnQ₀(λ)-lnQ(λ)的数值的两倍与次区间的宽度二者的乘积，各长方形面积的加和即为对应于该波长区间[a，b]的③式中等号左边的值。次区间个数越多、次区间宽度越窄时，所得结果的精度越高。

测试步骤的步骤a中，入射光束由一个或多个光源发出，当采用多个光源时，入射光束射向耦合器之前还依次经过聚焦透镜和波分复用器；步骤c和步骤d之间还进行步骤c+：步骤c产生的干涉信号经分光镜分离。

步骤d为：来自分光镜的信号分别被一个或多个光谱仪接受。

步骤d中光谱仪的数据由分析单元(如计算机)进行处理。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可准确进行物质浓度检测的装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种物质浓度检测装置，包括光源、耦合器、参考镜、成像透镜和光谱仪；光源为可发出预定波长带宽的光束的光源，或者为两个或两个以上可发出不同预定波长带宽光束的光源的耦合；装置的光路为光源向耦合器发出入射光，耦合器将入射光分为两束，其中的一束射向参考镜、另一束经过成像透镜射向样品，由参考镜和样品产生的光再返回耦合器发生干涉，干涉光信号由光谱仪接收。

本发明检测装置中，光源可采用激光光源、发光二极管光源或超辐射发光二极管光源，以及其他类型的光源；也可以是两个或多个光源的耦合。

在此基础上，进一步地：

作为本发明的改进，光源包括第一光源和第二光源，光源和耦合器之间依次设有聚焦透镜和波分复用器；耦合器和光谱仪之间设有分光镜，光谱仪包括第一光谱仪和第二光谱仪。

本发明检测装置还可以设置与光谱仪电性连接的分析单元(例如计算机)，分析单元可处理光谱仪的数据得到检测样品的浓度。

本发明的有益效果是：本发明方法可以在对人体不产生损伤的情况下精确地测得血糖浓度，还可同时得到房水中其它成分的浓度；结果准确，检测过程快捷，实施方便。

【附图说明】

下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明检测装置的一种具体实施方式的光路示意图；

图2是血液在近红外的吸收光谱；

图3是按照本发明方法计算③式中等号左边的积分式的值时的2(lnQ₀(λ)-lnQ(λ))与波长的关系图，纵坐标lnQ中的Q是干涉光强；

图4是本发明检测装置的另一种具体实施方式的光路示意图。

【具体实施方式】

实施例一(检测装置)

图1示出了本发明的一种具体实施方式。该检测装置可用于检测人体眼房水中的葡萄糖浓度，应用低相干干涉法探测人眼虹膜的反射光强信息，通过分析不同波长下光线经眼内房水吸收后信号的变化来间接检测人体眼房水的葡萄糖浓度。

如图1所示，该检测装置包括光源组件1、耦合器2、参考镜3、成像透镜4、样品5(人眼眼前房)、光谱仪6和计算机9。

采用本实施例检测装置，得到人眼房水葡萄糖浓度的无损光学检测方法是这样实现的：采用光谱仪探测反射回来的参考光与人眼虹膜的背向散射光干涉的信号强度进行探测，通过分析不同波长下光线经眼内房水吸收后信号的变化来间接检测人体眼房水的葡萄糖浓度，最终达到监测人体血糖的目的。

实施例二(检测装置)

图4示出了本发明的另一种具体实施方式。

该检测装置与实施例一的区别在于：将两个不同波长带宽的光源1a、1b发出的光束经透镜聚焦射入光纤后汇入波分复用器7，然后经过双波长耦合器2后由光纤头出射。一束射向参考镜3，另一束光线经过成像透镜4聚焦在虹膜上，其背向散射光与参考镜的反射光在耦合器2中发生干涉，干涉光经分光镜8，分别被光谱仪6a及6b接收，经计算机9处理得到葡萄糖的浓度。1a及1b两光源的中心波长为1250nm及1610nm。

实施例三(检测方法)

采用本上述检测装置得到人眼房水葡萄糖浓度的检测方法是这样实现的：采用光谱仪探测反射回来的参考光和人眼虹膜的背向散射光干涉的信号强度进行探测，通过分析不同波长下光线经眼内房水吸收后信号的变化来间接检测人体眼房水的葡萄糖浓度，最终达到监测人体血糖的目的。

本实施例中血糖浓度无损检测方法包括以下过程：

测试步骤：

a.入射光束射向分光器，入射光束的波长带宽包括人眼房水会出现光吸收的波长区间[a，b]；

b.分光器将入射光分为两束，其中的一束射向参考镜、另一束经过透镜射向样品；

c.从参考镜和检测样品返回的光在所述分光器发生干涉；

d.步骤c产生的干涉信号由光谱仪接收；

标准样品测试过程：

与人眼虹膜有着相同的散射和吸收系数的标准样品为样品，按照测试步骤进行检测，步骤d得到的干涉光的强度分别为Q₁₀、Q₂₀、...、Q_n0，在参考臂的反射光强不变下，干涉光强的平方与样品臂的反射光强成正比，则

...、

其中I₁₀、I₂₀、...、I_(n-1)0、I_n0是波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光到达标准样品之前的光强，Q₁₀、Q₂₀、...、Q_n0分别是与波长为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光对应的干涉光强；I_s1、I_s2、...、I_sn是分别对应于波长λ₁、λ₂、...、λ_n的参考臂的反射光的强度。κ₁、κ₂...κ_n分别为不同波长下的虹膜对光的反射系数。

人眼前房测试过程：

按照测试步骤对人眼前房进行检测，其中的步骤b为：分光器将入射光分为两束，一束射向可移动的参考反射镜，另一束经过成像透镜射向人眼前房，透过角膜、房水后到达虹膜；步骤c为：由虹膜产生的背向散射光和来自可移动的参考反射镜的反射光返回到分光器处叠加发生干涉；步骤d得到的干涉光的强度分别为Q₁、Q₂、...、Q_n，在参考臂的反射光强不变下(与标准样品时参考臂的反射光强相等)，干涉光强的平方与样品臂的反射光强成正比，则

...、

其中I₁、I₂、...、I_(n-1)、I_n是波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光经过房水后的出射光达到虹膜之前的光强，Q₁、Q₂、...、Q_n是与波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光对应的干涉光的强度；I_s1、I_s2、...、I_sn是分别对应于波长λ₁、λ₂、...、λ_n的参考臂的反射光的强度。κ₁、κ₂...κ_n分别为不同波长λ₁、λ₂、...、λ_n下的虹膜对光的反射系数。

计算：

选取房水中的m+1种组分，设第一种组分为水，浓度为c₀，吸光系数为ε₀(λ)，是关于波长λ的函数；第二种组分为葡萄糖，浓度为c₁，吸光系数为ε₁(λ)，是关于波长λ的函数；…；第m种组分浓度为c_m，吸光系数为ε_m(λ)，是关于波长λ的函数；d为光在房水中通过的光程；根据郎伯-比尔定律，吸光度A(λ)为：

$A\left(\mathrm{\λ}\right)={\ln I}_0\left(\mathrm{\λ}\right)-\ln I\left(\mathrm{\λ}\right)=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\·{\mathrm{\ϵ}}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\·d$ ........①

选取的波长区间[a，b]，对①式关于波长λ进行积分，得：

$\underset{a}{\overset{b}{\∫}}A\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}={\mathrm{dc}}_0\·\underset{a}{\overset{b}{\∫}}{\mathrm{\ϵ}}_0\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}+{\mathrm{dc}}_1\·\underset{a}{\overset{b}{\∫}}{\mathrm{\ϵ}}_1\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}+...+{\mathrm{dc}}_m\·\underset{a}{\overset{b}{\∫}}{\mathrm{\ϵ}}_m\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}$ ......②

设：

...，

则②式写成：

$\underset{a}{\overset{b}{\∫}}A\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}=(\mathrm{\α}\·c_0+\mathrm{\β}\·c_1+...+\mathrm{\γ}\·c_m)\·d$ ......③

J1.选取m个或m个以上的不同波长区间[a，b]，在这些波长区间中房水出现光吸收；

J2.②式中的ε₀(λ)、ε₁(λ)、...、ε_m(λ)分别为房水中m+1种组分各自的吸光系数，是关于波长λ的函数，在所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上对ε₀(λ)、ε₁(λ)、...、ε_m(λ)关于波长λ进行积分，求得分别对应于各个所选波长区间[a，b]的α、β、...、γ的数值；

J3.根据郎伯-比尔定律，lnI₀(λ)-lnI(λ)＝A(λ)，而

根据标准样品测试过程中Q_n0与I_n0的关系以及人眼前房测试过程中Q_n与I_n的关系，有：

故，

A(λ)＝2(lnQ₀(λ)-lnQ(λ))...............④

通过标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到的所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值，拟合出每一个所选波长区间[a，b]上lnQ₀(λ)和lnQ(λ)关于波长λ的函数关系式，得到A(λ)关于波长λ的函数关系式，分别在所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上对该函数关系式关于波长λ进行积分，求得分别对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值；

J4.综合步骤J2和步骤J3的结果，得到基于所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]的③式，得到的m个或m个以上的③式的等号左边均为已求出的数值结果、右边为关于m个未知数c₁、c₀、...、c_m的一次函数，进一步求出m种组分各自的浓度c₁、c₀、...、c_m。

实施例四(检测方法)

该实施例与实施例三的区别在于步骤J3的不同：

J3.根据郎伯-比尔定律，lnI₀(λ)-lnI(λ)＝A(λ)，而

根据标准样品测试过程中Q_n0与I_n0的关系以及人眼前房测试过程中Q_n与I_n的关系，有：

故，

A(λ)＝2(lnQ₀(λ)-lnQ(λ))...............④

通过标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到的所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值；在每一个所选波长区间[a，b]进行如下步骤：将波长区间[a，b]均分成x个次区间，在每一个次区间中取一个波长值，通过所选波长值对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值求得所选波长值下lnQ₀(λ)-lnQ(λ)的数值，所选波长值下2(lnQ₀(λ)-lnQ(λ))的数值再乘以次区间的宽度(即(b-a)/x)即为所选波长值对应的次区间内的A(λ)与次区间宽度的乘积，将各个次区间内的A(λ)与次区间宽度的乘积相加即得到对应于该波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值。x取值越大、次区间宽度越窄时，所得结果的精度越高。

人眼的检测部位可以是虹膜、晶状体前表面、晶状体后表面、眼虹膜表面，也可以是眼视网膜毛细血管层等其它部位，只要透过眼前房房水即可。

上述方法中的计算过程可以在计算机9中进行。

本发明检测检测方法也可以用于其它物质浓度的检测。

本发明方法中，步骤J3中计算③式中等号左边的积分式的值的过程，实际上就是计算图3中在波长区间[a，b]上谱线2lnQ₀(λ)与谱线2lnQ(λ)之间的面积，即图3中阴影部分的面积。图3中上方的谱线是lnQ₀(λ)与波长λ之间的关系曲线，下方的谱线是2lnQ(λ)与波长λ之间的关系曲线。实施例三中是通过得到2(lnQ₀(λ)-lnQ(λ))关于波长λ的函数表达式来进行积分计算来求得③式中等号左边的积分式的值，实施例四是将图3中的阴影部分均分成x个次区间，每个次区间的面积之和即为③式中等号左边的积分式的值。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种物质浓度无损检测方法，其特征在于：包括以下过程：

测试步骤：

a.入射光束射向分光器，入射光束的波长带宽包括人眼房水会出现光吸收的波长区间[a，b]；

b.分光器将入射光分为两束，其中的一束射向参考镜、另一束经过透镜射向样品；

c.从参考镜和检测样品返回的光在所述分光器发生干涉；

d.步骤c产生的干涉光信号由光谱仪接收；

标准样品测试过程：

与人眼虹膜有着相同的散射和吸收系数的标准样品为样品，按照测试步骤进行检测，步骤d得到的与波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光对应的干涉光的强度分别为Q₁₀、Q₂₀、...、Q_n0；

人眼前房测试过程：

按照测试步骤对人眼前房进行检测，其中的步骤b为：分光器将入射光分为两束，一束射向可移动的参考反射镜，另一束经过透镜射向人眼前房，透过角膜、房水后到达虹膜；步骤c为：由虹膜产生的背向散射光和来自可移动的参考反射镜的反射光返回到分光器处叠加发生干涉；步骤d得到的与波长分别为λ₁、λ₂、...、λ_n的入射光对应的干涉光的强度分别为Q₁、Q₂、...、Q_n；

计算：

选取房水中的m+1种组分，设第一种组分为水，浓度为c₀，吸光系数为ε₀(λ)，是关于波长λ的函数；第二种组分为葡萄糖，浓度为c₁，吸光系数为ε₁(λ)，是关于波长λ的函数；...；第m种组分浓度为c_m，吸光系数为ε_m(λ)，是关于波长λ的函数；d为光在房水中通过的光程，

$\underset{a}{\overset{b}{\∫}}A\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}=(\mathrm{\α}\·c_0+\mathrm{\β}\·c_1+...+\mathrm{\γ}\·c_m)\·d$ ......③

③式中，

ε₀(λ)、ε₁(λ)、...、ε_m(λ)分别为房水中m+1种组分各自的吸光系数，是关于波长λ的函数；

J1.选取m个或m个以上的不同波长区间[a，b]，在这些波长区间中房水出现光吸收；

J2.在所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上对ε₀(λ)、ε₁(λ)、...、ε_m(λ)关于波长λ进行积分，求得分别对应于各个所选波长区间[a，b]的α、β、...、γ的数值；

J3.A(λ)＝2(lnQ₀(λ)-lnQ(λ))...............④

所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值由标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到，再结合④式得到对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值；

J4.综合步骤J2和步骤J3的结果，得到基于所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]的③式，得到的m个或m个以上的③式的等号左边均为已求出的数值结果、右边为关于m个未知数c₁、c₀、...、c_m的一次函数，进一步求出m种组分各自的浓度c₁、c₀、...、c_m。

2.根据权利要求1所述的物质浓度无损检测方法，其特征在于：步骤J3中的“所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值由标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到，再结合④式得到对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值”这样实现：通过标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到的所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值，拟合出每一个所选波长区间[a，b]上lnQ₀(λ)和lnQ(λ)关于波长λ的函数关系式，得到A(λ)关于波长λ的函数关系式，分别在所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上对该函数关系式关于波长λ进行积分，求得分别对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值。

3.根据权利要求1所述的物质浓度无损检测方法，其特征在于：步骤J3中的“所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值由标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到，再结合④式得到对应于各个所选波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值”这样实现：通过标准样品测试过程和人眼前房测试过程得到的所选m个或m个以上的不同波长区间[a，b]上不同波长λ对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值；在每一个所选波长区间[a，b]进行如下步骤：将波长区间[a，b]均分成波长带宽相等的次区间，在每一个次区间中取一个波长值，通过所选波长值对应的Q₀(λ)和Q(λ)的数值求得所选波长值下lnQ₀(λ)-lnQ(λ)的数值，所选波长值下lnQ₀(λ)--lnQ(λ)的数值再乘以次区间的宽度即为所选波长值对应的次区间内的A(λ)与次区间宽度的乘积，将各个次区间内的A(λ)与次区间宽度的乘积相加即得到对应于该波长区间[a，b]的③式中等号左边的积分式的值。

4.根据权利要求1、2或3所述的物质浓度无损检测方法，其特征在于：测试步骤的步骤a中，入射光束由一个或多个光源发出，入射光束射向耦合器之前还依次经过聚焦透镜和波分复用器；

步骤c和步骤d之间还进行步骤c+：步骤c产生的干涉信号经分光镜分离。

5.根据权利要求4所述的物质浓度无损检测方法，其特征在于：步骤d为：来自分光镜的信号分别被一个或多个光谱仪接收。

6.采用权利要求5所述的物质浓度无损检测方法；其特征在于：步骤d中光谱仪的数据由分析单元进行处理。

7.一种物质浓度检测装置，其特征在于：包括光源、耦合器、参考镜、成像透镜和光谱仪；所述光源为可发出预定波长带宽的光束的光源，或者为两个或两个以上可发出不同预定波长带宽光束的光源的耦合；所述装置的光路为所述光源向所述耦合器发出入射光，所述耦合器将入射光分为两束，其中的一束射向所述参考镜、另一束经过所述透镜射向样品，由所述参考镜和样品产生的光再返回所述耦合器发生干涉，干涉光信号由所述光谱仪接收。

8.根据权利要求7所述的物质浓度检测装置，其特征在于：所述光源包括第一光源和第二光源，所述光源和耦合器之间依次设有聚焦透镜和波分复用器；所述耦合器和光谱仪之间设有分光镜，所述光谱仪包括第一光谱仪和第二光谱仪。

9.根据权利要求7或8所述的物质浓度检测装置，其特征在于：包括与所述光谱仪电性连接的分析单元，所述分析单元可处理光谱仪的数据得到检测样品的浓度。

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