CN105596011B - 一种无创血糖检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种无创血糖检测装置，包括：红外照明光源模块、无动镜萨格纳克Sagnac干涉光学模块、会聚物镜、红外光电传感器阵列模块以及数据处理与分析模块；红外照明光源模块照射被测人体检测部位，得到带有被测人体血糖浓度的光波束；光波束经过无动镜Sagnac干涉光学模块形成光学干涉信号；光学干涉信号通过红外物镜聚焦后，被红外光电传感器阵列模块捕获，并将聚焦后的光学干涉信号转换成带有干涉信息的数字电信号；数据处理与分析模块将数字电信号进行傅里叶变换得到光谱分布信号，并对所述光谱分布信号进行信号分析，得到被测人体的血糖浓度信息。所述无创血糖检测装置具有完全无创、无副作用、无需耗材、实时快速、结果准确等特点。

Description

一种无创血糖检测装置
技术领域
本发明涉及光学工程及医疗检测仪器领域，尤其涉及一种无创血糖检测装置。
背景技术
血糖作为人体健康的一项重要指标，血糖量的变化可以作为疾病预防与诊断的一个重要参考。人们需要对自身血糖做定期的检测，尤其是糖尿病人，需要对自身血糖有一个实时的准确把握。目前，较为成熟的测量方法为生化血糖测量法和微创血糖检测法，都需要对人体血液进行抽血采样，给人身体带来疼痛，而且检测的操作较为复杂，对患者的心理痛苦和疾病感染带来不利因素。无创血糖检测是使用低频超声对皮肤的作用，通过采集微量皮肤渗透液来测定并推断血糖浓度，但是该方法在一定程度上准确性不高。
近年来，随着光学技术在医疗检测领域的发展，出现了许多利用基于光学技术的无创血糖检测手段，比如采用近红外光对人体血糖、血红素等各体征指标进行检测，但是由于近红外光透过性较强，获取到的信噪比不高，检测具有一定的局限性；或者，还有的通过近红外光的透光光强差值来计算人体介质衰减系数，从而推断人体血糖值，但是，使用该方法进行推断血糖浓度时容易受到外界干扰，对加工技术和操作要求较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种无创血糖检测装置，能够快速准确的测量人体的血糖浓度信息。
本发明采用的技术方案是，所述无创血糖检测装置，包括：红外照明光源模块、无动镜萨格纳克Sagnac干涉光学模块、会聚物镜、红外光电传感器阵列模块以及数据处理与分析模块；
红外照明光源模块用于照射被测人体检测部位，得到带有被测人体血糖信息的光波束；无动镜Sagnac干涉光学模块用于将所述光波束进行分振幅干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；会聚物镜用于将所述光学干涉信号进行聚焦；红外光电传感器阵列模块位于所述会聚物镜的焦平面上，所述红外光电传感器阵列模块用于将聚焦后的光学干涉信号转换为数字电信号；数据处理与分析模块用于将所述数字电信号进行傅里叶变换，得到光谱分布信号，并对所述光谱分布信号进行信号分析，得到被测人体的血糖浓度信息。
进一步的，所述红外照明光源模块采用透射红外光和/或漫反射红外光作为照射光源。
进一步的，所述无动镜Sagnac干涉光学模块，包括：光束接收端、半透半反分束板、第一反射面、第二反射面以及光束射出端；
所述无动镜Sagnac干涉光学模块用于将所述光波束进行分振幅干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号，包括：
所述光波束通过光束接收端发射至半透半反分束板；所述半透半反分束板将所述光波束分为一束透射光束和一束反射光束；所述透射光束经第一反射面反射至第二反射面，再经所述第二反射面反射至所述半透半反分束板，并与所述反射光束在所述半透半反分束板上发生干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；所述光学干涉信号从光束射出端射出。
进一步的，所述半透半反分束板上镀有工作在红外波段的半透半反膜；所述第一反射面和第二反射面上镀有红外反射膜，用于抑制可见光和紫外光。
进一步的，所述红外光电传感器阵列模块包含红外探测器传感器，所述红外探测器传感器所能探测到的波长与所述红外照明光源模块中作为照射光源的红外光的波长相对应。
进一步的，将所述光束射出端的中心、所述会聚物镜的中心以及所述红外光电传感器阵列模块的中心放置于同一直线上。
进一步的，所述红外光电传感器阵列模块与所述数据处理与分析模块通过通用串行总线连接。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述的无创血糖检测装置，通过红外多波段光束照射被测人体检测部位，即可实时获取带有被测人体血糖浓度的光谱吸收信息，先后通过无动镜Sagnac干涉光学模块以及傅里叶变换对所述光谱吸收信息进行实时光谱分析，从而能够快速准确的得到被测人体的血糖浓度信息；所述无创血糖检测装置具有完全无创、无副作用、无需耗材、实时快速、结果准确等特点。
附图说明
图1为本发明第一实施例的无创血糖检测装置的组成结构示意图；
图2为本发明第二实施例的无创血糖检测装置的组成结构示意图；
图3为本发明第三实施例的无创血糖检测装置的组成结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例，一种无创血糖检测装置，如图1所示，包括以下组成部分：
红外照明光源模块1、无动镜Sagnac干涉光学模块2、会聚物镜3、红外光电传感器阵列模块4以及数据处理与分析模块5；
红外照明光源模块1用于照射被测人体检测部位6，得到带有被测人体血糖信息的光波束；无动镜Sagnac干涉光学模块2用于将所述光波束进行分振幅干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；会聚物镜3用于将所述光学干涉信号进行聚焦；红外光电传感器阵列模块4位于所述会聚物镜的焦平面上，红外光电传感器阵列模块4用于将聚焦后的光学干涉信号转换为数字电信号；数据处理与分析模块5用于将所述数字电信号进行傅里叶变换，得到光谱分布信号，并对所述光谱分布信号进行信号分析，得到被测人体的血糖浓度信息。
具体的，红外照明光源模块1采用透射红外光和/或漫射红外光作为照射光源。
无动镜Sagnac干涉光学模块2，包括以下组成部分：光束接收端7、半透半反分束板8、第一反射面9、第二反射面10以及光束射出端11；半透半反分束板8上镀有工作在红外波段的半透半反膜；第一反射面9和第二反射面10上镀有红外反射膜，用于抑制可见光和紫外光。
进一步的，无动镜Sagnac干涉光学模块2用于将所述光波束进行分振幅干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号，具体包括：
所述光波束通过光束接收端7发射至半透半反分束板8；半透半反分束板8将所述光波束分为一束透射光束和一束反射光束；所述透射光束经第一反射面9反射至第二反射面10，再经第二反射面10反射至半透半反分束板8，并与所述反射光束在半透半反分束板8上发生干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；所述光学干涉信号从光束射出端11射出。
红外光电传感器阵列模块4包含红外探测器传感器，所述红外探测器传感器所能探测到的波长与红外照明光源模块1中作为照射光源的红外光的波长相对应。
将光束射出端11的中心、会聚物镜3的中心以及红外光电传感器阵列模块4的中心放置于同一直线上。
红外光电传感器阵列模块4与数据处理与分析模块5通过通用串行总线连接。
本发明第二实施例，一种无创血糖检测装置，如图2所示，包括以下组成部分：
透射红外光源1、无动镜Sagnac干涉光学模块2、红外物镜3、硅CCD阵列传感器4以及带有算法软件的微型计算机5；
通过透射红外光源1照射被测人体检测部位6，透射出带有被测人体血糖信息的光波束；所述光波束经过无动镜Sagnac干涉光学模块2形成光学干涉信号；所述光学干涉信号通过红外物镜3聚焦后，被位于红外物镜3的焦平面上的硅CCD阵列传感器4捕获；硅CCD阵列传感器4将聚焦后的光学干涉信号转换成带有干涉信息的数字电信号；带有算法软件的微型计算机5对所述数字电信号进行傅里叶变换得到光谱分布信号，并对所述光谱分布信号进行信号分析，得到被测人体的血糖浓度信息。
具体的，透射红外光源1采用钨丝灯作为照射光源，在波长为0.8μm至1μm的红外工作谱段具有连续的出射光谱；透射红外光源1对人体组织的穿透力很强，可以被血糖充分吸收。
无动镜Sagnac干涉光学模块2，包括以下组成部分：光束接收端7、半透半反分束板8、第一反射面9、第二反射面10以及光束射出端11；第一反射面9和第二反射面10以及半透半反分束板8均可工作在波长为0.8μm至1μm的透射红外光下；半透半反分束板8上镀有工作在红外波段的半透半反膜；第一反射面9和第二反射面10上镀有红外反射膜，用于抑制可见光和紫外光。
进一步的，所述光波束经过无动镜Sagnac干涉光学模块2形成光学干涉信号，包括：
所述光波束通过光束接收端7发射至半透半反分束板8；半透半反分束板8将所述光波束分为一束透射光束和一束反射光束；所述透射光束经第一反射面9反射至第二反射面10，再经第二反射面10反射至半透半反分束板8，并与所述反射光束在半透半反分束板8上发生干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；所述光学干涉信号从光束射出端11射出。
将透射红外光源1的中心、被测人体检测部位6的中心以及光束接收端7的中心放置于同一直线上；将光束射出端11的中心、红外物镜3的中心以及硅CCD阵列传感器4的中心放置于同一直线上。
硅CCD阵列传感器4与带有算法软件的微型计算机5通过通用串行总线连接。
本发明第三实施例，一种无创血糖检测装置，如图3所示，具体包括以下组成部分：
漫反射红外光源1、无动镜Sagnac干涉光学模块2、红外物镜3、碲镉汞红外探测器线阵传感器4以及带有算法软件的微型计算机5；
通过漫反射红外光源1照射被测人体检测部位6，漫反射出带有被测人体血糖信息的光波束；所述光波束经过无动镜Sagnac干涉光学模块2形成光学干涉信号；所述光学干涉信号通过红外物镜3聚焦后，被位于红外物镜3的焦平面上的碲镉汞红外探测器线阵传感器4捕获；碲镉汞红外探测器线阵传感器4将聚焦后的光学干涉信号转换成带有干涉信息的数字电信号；带有算法软件的微型计算机5对所述数字电信号进行傅里叶变换得到光谱分布信号，并对所述光谱分布信号进行信号分析，得到被测人体的血糖浓度信息。
具体的，漫反射红外光源1采用积分球漫反射红外光源，在波长为7μm至12μm的红外工作谱段具有连续的出射光谱；漫反射红外光源1的穿透能力很弱，因此利用浅表组织的反射信息进行检测。
无动镜Sagnac干涉光学模块2，包括以下组成部分：光束接收端7、半透半反分束板8、第一反射面9、第二反射面10以及光束射出端11；第一反射面9和第二反射面10为可工作在热红外波段的反射镜；半透半反分束板8上镀有工作在红外波段的半透半反膜；第一反射面9和第二反射面10上镀有红外反射膜，用于抑制可见光和紫外光。
进一步的，所述光波束经过无动镜Sagnac干涉光学模块2形成光学干涉信号，包括：
所述光波束通过光束接收端7发射至半透半反分束板8；半透半反分束板8将所述光波束分为一束透射光束和一束反射光束；所述透射光束经第一反射面9反射至第二反射面10，再经第二反射面10反射至半透半反分束板8，并与所述反射光束在半透半反分束板8上发生干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；所述光学干涉信号从光束射出端11射出。
将光束射出端11的中心、红外物镜3的中心以及碲镉汞红外探测器线阵传感器4的中心放置于同一直线上。
碲镉汞红外探测器线阵传感器4与带有算法软件的微型计算机5通过通用串行总线连接。
本发明实施例中介绍的无创血糖检测装置，通过红外多波段光束照射被测人体检测部位，即可实时获取带有被测人体血糖浓度的光谱吸收信息，先后通过无动镜Sagnac干涉光学模块以及傅里叶变换对所述光谱吸收信息进行实时光谱分析，从而能够快速准确的得到被测人体的血糖浓度信息；所述无创血糖检测装置具有完全无创、无副作用、无需耗材、实时快速、结果准确等特点。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (6)

1.一种无创血糖检测装置，其特征在于，包括：红外照明光源模块、无动镜萨格纳克Sagnac干涉光学模块、会聚物镜、红外光电传感器阵列模块以及数据处理与分析模块；
红外照明光源模块用于照射被测人体检测部位，得到带有被测人体血糖信息的光波束；无动镜萨格纳克Sagnac干涉光学模块用于将所述光波束进行分振幅干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；会聚物镜用于将所述光学干涉信号进行聚焦；红外光电传感器阵列模块位于所述会聚物镜的焦平面上，所述红外光电传感器阵列模块用于将聚焦后的光学干涉信号转换为数字电信号；数据处理与分析模块用于将所述数字电信号进行傅里叶变换，得到光谱分布信号，并对所述光谱分布信号进行信号分析，得到被测人体的血糖浓度信息；
其中，所述无动镜萨格纳克Sagnac干涉光学模块，包括：光束接收端、半透半反分束板、第一反射面、第二反射面以及光束射出端；
所述无动镜萨格纳克Sagnac干涉光学模块用于将所述光波束进行分振幅干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号，包括：
所述光波束通过光束接收端发射至半透半反分束板；所述半透半反分束板将所述光波束分为一束透射光束和一束反射光束；所述透射光束经第一反射面反射至第二反射面，再经所述第二反射面反射至所述半透半反分束板，并与所述反射光束在所述半透半反分束板上发生干涉，得到被测人体血糖信息的光学干涉信号；所述光学干涉信号从光束射出端射出。
2.根据权利要求1所述的无创血糖检测装置，其特征在于，所述红外照明光源模块采用透射红外光和/或漫反射红外光作为照射光源。
3.根据权利要求1所述的无创血糖检测装置，其特征在于，所述半透半反分束板上镀有工作在红外波段的半透半反膜；所述第一反射面和第二反射面上镀有红外反射膜，用于抑制可见光和紫外光。
4.根据权利要求2所述的无创血糖检测装置，其特征在于，所述红外光电传感器阵列模块包含红外探测器传感器，所述红外探测器传感器所能探测到的波长与所述红外照明光源模块中作为照射光源的红外光的波长相对应。
5.根据权利要求4所述的无创血糖检测装置，其特征在于，将所述光束射出端的中心、所述会聚物镜的中心以及所述红外光电传感器阵列模块的中心放置于同一直线上。
6.根据权利要求5所述的无创血糖检测装置，其特征在于，所述红外光电传感器阵列模块与所述数据处理与分析模块通过通用串行总线连接。
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