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用于无创血糖检测的调频连续波激光雷达技术理论分析

熊冰  魏文雄  何建军  
【摘要】:连续无创血糖检测能够更好地实现对糖尿病的管理和治疗。提出一种利用调频连续波(FMCW)激光雷达技术实现无创血糖测量的方案,通过检测皮肤散射系数的改变来测量血糖浓度的变化。与传统的光学相干层析成像血糖检测法相比,结构更简单,利于实现仪器的小型化、便携化。FMCW激光雷达无创血糖测量系统采用差分干涉的方法,将时域的信号转移到频域,通过分析频域信号斜率来获得被测物体的散射系数。分析了频率调制信号为锯齿波的情况,建立了系统工作过程的数学模型,并讨论了激光器性能对系统分辨率的影响。利用蒙特卡罗方法对类人体组织液进行仿真,分析了不同葡萄糖浓度时信号斜率的变化。仿真结果表明,当葡萄糖浓度增大20 mmol/L时,系统信号斜率下降35%,与米氏散射理论计算值相符。最后介绍了以二氧化硅小球悬浊液作为检测样品的原理验证性实验。从实验的结果可以看出,系统信号斜率与样品散射系数成正比,初步验证了该方法的可行性。

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