【摘 要】
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糖尿病及其并发症极大地影响着人类身体健康,同时也给社会带来巨大的经济负担。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。本文中我们提出了一种利用调频连续波(
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糖尿病及其并发症极大地影响着人类身体健康,同时也给社会带来巨大的经济负担。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。本文中我们提出了一种利用调频连续波(FMCW)激光雷达技术来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(OCT)血糖检测法相比,它的结构更为简单,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。文章分析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。为了验证该方案的可行性,我们利用蒙特卡洛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,并将仿真结果与基于Mie散射模型所得的结果进行比较。仿真结果表明系统信号斜率随葡萄糖浓度升高而降低,与Mie散射理论计算值基本符合。理论上系统对血糖探测的灵敏度可达0.2mM,即3.6mg/dL具有实现便携式血糖检测的潜力。在理论模拟的基础上,本文设计原理验证性实验,以二氧化硅小球悬浊液作为检测样品,分析了对不同浓度悬浊液进行检测时所得信号的变化。我们的研究表明:系统信号斜率与样品散射系数成正比,与前述理论推导相符,初步证明了该方案的实际可行性。
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