[发明专利]基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统

权利要求书

1.一种基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统，包括双波长光源模块、光路耦合模块、信号检测模块、信号处理及显示模块：

所述双波长光源模块包括窄带宽激光器，所述窄带宽激光器用于发射两束波长相近、输出功率较大和激光光谱线宽较窄的激光；

所述光路耦合模块，用于将所述双波长光源模块输出的两束激光按照一定时序分别聚焦至人体小臂内侧用于激发和收集特定波段的两组拉曼光谱。

所述信号检测模块，用于接收所述两组特定波长的拉曼散射光并进行检测，得到人体小臂内测的拉曼光谱。

所述信号处理及显示模块，用于对所述两组拉曼光谱进行差分处理，进一步对差分后的拉曼光谱特征峰参数进行偏最小二乘法回归，将预测值显示到屏幕。

2.根据权利要求1所述的一种基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统，其特征在于：所述双波长光源模块可采用任意波长相近的光源，优选784nm和785nm，波长差范围1nm，输出功率≤1.25w，线宽≤0.01nm，所述线宽采用布拉格光栅选择得到，且两种波长可按照特定时序进行触发。

3.根据权利要求1所述的一种基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统，其中，所述光路耦合模块包括：

第一平凸非球面透镜：用于将所述双波长光源模块输出的激光准直至第一窄带通滤光片；

第一窄带通滤光片：用于对所述准直激光以外的杂散光进行滤除；

二向色镜：可选二向色镜或两个反色镜用于改变激发光方向与收集光路异轴；二向色镜用于反射所述准直激光至下述第二平凸非球面透镜，同时透射来自人体的拉曼散射光至下述第二窄带通滤光片；

第二平凸非球面透镜：用于将所述滤除之后的准直激光精确聚焦至人体小臂内测，同时收集并准直来自人体的拉曼散射光；

第二窄带通滤光片：用于滤除所述人体拉曼散射光特定波段以外的拉曼散射光和瑞利散射光；其特征在于：对于所述特定波段的拉曼散射光的透过率大于等于90％；对于所述特定波段以外的散射光和瑞丽散射光的透过率小于0.0001％；

第三平凸非球面透镜：用于将所述人体特定频段的拉曼散射光精确聚焦至所述信号检测模块。

4.根据权利要求3所述的一种基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统，其中，所述人体特定波段拉曼散射光，是根据两束入射光频率与散射光频率差值倒数确定；所述散射光特征在于：人体血糖拉曼特征峰1125cm^-1强度受代谢热量及人体机能影响可忽略，强度变化可认为由血糖浓度单一变量引起。

5.根据权利要求1所述的一种基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统，其特征在于：所述信号检测模块优选超快弱光响应的微型雪崩光电二极管，记录电压信号，将所述人体特定波长的拉曼散射光强信号转换为电信号，可采集到两组具有微小频移的特定波段拉曼散射光谱。

6.根据权利要求1所述的一种基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统，其特征在于：所述信号处理及显示模块对权利要求5所述的两组具有微小频移的特定波段拉曼散射光谱进行多重迭代反卷积差分算法还原，得到一组优化后的如权利要求1至5所述的特定波段的拉曼特征峰的人体原始拉曼散射光谱；进一步，通过优选但不限于现场可编程门阵列(FPGA)提取所述拉曼特征峰强用内置偏最小二乘法回归模型进行预测，并将预测值显示到显示模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于差分拉曼光谱的微型无创血糖检测系统，其特征在于，体积微小操作简单，可独立用于可穿戴血糖无创检测装置，也可集成到手机及家用医疗等设备中。