用于无创血糖检测的调频连续波激光雷达技术理论分析

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。