一种基于偏振光成像的近红外检测血糖的装置和设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113456069A(43)申请公布日2021.10.01(21)申请号202110858542.2(22)申请日2021.07.28(71)申请人清华大学深圳国际研究生院地址518055广东省深圳市南山区西丽街道深圳大学城清华校区A栋二楼(72)发明人马辉邵聪慧何宏辉翟好宇(74)专利代理机构深圳新创友知识产权代理有限公司44223代理人王震宇(51)Int.Cl.A61B5/1455(2006.01)G16H50/20(2018.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种基于偏振光成像的近红外检测血糖的装置和设备(57)摘要一种基于偏振光成像的近红外检测血糖的装置和设备，该装置包括处理器，所述处理器运行在计算机可读存储介质存储的计算机程序时，实现如下步骤：S1：依据人体皮肤情况，建立人体双层的皮肤光学模型；S2：设定光子在皮肤中传播的相关光学参数，建立蒙特卡洛模拟过程；S3：蒙特卡洛模拟计算得到人体皮肤背向的穆勒矩阵；S4：通过穆勒矩阵各阵元计算得到各个偏振参量；S5：通过比较各个偏振参量随散射系数和吸收系数的变化率，得到比只用光强信息提取血糖的吸收信息更好的特异性偏振参量。该装置基于偏振参量降低浅表层散射影响，从而得到深层的吸收等其他微观结构信息，能够提高血糖检测的信噪比，提高深层吸收测量精度。CN113456069ACN113456069A权利要求书1/2页1.一种基于偏振光成像的近红外检测血糖的装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器运行在计算机可读存储介质上存储的计算机程序时，实现如下步骤：S1：依据人体皮肤情况，建立人体双层的皮肤光学模型；S2：设定光子在皮肤中传播的相关光学参数，建立蒙特卡洛模拟过程；S3：蒙特卡洛模拟计算得到人体皮肤背向的穆勒矩阵；S4：通过穆勒矩阵各阵元计算得到各个偏振参量；S5：通过比较各个偏振参量随散射系数和吸收系数的变化率，得到比只用光强信息提取血糖的吸收信息更好的特异性偏振参量。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述步骤S1中双层的皮肤光学模型，其中第一层为表皮层和真皮层，第二层为皮下组织，以所述第一层的散射系数的变化表示浅表层的不稳定性，以所述第二层的吸收系数表示待检测的葡萄糖浓度。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述步骤S2中双层的皮肤光学模型的光学参数具体包括：所述第一层的厚度设置为0.3mm，所述第二层的厚度设置为10mm；光子数为107，入射光的波长为1200nm，介质的折射率为1.33；所述第一层为纯球散射体系，其中球散射体的相关参数包括：半径为0.3μm，散射系数变化范围为50～300/cm，间隔为10/cm，折射率为1.43；所述第二层为球散射吸收体系，介质吸收系数变化范围为3/cm，介质折射率为1.43，球散射体半径为0.3μm，球散射体折射率为1.38，散射系数为60/cm。4.如权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述步骤S3中，经过所述蒙特卡洛模拟之后生成表征所述皮肤光学模型的样本信息4*4的穆勒矩阵，穆勒矩阵的m11阵元携带有光强信息，其余的15个穆勒矩阵阵元均携带着不同的偏振信息，所述偏振信息能够提供除光强信息以外的样本的微观结构信息。5.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述步骤S4中的所述各个偏振参量包括将各个穆勒矩阵阵元组合而成的参数，包括：m11、m22、m44、m11+m22+m33、m11+m22+m33+m44、m11×(m22+m33+m44)、m11×(m22+m33)、m11×m44、m11/m22+m33+m44、m11/m22、m11/m44、m11×m22、m11×(m22+m44)、m11×(m22+m33+m44)、(m22+m33+m44)2、m11×(m22+m33+m44)2。6.如权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，所述步骤S5中的所述变化率，包括各参量随第一层散射系数变化的变化率，以及各参量随第二层代表血糖浓度的吸收系数变化率。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，其中随第一层散射系数的变化率为：其中随第二层吸收系数的变化率为：2CN113456069A权利要求书2/2页其中，y(mus1)代表各参数在散射系数为mus1时的值，y(mus2)代表各参数在散射系数为mus2时的值，y(mua1)代表各参数在吸收系数为mua1时的值，y(mua2)代表各参数在吸收系数为mua2时的值，其中mua1、mua2、mus1、mus2为参数变化范围内的任意值；选择参量的标准为：kmus较光强的变化率小，kmua较光强的变化率大。8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述