[发明专利]基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置

权利要求书

1.一种基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：包括卤钨灯（1）、带通滤光片（2）、注视目标（3）、近红外光谱仪（4）、数据处理模块（5）、人眼房水葡萄糖含量近红外光谱预测数学模型模块（6）和LED屏（7）；带通滤光片（2）设置在卤钨灯（1）的出光口，注视目标（3）位于人眼正前方，卤钨灯（1）和近红外光谱仪（4）均位于人眼斜前方，卤钨灯（1）和近红外光谱仪（4）分别位于注视目标（3）的两侧，近红外光谱仪（4）、数据处理模块（5）、人眼房水葡萄糖含量近红外光谱预测数学模型模块（6）和LED屏（7）依次连接；卤钨灯（1）产生连续的近红外光束，经带通滤光片（2）滤光后变为波长在1500~1800 nm范围内的近红外光，以倾斜方向入射到人眼，经人眼的角膜和房水透射后入射虹膜，再经人眼虹膜的反射，第二次通过房水区域，出射的近红外光中包含房水内的葡萄糖含量信息；近红外光谱仪（4）对出射的近红外光进行收集，并分析得到其光谱数据信息，再将其送入数据处理模块（5）；数据处理模块（5）对光谱数据信息进行预处理，将预处理后的数据送入人眼房水葡萄糖含量近红外光谱预测数学模型模块（6），得到准确的血糖值，并在LED屏（7）上显示。

2.根据权利要求1所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述的卤钨灯（1）的波长范围是600 ~2500 nm，带通滤光片（2）的中心波长为1650 nm，半峰宽为150 nm。

3.根据权利要求1所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述数据处理模块（5）对光谱数据信息进行预处理包括以下步骤：噪声滤除、归一化处理及光谱范围的优化选择。

4.根据权利要求1所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述人眼房水葡萄糖含量近红外光谱预测数学模型模块（6）中人眼房水葡萄糖含量近红外光谱预测数学模型的建立方法如下：

步骤1：建立人造前房模型，将人造房水溶液注入人造前房模型，以填充了人造房水溶液的人造前房模型作为校正集；

步骤2：应用近红外光谱仪从校正集中采集人造前房模型中返回的包含人造房水溶液内葡萄糖含量信息的近红外光谱数据；

步骤3：对测得的近红外光谱数据进行预处理；

步骤4：对预处理后的近红外光谱数据利用偏最小二乘法将人造房水溶液中实际葡萄糖含量与经光谱预处理后的人造房水溶液的近红外光谱数据相关联，运用完全交互检验验证法对所建模型的拟合及预测能力进行评价，从而建立起基于近红外光谱信息的人眼中葡萄糖含量的预测数学模型。

5.根据权利要求4所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述步骤1中人造前房模型包括有机玻璃接触镜和石英平板，有机玻璃接触镜模仿角膜，石英平板模仿虹膜，在有机玻璃接触镜和石英平板间填充调配好的人造房水溶液。

6.根据权利要求5所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述有机玻璃接触镜和石英平板间填充的人造房水溶液体积为50~80 μL，从石英平板的内表面到有机玻璃接触镜的内表面距离为3.00~3.35 mm。

7.根据权利要求4所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述步骤1中人造房水溶液以0.9%的生理盐水为基底，人造房水溶液的pH值为8，葡萄糖浓度为1~30 mmol/L，浓度间隔为1 mmol/L，各组分物质浓度的协方差为0。

8.根据权利要求4所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述步骤2的近红外光谱仪的采样方式为反射，光谱扫描范围为1500~1800 nm，分辨率为2 nm，对校正集中的每一个样品重复扫描三次，取平均值作为样品近红外光谱。

9.根据权利要求4所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述步骤3中预处理包括噪声滤除、归一化处理、数据筛选、光谱范围的优化选择、中心化及标准化处理。

10.根据权利要求4所述的基于人眼虹膜反射房水近红外光谱的无创血糖检测装置，其特征在于：所述步骤3中预处理选取的谱区范围为1500~1800 nm，17点平滑处理，4个主成分数。