CN104107051B - 一种便携式多脑区血氧检测与实时显示系统 - Google Patents
一种便携式多脑区血氧检测与实时显示系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104107051B CN104107051B CN201410373398.3A CN201410373398A CN104107051B CN 104107051 B CN104107051 B CN 104107051B CN 201410373398 A CN201410373398 A CN 201410373398A CN 104107051 B CN104107051 B CN 104107051B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- signal
- analog
- digital conversion
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 239000008280 blood Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 title claims abstract description 27
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 74
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003925 brain function Effects 0.000 abstract description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000002610 neuroimaging Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000002599 functional magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003333 near-infrared imaging Methods 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001320 near-infrared absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000002603 single-photon emission computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多脑区血氧检测与实时显示系统，包括：光源发射模块，发射双波长近红外光，通过面板模块和光纤传输至探测头盔，并输出相敏检波参考信号；光检测模块，通过光纤和探头接收探测头盔的近红外光信号，将其进行光电转换并放大；信号解调和模数转换模块，对放大的电信号进行光通道识别和模数转换，将解调得到的信号传至面板模块；控制模块，对各模块进行电路配置与控制；电源模块，为各模块提供电压；信号背板，实现不同模块的通信；面板模块，输出近红外光给探测头盔，接收探测头盔的光信号，显示采集到的信号。本发明无需额外计算机参与，集成度高，体积小，重量轻，方便携带，真正实现了脑功能成像系统的便携性。
Description
技术领域
本发明涉及近红外光谱脑成像技术领域，尤其是一种便携式多脑区血氧检测与实时显示系统，利用ARM芯片和液晶屏实现数据预处理和实时显示。
背景技术
近年来，脑成像技术成为认知神经科学方面研究的新宠，而认知神经科学为心理学的蓬勃发展做出了重要的贡献。目前已经有几种脑成像技术被广泛应用，如功能磁共振成像(fMRI)、正电子发射计算机断层显像(PET)、单光子发射计算机断层显像(SPECT)、脑电(EEG)和光学成像。
功能近红外脑功能成像技术对现有的fMRI、PET技术是一个非常有益的补充，通过测量大脑皮层中血容、血氧的分布和变化情况来了解大脑的活动。功能近红外脑功能成像技术能够进行实时的非侵入性测量，具有时间精度高、灵活、易用、低成本等特点。国外近红外光谱成像技术发展较早，已有比较成熟的产品，例如日本日立公司的ETG系列、岛津的FOIRE系列、美国TechEn公司的CW系列。然而在我国，NIRS系统的研制一直处于落后地位。目前只有清华大学研制的“TSAH-100近红外组织血氧无损监测仪”、华中科技大学研制的具有4个光源点、10个探测点(16个空间采样点)的测量系统，以及南京航天航空大学的“基于STM32的近红外脑局部血氧检测装置”，而且国内外现有的设备存在以下缺点。
(1)体积大，集成度不高。例如日本日立公司的ETG系列设备机箱庞大，不方便携带；
(2)头盔模型的固定设计，局限了探测通道的排布，不利于光通路的拓展化利用；
(3)清华大学研制的“TSAH-100近红外组织血氧无损监测仪”，因为其并不是成像设备，无法显示大脑具体区域的血氧变化量，无法完成具体的数据分析；同时，数据采样间隔大，可存储数据时间短；
(4)华中科技大学研制的测量系统，虽然可以成像，但需要通过专门的计算机完成数据接收和显示测量；
(5)南京航空航天大学的“基于STM32的近红外脑局部血氧检测装置”，由于在探测器接收部分采用时分复用技术，并且分时经过同一个运放电路进行放大，所以，此装置限制了血氧采样通道，降低了频率分辨率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种真正可实现便携多脑区血氧检测与实时显示的一体化系统。
本发明提出的一种多脑区血氧检测与实时显示系统包括：光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块、控制模块、电源模块、信号背板和面板模块，其中：
所述光源发射模块与所述控制模块和信号解调和模数转换模块连接，用于根据所述控制模块的控制命令发射双波长近红外光，并向所述信号解调和模数转换模块输出相敏检波参考信号，所述近红外光通过面板模块和光纤传输至探测头盔，经过人脑衰减后的光信号通过光纤传输至面板模块上的探头；
所述光检测模块与信号解调和模数转换模块连接，并通过光纤和面板模块上的探头与所述探测头盔连接，用于通过光纤和探头接收经过人脑散射和吸收后的微弱近红外光信号，将其转换为电信号并可控放大，之后输出至信号解调和模数转换模块；
所述信号解调和模数转换模块与所述光源发射模块、光检测模块和控制模块连接，用于对接收到的信号进行光通道识别、模数转换，并接受所述控制模块的控制命令将解调得到的信号上传至面板模块的串口屏进行实时显示；
所述控制模块与所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块连接，用于对于所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块进行电路配置与控制；
所述电源模块与所述光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块和控制模块连接，用于为各模块提供稳定可靠的工作电压；
所述信号背板与所述光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块、控制模块和电源模块连接，用于实现不同模块之间的通信；
所述面板模块与所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块连接，用于输出双波长近红外光给探测头盔，通过探头接收探测头盔的光信号，并显示所述信号解调和模数转换模块输出的信号。
通过采取以上技术方案，本发明采用了更为高速、高精度的模块，如ARM控制模块以及模拟开关阵列；采用模拟开关阵列进行光路选通；采用双路数字电位计控制光功率；采用可编程放大器对电信号放大等。完成了一套新型的多脑区血氧检测与实时显示的一体化系统，由此具有以下优点：
1、内部各模块结构布局更加合理。改进后的电路不仅降低了成本，更重要的是提高了整个系统的光源利用率，结构更加简洁高效。本发明一实施例中使用4个光源发射电路实现8通道双波长信号的采集，每路光检测电路同时接受4通道经大脑散射和吸收的近红外光；
2、电路设计更加精巧。本发明使用频分复用技术实现光通路的并行发射，模拟开关阵列选通特定频率的参考信号，解调电路可根据信号频率解调出各通道信号，实现了在短时间内同时采集8通道数据的可能；
3、系统各模块作用更加精确，系统整体连接性更加集成化。近红外发射模块完成激光驱动和光功率的配置；光检测模块完成光电转换和信号的可调放大；解调模块完成各通道信号解调与模数转换；ARM起控制核心作用；电源模块提供稳定的工作电压；串口屏实时显示数据。各模块电路完成各自功能的同时，用信号背板将其联系在一起，克服了各模块之间飞线连接的缺点，使系统更具整体性；
4、系统外观更加美观、立体效果明显。由于本发明集中装载在一个小机箱里，各模块通过信号背板紧密连接在一起，面板模块放置串口屏和光源探头，光源通过光纤与头盔连接在一起，省去了不必要的平面空间，立体效果直观易懂，整个系统不仅在功能上更加突出，外观上也更加美观和人性化；
5、系统更加便携轻巧。由于本发明集成程度高，各模块高速有效的运作，使整体系统体积小，重量轻，加之特殊的光纤探头设计，方便使用者搬动，真正实现近红外脑功能成像系统的便携性。
附图说明
图1是便携式8通道多脑区血氧检测与实时显示系统的结构框图；
图2是根据本发明一实施例的面板模块的结构示意图；
图3是根据本发明一实施例的单通道光源发射模块的结构框图；
图4是根据本发明一实施例的多通道光检测模块的结构框图；
图5是根据本发明一实施例的多通道解调与采集模块的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1所示是系统总框图，如图1所示，所述系统包括光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块、控制模块、电源模块、信号背板和面板模块，其中：
所述光源发射模块与所述控制模块和信号解调和模数转换模块连接，用于根据所述控制模块的控制命令发射双波长近红外光，并向所述信号解调和模数转换模块输出相敏检波参考信号，所述近红外光通过面板模块和光纤传输至探测头盔，经过人脑衰减后通过光纤传输到面板模块上的探头；
具体地，所述光源发射模块产生的双波长近红外光输出至面板模块的近红外光输出单元，然后通过光纤输出至探测头盔，如图2所示。
在本发明一实施例中，所述光源发射模块为多通道(比如4通道)光源发射模块，所产生的多通道近红外信号并行进行发射。所述多通道光源发射模块包括多组单通道光源发射模块，每组单通道光源发射模块用于产生两种波长的近红外光(比如波长为690nm和830nm的近红外光)，其中，所述近红外光经过不同频率的方波调制，以区别不同的光路。
图3是根据本发明一实施例的单通道光源发射模块的结构框图，如图3所示，单通道光源发射模块包括单片机控制单元、激光驱动电路、载波发生电路和双路数字电位计，其中：
所述单片机控制单元用于接受所述控制模块的控制命令，以调节近红外光的光功率、调节载波的频率和相位；
所述激光驱动电路用于根据所述单片机控制单元的调节产生指定频率和相位的近红外光，可通过监控激光驱动电路发光二极管输出电流的大小，控制光强在合理的范围；
所述载波发生电路用于根据所述单片机控制单元的调节产生指定频率和相位的载波；
所述双路数字电位计用于根据所述单片机控制单元的调节确定近红外光的发射功率，以保证近红外光源的稳定发射。
具体地，所述单片机控制电路控制4个DDS(直接数字式频率合成器)产生两种频率的两组方波信号，每组方波信号由同频率的无相移和90°相移两路方波信号组成，其中，一路方波信号作为载波信号驱动激光发生电路产生稳定的双波长近红外光信号，同时所述单片机控制电路作用于双路数字电位计控制双波长近红外光信号以稳定的功率发射，可通过监控激光驱动电路的发光二极管输出电流的大小，控制光强在合理的范围内；另一路方波信号传输给所述信号解调和模数转换模块作为相敏检波的参考信号。
所述光检测模块与信号解调和模数转换模块连接，并通过光纤和面板模块上的探头与所述探测头盔连接，用于通过光纤和探头接收经过人脑散射和吸收后的微弱近红外光信号，将其转换为电信号并可控放大，之后输出至信号解调和模数转换模块；
在本发明一实施例中，所述光检测模块为多组(比如2组)光检测模块。
图4是根据本发明一实施例的光检测模块的结构框图，如图4所示，所述多通道光检测模块包括多组单通道光检测模块，每个单通道光检测模块包括雪崩二极管(APD)光检测电路和可编程放大器(PGA)，其中，所述雪崩二极管光检测电路用于通过面板模块上的探头接收经过人脑散射和吸收后的微弱光信号，并将接收到的光信号进行光电转换，转换为电信号、进行隔直处理以除去环境光；所述可编程放大器用于对电信号进行可编程放大，以充分利用ADC的动态范围，提高信噪比，使转换后的电信号增益可以灵活调节，放大后的电信号传输到信号解调和模数转换模块作为有用信号进行解调。
所述信号解调和模数转换模块与所述光源发射模块、光检测模块和控制模块连接，用于对于接收到的电信号进行光通道识别、模数转换，具体地，利用从所述光源发射模块和光检测模块接收到的信号解调得到对应频率的信号，从而完成不同通道信号的识别，降低了环境光的干扰，然后接受所述控制模块的控制命令将解调得到的信号上传至面板模块进行实时显示；
在本发明一实施例中，所述信号解调和模数转换模块为多通道(比如4通道)信号解调和模数转换模块，所述多通道信号解调和模数转换模块包括多组单通道信号解调和模数转换模块，每个通道信号解调和模数转换模块用于解调两种波长的近红外电信号。
图5是根据本发明一实施例的信号解调和模数转换模块的结构框图，如图5所示，所述信号解调和模数转换模块包括模拟开关阵列、相敏检波电路、低通滤波电路、模数转换电路，其中：
所述模拟开关阵列用于根据所述控制模块的控制命令，通过模拟开关选通其中一个APD光检测电路，从而输入多通道的模拟电信号，同时根据频率的不同，选通来自所述光源发射模块的特定频率的方波信号作为参考信号；
所述相敏检波电路用于基于所述模拟电信号和参考信号进行相敏检波，利用信号频率的不同，从模拟电信号中解调得到对应频率的信号，即把输入信号中本通道的有用信号解调出来，得到相应通道的有用信号，保证各通道信息的准确提取；
所述低通滤波电路和模数转换电路用于对于所述相敏检波电路的输出信号进行数字信号处理与分析，比如低通滤波、单转差分和模数转换。
所述控制模块与所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块连接，用于对于所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块进行电路配置与控制，比如实现方波频率、光功率的控制和光通路的选通；
在本发明一实施例中，所述控制模块为ARM控制模块。
所述电源模块与所述光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块以及控制模块连接，用于实现高低压转换和交流电整流，为各模块提供稳定可靠的工作电压；
所述信号背板通过排插等方式与所述光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块、控制模块和电源模块连接，用于实现不同模块之间的通信。
所述面板模块与所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块连接，用于输出双波长近红外光给探测头盔，通过探头接收探测头盔的光信号，并显示所述信号解调和模数转换模块输出的信号。
图2是根据本发明一实施例的面板模块的结构示意图，如图2所示，所述面板模块包括串口屏显示模块、近红外光输出单元和探头，其中：
所述串口屏显示模块用于对采集到的数据进行实时显示，在本发明一实施例中，所述串口屏显示模块可与其它模块合为一体；
所述近红外光输出单元用于将近红外光通过光纤输出至探测头盔；
所述探头用于通过光纤接收所述探测头盔输出的光信号，并将接收到的光信号发送至光检测模块。
所述系统工作时，首先由控制模块向光源发射模块发送控制命令，确定光源发射的频率和相位，使光源发射模块以恒定的功率和频率发射近红外光，其中：光源发射模块中的双路数字电位计接受控制模块的控制命令确定光源的功率，DDS接受控制模块的控制命令生成指定频率和相位的方波信号。由上可知，光源的发射功率和频率灵活可调，因此光强发射更加稳定可控，且经过了载波调制，而且由于光源发射模块以恒定的功率和频率发射近红外光，从而保证了数据的可靠性。所述光源发射模块产生的近红外光通过光纤传至探测头盔，近红外光经过颅脑的散射和吸收后携带有大脑血氧信息，再由探测头盔的光纤通过探头传至光检测模块，光检测模块将接收到的包含脑血氧信息的光信号转换为电信号，经过可编程放大器放大后输出给信号解调和模数转换模块。所述信号解调和模数转换模块通过相敏检波、低通滤波、单转差分等技术将不同通道的信号解调出来，再由模数转换电路进行24位数字信号采集。最后经过对于数字信号的预处理后上传至面板模块进行显示。
综上所述，本发明便携式多脑区血氧检测与实时显示系统，采用4通道双波长近红外光源并行发射，利用光检测电路进行光电转换与放大，经过解调电路解调与模数转换，利用ARM串口控制技术将采集到的数据发送到串口屏进行预处理和显示。串口屏高性能显示与ARM高速率数据处理两个特点相结合，实现数据实时显示。本发明利用ARM控制系统，再经串口屏显示数据，因此可将8通道近红外脑功能成像仪做成一个完整系统。
通过实践检测，本发明的多便携式多脑区血氧检测与实时显示系统可实现大脑血氧信号快速准确的检测、采集和显示；光功率和PGA放大倍数可灵活调节，从而有效地提高信号的信噪比。本发明的多通道便携式多脑区血氧检测与实时显示系统克服了现有近红外脑成像系统的不足，系统集成度高，体积小，真正体现了功能近红外脑成像系统的便携性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，由于本发明对便携式多脑区血氧检测与实时显示的一体化系统的各个组成部分都做出了改进，本领域技术人员可以对其中某一个或多个改进的组合形成一个新的技术方案，这样的技术方案均在本发明的保护范围之内，在此不再一一列举。
Claims (10)
1.一种多脑区血氧检测与实时显示系统，其特征在于，该系统为便携式一体化系统，无需上位机参与，其包括：光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块、控制模块、电源模块、信号背板和面板模块，其中：
所述光源发射模块与所述控制模块和信号解调和模数转换模块连接，用于根据所述控制模块的控制命令发射双波长近红外光，并向所述信号解调和模数转换模块输出相敏检波参考信号，所述近红外光通过面板模块和光纤传输至探测头盔，经过人脑衰减后的光信号通过光纤传输至面板模块上的探头；
所述光检测模块与信号解调和模数转换模块连接，并通过光纤和面板模块上的探头与所述探测头盔连接，用于通过光纤和探头接收经过人脑散射和吸收后的微弱近红外光信号，将其转换为电信号并可控放大，之后输出至信号解调和模数转换模块；
所述信号解调和模数转换模块与所述光源发射模块、光检测模块和控制模块连接，用于对接收到的信号进行光通道识别、模数转换，并接受所述控制模块的控制命令将解调得到的信号上传至面板模块进行实时显示；
所述控制模块与所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块连接，用于对于所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块进行电路配置与控制；
所述电源模块与所述光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块和控制模块连接，用于为各模块提供稳定可靠的工作电压；
所述信号背板与所述光源发射模块、光检测模块、信号解调和模数转换模块、控制模块和电源模块连接，用于实现不同模块之间的通信；
所述面板模块与所述光源发射模块、光检测模块和信号解调和模数转换模块连接，用于输出双波长近红外光给探测头盔，通过探头接收探测头盔的光信号，并显示所述信号解调和模数转换模块输出的信号；
其中，所述系统工作时，所述控制模块向所述光源发射模块发送控制命令，确定光源发射的频率和相位，使光源发射模块以恒定的功率和频率发射近红外光；所述光源发射模块产生的近红外光通过光纤传至探测头盔，近红外光经过颅脑的散射和吸收后携带有大脑血氧信息，再由探测头盔的光纤通过探头传至光检测模块，光检测模块将接收到的包含脑血氧信息的光信号转换为电信号，经过可编程放大器放大后输出给信号解调和模数转换模块，最后经过对于数字信号的预处理后上传至面板模块进行显示。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源发射模块为多通道光源发射模块，所述多通道光源发射模块包括多组单通道光源发射模块，每组单通道光源发射模块用于产生两种波长的近红外光。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述单通道光源发射模块包括激光驱动电路、载波发生电路、双路数字电位计和单片机控制单元，其中：
所述单片机控制单元用于接受所述控制模块的控制命令，以调节近红外光的光功率、控制近红外光的光强、调节载波的频率和相位；
所述激光驱动电路用于根据所述单片机控制单元的调节产生指定频率和相位的近红外光；
所述载波发生电路用于根据所述单片机控制单元的调节产生指定频率和相位的载波；
所述双路数字电位计用于根据所述单片机控制单元的调节确定近红外光的发射功率；
所述激光驱动电路，可通过监控激光驱动电路发光二极管输出电流的大小，控制光强在合理的范围内。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光检测模块为多通道光检测模块，所述多通道光检测模块包括多组单通道光检测模块。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，每个单通道光检测模块包括雪崩二极管光检测电路和可编程放大器，其中，所述雪崩二极管光检测电路用于通过面板模块上的探头接收经过人脑散射和吸收的微弱光信号，并将接收到的光信号转换为电信号、进行隔直处理以除去环境光；
所述可编程放大器用于对电信号进行可编程放大。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号解调和模数转换模块为多通道信号解调和模数转换模块，所述多通道信号解调和模数转换模块包括多组单通道信号解调和模数转换模块，每个通道信号解调和模数转换模块用于解调两种波长的近红外电信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号解调和模数转换模块包括模拟开关阵列、相敏检波电路、低通滤波电路、模数转换电路，其中：
所述模拟开关阵列用于根据所述控制模块的控制命令，通过模拟开关选通雪崩二极管光检测电路，输入多通道电信号，同时根据频率的不同选通来自所述光源发射模块的特定频率的方波信号作为参考信号；
所述相敏检波电路用于基于所述电信号和参考信号进行相敏检波，从电信号中解调得到相应通道的信号；
所述低通滤波电路和模数转换电路用于对于所述相敏检波电路的输出信号进行数字信号处理与分析。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数字信号处理与分析至少包括低通滤波、单转差分和模数转换。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块为ARM控制模块。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述面板模块包括串口屏显示模块、近红外光输出单元和探头，其中：
所述串口屏显示模块用于对采集到的数据进行实时显示；
所述近红外光输出单元用于将近红外光通过光纤输出至探测头盔；
所述探头用于通过光纤接收所述探测头盔输出的光信号，并将接收到的光信号发送至光检测模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410373398.3A CN104107051B (zh) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 一种便携式多脑区血氧检测与实时显示系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410373398.3A CN104107051B (zh) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 一种便携式多脑区血氧检测与实时显示系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104107051A CN104107051A (zh) | 2014-10-22 |
| CN104107051B true CN104107051B (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=51704178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410373398.3A Active CN104107051B (zh) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 一种便携式多脑区血氧检测与实时显示系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104107051B (zh) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016138637A1 (zh) * | 2015-03-03 | 2016-09-09 | 中国科学院自动化研究所 | 无线可穿戴脑血氧监测系统 |
| CN107231189A (zh) * | 2016-03-24 | 2017-10-03 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种用于光背板光信号检测的装置及方法 |
| CN106175792A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 北京利络科技有限公司 | 一种用于近红外脑部扫描的可变频域探测系统 |
| CN106691375A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-24 | 武汉资联虹康科技股份有限公司 | 一种近红外光谱成像系统 |
| CN106805970B (zh) * | 2017-03-13 | 2020-05-05 | 博睿泰克科技（宁波）有限公司 | 一种多通道脑功能成像装置及方法 |
| CN109549621A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 武汉资联虹康科技股份有限公司 | 一种收发二合一的光纤测试帽及近红外脑活动探测装置 |
| US10299682B1 (en) | 2017-11-22 | 2019-05-28 | Hi Llc | Pulsed ultrasound modulated optical tomography with increased optical/ultrasound pulse ratio |
| US10016137B1 (en) | 2017-11-22 | 2018-07-10 | Hi Llc | System and method for simultaneously detecting phase modulated optical signals |
| CN108186028A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-22 | 中国科学院自动化研究所 | 非接触式脑血氧检测系统 |
| US10368752B1 (en) | 2018-03-08 | 2019-08-06 | Hi Llc | Devices and methods to convert conventional imagers into lock-in cameras |
| US11206985B2 (en) | 2018-04-13 | 2021-12-28 | Hi Llc | Non-invasive optical detection systems and methods in highly scattering medium |
| US11857316B2 (en) | 2018-05-07 | 2024-01-02 | Hi Llc | Non-invasive optical detection system and method |
| CN108495421B (zh) * | 2018-05-25 | 2024-04-05 | 昆山人因健康工程研发中心有限公司 | 一种基于脑血氧参数的色温调节照明系统 |
| CN108992065A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-14 | 天津医科大学 | 脑电波能量可视化设备 |
| CN112987919B (zh) * | 2021-02-07 | 2023-11-03 | 江苏集萃脑机融合智能技术研究所有限公司 | 一种基于间接测量飞行时间技术的脑机接口系统以及实现方法 |
| CN114209312A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-22 | 广州众诺电子技术有限公司 | 自适应增益调节方法、装置、中央处理器以及存储介质 |
| CN114176522A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 武汉资联虹康科技股份有限公司 | 一种通道可灵活配置的近红外脑功能成像系统 |
| GB2622252A (en) * | 2022-09-08 | 2024-03-13 | Comind Tech Limited | System and method |
| CN116439700A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-07-18 | 北京师范大学 | 一种血氧数据检测系统 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL129398A (en) * | 1999-04-12 | 2005-05-17 | Israel Atomic Energy Comm | Metabolism monitoring or body organs |
| JP2006247253A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Shimadzu Corp | 近赤外脳機能イメージング装置 |
| WO2007079316A2 (en) * | 2005-12-06 | 2007-07-12 | Cas Medical Systems, Inc. | Indicators for a spectrophotometric system |
| CN102327111A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-01-25 | 天津析像光电科技有限公司 | 一种多通道近红外脑功能成像并行检测系统 |
| CN103156620B (zh) * | 2013-03-27 | 2015-01-07 | 中国科学院自动化研究所 | 一种多通道并行近红外光谱成像系统 |
| CN103558829B (zh) * | 2013-11-11 | 2016-03-23 | 上海航天测控通信研究所 | 一种可自动管理逻辑通道的信号调理装置及方法 |
| CN103735273A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-23 | 电子科技大学 | 一种局部脑组织血氧饱和度绝对量检测装置及检测方法 |
| CN103767712B (zh) * | 2014-01-09 | 2015-10-21 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 一种抗环境光干扰的血氧测量装置及其方法 |
-
2014
- 2014-07-31 CN CN201410373398.3A patent/CN104107051B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104107051A (zh) | 2014-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104107051B (zh) | 一种便携式多脑区血氧检测与实时显示系统 | |
| CN103156620B (zh) | 一种多通道并行近红外光谱成像系统 | |
| CN104363983B (zh) | 脑活动检测方法和系统 | |
| CN109843154B (zh) | 用于测量发色团浓度的改变的测量装置和设备 | |
| CN102697487B (zh) | 使用光调制测量生理数据的系统和方法 | |
| CN101849821B (zh) | 一种光纤近红外光谱检测仪 | |
| CN100482154C (zh) | 人体局部血容量变化参数的便携式近红外检测装置 | |
| CN107252305A (zh) | 基于全并行锁相光子计数检测模式的nirs脑功能成像系统 | |
| CN103645170A (zh) | 一种利用拉曼光谱检测肿瘤性质的装置 | |
| CN101564290B (zh) | 一种光学多参数生理监测仪 | |
| CN107389613A (zh) | Led脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统 | |
| US20150238083A1 (en) | Method and system for optically investigating a tissue of a subject | |
| CN110123281A (zh) | 基于锁相光子计数技术的并行激励扩散光学层析成像装置 | |
| CN102579021A (zh) | 一种脉搏血氧测量系统及其方法 | |
| CN216021048U (zh) | 一种双模态多通道脑功能监测装置 | |
| CN101283906B (zh) | 一种耦合光纤近红外光谱生物组织功能成像设备 | |
| CN104622479A (zh) | 一种无创血氧饱和度检测仪 | |
| CN106691375A (zh) | 一种近红外光谱成像系统 | |
| CN207066986U (zh) | Led脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统 | |
| Wathen et al. | A 32-channel frequency-domain fNIRS system based on silicon photomultiplier receivers | |
| CN209712920U (zh) | 一种双光束血氧饱和度模拟器 | |
| US20190029579A1 (en) | A flexible continuous pulse oxygen saturation monitor | |
| CN104490404A (zh) | 一种无线脉搏血氧仪 | |
| CN106308753A (zh) | 一种oled光检测设备 | |
| CN202161320U (zh) | 血液氧气饱和度监测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170630 Address after: 100170, Beijing, Fengtai District, No. 188 West Fourth Ring Road, headquarters base, No. 17, District 18, room 501-10, room 5 Patentee after: Zhongke sharp (Beijing) Technology Co., Ltd. Address before: 100190 Zhongguancun East Road, Beijing, No. 95, No. Patentee before: Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences |