新型近红外脑血氧监测设备的研制
《2024年近红外光谱技术监测新生儿脑组织氧合的临床研究》范文
《近红外光谱技术监测新生儿脑组织氧合的临床研究》篇一一、引言随着医学技术的不断进步，新生儿健康监测逐渐成为临床医学研究的重要领域。
其中，脑组织氧合的监测对于新生儿健康至关重要，因为它直接关系到新生儿的神经发育和整体健康。
近红外光谱技术作为一种非侵入性、无创的监测方法，为新生儿脑组织氧合的实时监测提供了可能。
本文旨在探讨近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中的临床应用及效果。
二、研究背景近红外光谱技术利用近红外光在不同组织中的吸收和散射特性，实现对脑组织氧合的监测。
该技术具有无创、实时、连续监测等优点，在新生儿健康监测中具有重要意义。
本研究以近红外光谱技术为基础，结合临床实际需求，探讨其在新生儿脑组织氧合监测中的临床应用及效果。
三、研究方法本研究采用近红外光谱技术对新生儿脑组织氧合进行实时监测，并结合临床数据进行分析。
具体步骤如下：1. 选取研究对象：选择在本院新生儿科接受治疗的足月儿和早产儿作为研究对象。
2. 监测设备：采用近红外光谱监测设备对新生儿脑组织氧合进行实时监测。
3. 数据采集：记录新生儿的生命体征、病情变化及近红外光谱监测数据。
4. 数据处理与分析：对近红外光谱监测数据及临床数据进行统计分析，探讨近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中的应用效果。
四、实验结果通过对近红外光谱监测数据及临床数据的分析，得出以下结论：1. 近红外光谱技术可实现对新生儿脑组织氧合的实时、连续监测，具有较高的准确性和可靠性。
2. 近红外光谱监测数据与临床数据具有良好的一致性，可为临床医生提供有价值的参考信息。
3. 通过对足月儿和早产儿的对比分析，发现早产儿脑组织氧合水平较低，需加强监测和干预。
4. 近红外光谱技术有助于及时发现新生儿脑组织氧合异常，为及时采取治疗措施提供了有力支持。
五、讨论近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中具有重要价值。
首先，该技术具有无创、实时、连续监测等优点，可减少对新生儿的侵入性操作，降低并发症的发生率。
一种新型近红外脑氧检测仪[实用新型专利]
![一种新型近红外脑氧检测仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/79813b05a22d7375a417866fb84ae45c3b35c285.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202120605866.0(22)申请日 2021.03.25(73)专利权人 杭州沃维医疗科技有限公司地址 311100 浙江省杭州市余杭区东湖街道新颜路22号7幢401V(72)发明人 周文浩 杨红 程国强 王来栓 陆春梅 秦瑞 严凯 (74)专利代理机构 杭州运酬专利代理事务所(特殊普通合伙) 33429代理人 王叶娟(51)Int.Cl.A61B 5/1455(2006.01)(54)实用新型名称一种新型近红外脑氧检测仪(57)摘要本实用新型公开了一种新型近红外脑氧检测仪，包括弧形板，弧形板上滑动套设有左壳体和右壳体，弧形板的两端分别设置右弹力部，弧形板的顶部固设有滑轨，滑轨上滑动安装有多个滑动座，滑动座的底部设置有近红外线传感器，本实用新型通过调节螺杆来改变左壳体和右壳体的初始间距，来适应使用者的头部尺寸，利用弹力部和弧形板的配合使本装置由刚性佩戴变为柔性佩戴，减少使用者的不适，使用时将多个与近红外线传感器固接的固定块卡置在滑动座上，以达到测量目的，且整体佩戴方便快速，近红外线传感器拆装方式简单，佩戴舒适感程度高，无医用胶残留现象，有效提高脑氧检测设备的检测效率和专业性。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 215778087 U 2022.02.11C N 215778087U1.一种新型近红外脑氧检测仪，包括弧形板（1），其特征在于：所述弧形板（1）上滑动套设有左壳体（2）和右壳体（9），左壳体（2）的底部一体连接有左接耳（14），右壳体（9）的底部一体连接有右接耳（10），弧形板（1）的两端分别通过弹力部（13）和左接耳（14）与右接耳（10）相连接，所述左接耳（14）和右接耳（10）之间连接有下护围（16），所述弧形板（1）的顶部固设有滑轨（19），滑轨（19）上滑动安装有多个滑动座（20），滑动座（20）内设置有凹槽（23），凹槽（23）内卡置有固定块（21），固定块（21）的底部设置有近红外线传感器（25），所述弧形板（1）、左壳体（2）和右壳体（9）上均开设有便于近红外线传感器（25）穿过的条形槽（17）。
基于近红外光谱的三波长脑组织氧监测系统的研制
基于近红外光谱的三波长脑组织氧监测系统的研制
李泽熙;李翰林;尹琦;蔡世杰;叶继伦;张旭;于辉;勾大海
【期刊名称】《中国医疗器械杂志》
【年(卷),期】2024(48)1
【摘要】近20年来,近红外光谱技术因具有无创、实时等特点,被广泛用于人体监测。
氧作为人体主要新陈代谢物质,在脑组织中消耗量最大,为防止患者治疗时出现脑组织氧降低而出现并发症,需要实时监测患者的脑组织血氧饱和度。
目前临床使用的脑血氧无创检测设备大多采用双波长,在探测路径上其他物质会对测量结果产生误差,为此该研究基于近红外光谱无创监测脑血氧的基本原理,提出一种三波长探测光源的脑组织氧饱和度监测方法,并通过所搭建的系统进行初步验证,为后续的系统工程化奠定基础。
【总页数】5页(P26-29)
【作者】李泽熙;李翰林;尹琦;蔡世杰;叶继伦;张旭;于辉;勾大海
【作者单位】广东省宝莱特公司创新研究院;深圳大学医学部生物医学工程学院;广东省生物医学信息检测与超声成像重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】R197.39;TH77
【相关文献】
1.基于近红外光谱技术的脑血氧监护仪的研制
2.近红外光谱联合脑电双频谱指数监测在深低温停循环手术脑氧平衡监测中的应用
3.近红外双波长反射式脑血氧监测
仪的研究4.近红外线光谱分析用于脑氧合和脑血流的监测5.近红外无损伤脑血氧监测仪的研制——系统设计及实验验证
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《2024年近红外光谱技术监测新生儿脑组织氧合的临床研究》范文
《近红外光谱技术监测新生儿脑组织氧合的临床研究》篇一一、引言随着医学技术的不断进步，新生儿脑部健康监测逐渐成为临床医学领域的重要研究课题。
近红外光谱技术（NIRS）作为一种非侵入性、无创的监测手段，在新生儿脑组织氧合监测中具有重要应用价值。
本文将通过一系列临床研究，深入探讨近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中的实践与应用。
二、近红外光谱技术概述近红外光谱技术是一种利用近红外光谱进行非侵入性检测的技术。
其原理基于近红外光在不同组织中具有不同的吸收和散射特性，通过测量这些特性可以推算出组织的氧合状态。
在新生儿脑组织氧合监测中，近红外光谱技术可实时监测脑部组织的血氧饱和度、血流速度等参数，为临床医生提供重要参考信息。
三、研究方法本研究采用近红外光谱技术对新生儿脑组织氧合进行监测，具体方法如下：1. 选取研究对象：选取某医院新生儿科收治的足月正常分娩的新生儿作为研究对象。
2. 仪器设备：使用先进的近红外光谱仪进行监测。
3. 监测方法：将传感器放置在新生儿的头皮上，确保传感器与头皮紧密接触。
通过仪器采集近红外光谱数据，实时监测脑组织氧合状态。
4. 数据处理与分析：对采集的数据进行处理与分析，包括血氧饱和度、血流速度等参数的提取与计算。
四、结果与讨论1. 结果：本研究共监测了XX名新生儿，通过近红外光谱技术得到了大量关于脑组织氧合的实时数据。
数据显示，新生儿脑组织氧合水平在出生后XX小时内波动较大，随后逐渐趋于稳定。
此外，我们还发现，某些病理情况下，如窒息、缺氧等，近红外光谱技术可及时发现并提示医生进行干预。
2. 讨论：近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中具有重要价值。
首先，该技术具有非侵入性、无创的特点，避免了传统有创监测方法带来的痛苦和风险。
其次，该技术可实时监测脑部组织的血氧饱和度、血流速度等参数，为医生提供了重要的参考信息。
最后，通过及时监测和干预，有助于降低新生儿脑部疾病的发生率和死亡率。
然而，近红外光谱技术也存在一定的局限性，如对环境光线、传感器位置等因素的敏感性等。
近红外无损伤脑血氧监测仪的研制——系统设计及实验验证
１９９１·（４）ｌ ３７９ ３ Ｓ协Ｖｅｒｅｎ ＨＪ，Ｍｏｅｓ ＣＪＭ，Ｖａｎ Ｍａｒｌｅ Ｊ．““．Ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ
ｉｎ ｉｎｔｒａｌｉｐｉｄ １０％ｉｎ ｔｈｅ ｗａｖｅＩｅｎｇｔｈ ｒａｎｇｅ ｏｆ ４００一１１００ｎｍ．
Ａｐｐｌ ０ｐｔ．１９９１，（３０）１４５０７ ４ Ｊ０ｂ·ｉｏ ＦＦ，Ｎ∞ｉｎｖａ５ｉｖｅ ｉｎｆｒａ地ｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｃｅｒｃｂｒａＩ且ｎｄ
万方数据
第６期
秦钊等． 近红外无损伤脑血氧监溯仪的研制——系统设计及实验验证
量和氧含量通道上存在的误差。 ４．２实验结果和分析
图５所示的是仪器经过调节后在生物模型实验 中记录下的血容量和氧含量两通道的信号。图中的 曲线展示了如下几点：
（１）模型的氧含量增加时，氧含量通道的曲线发 生了明显的变化，说明仪器的氧含量通道能够反映 血液中氧的变化。
光电二极管的暗电流和背景噪声都是低频噪 声，虽然可以利用高通滤波器加以滤除，但是由于接 收到的是脉冲信号，脉冲信号通过高通滤波器时会 发生畸变，这会影响检测的准确性。利用脉冲序列信 号控制电路在光源发光期间和未发光期间分别进行 采样保持，然后将两次采样的结果通过减法器进行 合成，可以很好的抑制暗电流和背景噪声的影响。 ３．２．３利用运算电路得到血容量和氧含量 运算 模块将经过处理的红光和红外光信号进行和、差运 算得到血容量和氧含量。运算是基于式（２）和式（３）， 从公式中可以看出只要确定了Ｋ。、Ｋ。的值就可以 通过和、差运算得到血容量和氧含量。本仪器在进行 和、差运算时设计了比例调节电路，可以调节参加运 算的红光和红外光信号的分量大小，以此来调节 Ｋ－、Ｋ。的值。在进行生物模型实验时根据测试不同 的生物模型来调节比例电路，以确定Ｋ－、Ｋ。。当仪器 通过生物模型实验定标后，可以消除血容量通道上 的氧的干扰，使血容量通道直接反映血红蛋白的浓 度变化；同样也可以减少氧含量通道上血的干扰，使 氧含量反映含氧血红蛋白的浓度变化。两者结合就 能够更好的反映脑部血供和氧供情况。
近红外无损伤脑血氧监测仪的研制_系统设计及实验验证_秦钊
OD = - 1L n ( I I o) = 2 Εcd
(1)
其中: Io、I 分别为入射光强和出射光强; c 为物质浓 度; d 为光穿过物质的路径长度; Ε为某物质的光吸 收系数; OD 为光密度。利用该定律和血红蛋白在红 光区和红外光区 (600～ 1000 nm ) 吸收特性 (如图 1) , 就能够得到组织的血容量、氧含量以及血氧饱和 度。 根据式 (1) 可以得到[6, 7 ]:
其中: Gb、Go 分别为血通道和氧通道的增益; K1、K2、 K3、K4、Kb、Ko 都为与 Ε有关的常数; I(R )、I( I) 分别 为红光和红外光的接收光强。
仪器对不同深度的组织的测量原理是光子在哺 乳动物组织的传播模型。 光子在哺乳动物组织的传 播是散射传播, 呈现随机性, 但从概率意义上讲, 光 子在光源与探测器之间的运动路线近似一条抛物线 状 , [8～ 10 ] 连续光透射深度大约相当于探测器与光源
Key words N ea r2infra red sp ectro scop y B ra in b lood2oxygen B lood vo lum e O xygen concen tra tion
1 引 言
人体大脑组织的相对血、氧含量变化参数在临 床上有非常重要的作用, 它既可反映疾病的病程和 转归, 亦可提示医生及时制定抢救治疗方案。而目前 国内临床上测量脑血氧供应情况的方法大多是有创 测量或是间接测量, 不能实时准确的反映大脑的供
我们讨论的脑血氧监测仪同时对左右两侧大脑 组织进行检测报告脑血氧饱和度, 并同时输出两侧 大脑的血容量和氧含量参数变化曲线, 供计算机进 行后处理, 为临床通过对比两侧脑组织的血氧含量 来评价患者两侧脑血氧变化量提供了新方法。
基于近红外光谱技术的脑血氧监护仪的研制
基于近红外光谱技术的脑血氧监护仪的研制
韩怀骁;张言;吴华炜;钱志余;李韪韬
【期刊名称】《中国医疗器械杂志》
【年(卷),期】2017(041)006
【摘要】该文以STM32芯片为核心,设计了一套基于近红外光谱技术(Near-infrared Spectroscopy,NIRS),可用于临床的脑血氧数据采集与显示系统.首先介绍了脑血氧(SaO2)检测的基本原理,阐述了系统方案,介绍由光源、光源驱动、光电检测及信号处理等模块组成的硬件系统,以及基于uC/OS-III的软件系统.最后通过前臂阻断实验和3D电视实验验证了本系统的可行性和有效性.本系统具有无创伤,体积小,数据存储,方便移动,使用便捷等特点.
【总页数】5页(P407-411)
【作者】韩怀骁;张言;吴华炜;钱志余;李韪韬
【作者单位】南京航空航天大学,南京市,211100;南京航空航天大学,南京
市,211100;南京航空航天大学,南京市,211100;南京航空航天大学,南京市,211100;南京航空航天大学,南京市,211100
【正文语种】中文
【中图分类】TH772.2
【相关文献】
1.基于双核处理器的新生儿脑功能监护仪的研制 [J], 张山根;叶大田;彭诚
2.基于单导脑电的数字化新生儿脑功能监护仪的研制 [J], 彭诚;丁海艳;杨宝爵;叶
大田
3.基于MSP430超低功耗处理器的监护仪脉搏血氧模块 [J], 冯奇
4.便携式多参数监护仪的研制与开发——脉搏血氧测量仪 [J], 罗剑;雷勇;涂国强;侯海军
5.近红外光谱技术在测定新生儿坏死性小肠结肠炎脑血氧饱和度和判定肠坏死程度的探讨 [J], 毛建雄;肖东;罗燕;张翅;王秀良
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新型近红外脑血氧监测设备的研制
新 型 近红 外 脑 血 氧监 测 设 备 的研 制
李 良成 李 凯扬 秦 ， ， 钊
（． １ 白求恩军医学院医学影像教研室 ， 河北 石家庄 ０ ０ ８ ；． ５ ０ １２ 武汉大学物理科学与技术学院生物医学工程实验 室 ， 湖北 武汉 ４ ０７ ） ３０ ２
摘
ห้องสมุดไป่ตู้
要 ： 中研 制 了一种 双 光源双 探 头近红 外 脑血 氧 监 测设 备 ， 现 对双 侧 脑 组 织局 部 血 、 文 实 氧
维普资讯
第３ ６卷 第 ８ 期
２０ ０６年 ８月
激 光 与 红 外
ＬＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ ． ６． ．８ １ ３ Ｎｏ
Ａｕ ｕ ｔ２ ６ ｇ ｓ ， ００
文章 编 号 ：０ １５ ７ （０ ６ ０ －６ １０ １０ － ８ ２０ ）８０ ６ － ０ ４
１ 引 言
红外 光测 量脑 组 织 血氧 饱 和 度 的设 备 ， 尚未 见 双 但
氧是 人 体新 陈代 谢 的重 要 物 质 ， 脑组 织 新 陈代
通道 同时检测 双侧 脑 组 织 血 氧 ， 通 过 比较来 反 映 并 患侧 脑 组织 血氧 含量变 化 的报道 ＿ Ｊ ｌ 。
血、 氧变 化参 数长 时 间实 时、 连续 的监 测 。 关键 词 ： 近红 外光 ； 光源 ； 双 双探 头 ； 无创伤 ； 脑血 氧
中 图分类 号 ： Ｎ １ ， ４ ３ ８ Ｔ ２９Ｒ４． 文献 标识 码 ： Ｂ
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｗ ・ｙ ｅ Ｎｅ ｒ－ ｆ ａ ｅ ａ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ｆ Ｎｅ － ｐ ａ ・ｎ ｒ ｒ ｄ Ｂｒ ｉ ｔ ｉ
参数 的 同时检 测 ， 两个 光源通 过脉 冲序 列信 号控 制 分 时 发 光 ， 时检 测双 侧 脑 组 织局 部 血 、 同 氧
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第36卷 第8期 激光与红外Vol.36,No.8 2006年8月 LASER & I N FRARE D August,2006 文章编号:100125078(2006)0820661204新型近红外脑血氧监测设备的研制李良成1,李凯扬2,秦 钊2(1.白求恩军医学院医学影像教研室,河北石家庄050081;2.武汉大学物理科学与技术学院生物医学工程实验室,湖北武汉430072)摘 要:文中研制了一种双光源双探头近红外脑血氧监测设备,实现对双侧脑组织局部血、氧参数的同时检测,两个光源通过脉冲序列信号控制分时发光,同时检测双侧脑组织局部血、氧参数,为临床通过对比来评价患侧脑血氧变化量提供了新方法,同时以四通道输出两侧脑组织的血容量和氧含量信息,供计算机进行功率谱、相关性等后处理,从而实现对病人双侧脑组织血、氧变化参数长时间实时、连续的监测。
关键词:近红外光;双光源;双探头;无创伤;脑血氧中图分类号:T N219,R443.+8 文献标识码:BDevelop ment of New2type Near2i n frared Bra i nBlood2Oxygen M on itorL IL iang2cheng1,L I Kai2yang2,Q I N Zhao2(1.Staff Room of Medical I m age,Nor man Bethune M ilitaryM edical College,Shijiazhuang050081,China;borat ory of B i omedical Engineering,College of Physics,W uhan University,W uhan430072,China)Abstract:The main pur pose of the paper is t o describe the design of the near2infrared bl ood2oxygen monit or with duallight s ources and dual detect ors,and the monit or can detect the bl ood2oxygen para meters of t w o sides of the l ocalbrain tissue.The monit or has t w o la mp s,they are lightened alternately by the pulse sequence,which make the moni2t or achieve the functi on of dual detect ors.A t the sa me ti m e,the apparatus can monit or the brain bl ood2oxygen para m2eters of the patients continuously in real ti m e,and out put the curves of the bl ood2oxygen para meters of t w o sides ofbrain tissue.Key words:near2infrared;dual light s ources;dual detect ors;non2invasive;brain bl ood2oxygen1 引 言氧是人体新陈代谢的重要物质,脑组织新陈代谢率高,耗氧量占全身总量的20%左右,在心脑血管疾病及脑外伤病人临床抢救与治疗中,如果缺乏对脑组织供氧的监护手段,就有可能造成脑组织神经功能的丧失或损害。
因此,如果能提供一种连续、无创伤检测大脑供氧状况的临床设备,就可以减少病患脑组织的损伤,改善术后认知能力。
目前国内临床上测量脑血氧状况的方法主要有脑电图、颈静脉血氧饱和度测量、脉搏血氧饱和度测量等,这些方法属于有创测量或间接测量,无法实时准确地反映大脑的供血供氧状态。
国外虽有利用近红外光测量脑组织血氧饱和度的设备,但尚未见双通道同时检测双侧脑组织血氧,并通过比较来反映患侧脑组织血氧含量变化的报道[1-2]。
本文介绍的脑血氧监测设备能同时采集左右两侧大脑对称位置的血氧参数,为临床通过对比来评价患侧脑血氧变化量提供了新方法,同时它以四通道分别输出两侧脑组织血容量和氧含量的信息,供计算机进行功率谱、相关性等后处理。
基金项目:武汉市科技型中小企业创新基金(武财[2005]84号)。
作者简介:李良成(1971-),男,硕士,讲师,主要研究方向为生物医学工程。
收稿日期:20062012112 基本原理2.1 检测原理本设备的检测原理是根据氧合血红蛋白和还原血红蛋白对红光及近红外光不同的吸收特征[3](见图1)。
wavelength /nm图1 氧合血红蛋白、还原血红蛋白近红外吸收谱[4]Fig .1 abs or p ti on s pectra of oxy 2hemogl obin anddeoxy 2he mogl obin [4] 依据朗伯特—比尔定律(The La mbert 2Beer La w )有:OD =∑εcd =-Ln I/I o (1)其中,OD 为光密度;ε表示光吸收系数;c 表示物质浓度;d 表示光穿过物质的路径长度;I 、I o 分别表示出射光强和入射光强。
利用该定律和血红蛋白在红光区和近红外光区(600～1000nm )吸收特性可以得到下列公式[5-6]:血容量=c (Hb )+c (Hb O2)=a ·OD (R )+b ·OD (I )≈Gb ·[I (R )+Kb ·I (I )](2)氧含量=c (Hb O2)=g ·OD (R )-k ·OD (I )≈Go ·[I (R )-Ko ·I (I )](3)其中,Gb 、Go 分别表示血通道和氧通道的增益;a 、b 、g 、k 、Kb 、Ko 都是与ε有关的常数;I (R )、I (I )分别表示红光和近红外光的接收光强。
2.2 光子传播特性图2 光子在组织中传播路径Fig .2 the move path of the phot on in the tissue 本设备测量是依据光子在哺乳动物组织中的传播模型,光源与探头的放置如图2所示。
一般来说,光子在哺乳动物组织中的传播是散射传播,呈现随机性,但从概率意义上来讲,光子在光源与探测器之间的运动路线近似一条抛物线状,穿透深度大约相当于探测器与光源距离的1/4,脉冲可以透射得更深一些[7-8]。
3 硬件设计本设备由检测探头、主机及计算机等部分组成,其系统框图及工作流程如图3所示。
图3 设备系统框图Fig .3 syste m fra me structure3.1 检测探头检测探头由光源、光电传感器和前端转换电路组成。
探头基座采用硬度很低的黑色医用硅胶材料,与人体的接触面设计成弧形(如图4),边缘做成斜口,使探头容易弯折,更好地贴紧病人前额,使之遮光性能大大提高,同时降低了弹性绷带固定检测探头时给病人带来的不适感,黑色材料也有利于减少环境光产生的噪声,有利于提高设备的信噪比。
图4 检测探头Fig .4 the structure of the detect or 检测探头两端的小圆孔用于固定光源,光电传感器则固定在中央的圆孔内。
根据图2可知检测深度随光源和光电传感器之间的距离而改变,本仪器将光源和传感器之间的距离设定为40mm 。
检测探头的光源选用两个小功率灯泡,以恒压源驱动,并在脉冲信号的控制下分时发光以实现双探头检测功能。
检测时,将检测探头固定在前额中部,两侧光源发出的光分时地进入左、右半脑,经过大脑组织散射后由光电传感器接收并转换为电信号,实现对两侧大脑血、氧参数的同时监控。
检测探头的光电传感器由窄带滤光片和光电二极管组合而成。
本仪器选用S1226系列光电传感器,其暗电流很小(在VR =10mV 时小于2pA ),峰值波长(720n m )的感光灵敏度为0.36A /W ,工作波266激光与红外 第36卷长为320～1100nm 。
窄带滤光片分别选用760n m 和850nm 两种,其光谱特性足以保证滤过光线为接近于所需波长的单色光,这大大减少了背景噪声,提高了仪器的信噪比。
前端转换电路与光电二极管采用零偏置方式连接,确保接收光强和转换电流之间的线性关系,提高了仪器的准确性。
3.2 主机电路仪器的主机电路由脉冲序列发生及光源驱动模块、陷波器模块、滤波降噪模块、运算模块和直流电源等组成。
实现对光源的驱动及对输出信号进行运算处理,并输出血容量和氧含量的相关信息。
3.2.1 脉冲序列信号发生与光源驱动电路由方波发生器输出的方波信号作为脉冲序列的脉冲源,经过计数译码器4017后输出四路脉冲信号A 、B 、C 、D (如图5)。
图5 脉冲序列Fig .5 the sequences of pulse 四路信号通过分路开关分别控制760nm 和850nm 两路信号进行滤波降噪及和差运算等处理,其中两路脉冲信号A 和C 传送至探头光源恒压源,控制检测探头光源的分时发光,以实现同时对两侧脑组织的实时监测,从而实现双探头检测功能。
3.2.2 陷波电路工频干扰是检测信号的主要干扰源,必须用专门的陷波器电路滤除,我们采用有源双T 陷波电路,T 网络具有选频作用,在低频段输入信号通过电阻传输,在高频段输入信号通过电容传输,当信号频率与特征频率w n =1RC相等时,阻抗很大,使传输系数接近于零,实现陷波作用,在双T 网络的后面加运放构成有源双T 带阻滤波器,改善陷波特性,提高电路性能。
其传递函数是:A (j w )=A V F i +(j w w n)21+1Q 3j w w n +(j w w n)2(4)其中w n =1RC ;A V F =1+R 11R 111;Q =12(2-A V F )可得出整个电路的传递函数为:A ′(j w )=A VF i +(j w w n )21+1Q 3j w w n +(j w w n )23A VF i +(j w w n)21+1Q 3j w w n +(j w w n)2(5)经过实验,该电路可以很好地滤除工频干扰。
3.2.3 滤波降噪电路由于红光和红外光谱发光特性本身的差异,窄带滤光片对两者透过特性不同,以及光电二极管对它们转换效率的差别,都会给检测带来误差。
通过改进光源、滤光片和光电二极管的制造工艺来实现检测的平衡是相当困难的,但是通过电路实现平衡调节则简单许多。