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申请/专利权人：燕山大学

摘要：本发明公开了一种基于跨脑区和超扫描检测的多频扩展式NIRS系统，属于功能近红外光谱成像领域，本发明所述系统用于单人单脑区、单人多脑区、双人单脑区、双人多脑区、多人单脑区场景下的血氧信号检测，属于跨脑区和超扫描近红外检测技术领域，系统包括：主控单元、发射单元、接收单元、供电单元和上位机单元；所述系统基于跨脑区和超扫描血氧检测场景，对不同编号发射、接收单元进行多频锁定式扩展，实现了单台设备从单人单脑区到多人单脑区的简易、快速扩展；本发明所述系统在较复杂的血氧检测场景下具备快速扩展、同步检测、操作便捷的特点，既避免了跨脑区血氧检测多通道扩展复杂度，又保证了超扫描血氧检测光源配置一致性及数据同步性。

主权项：1.一种基于跨脑区和超扫描检测的多频扩展式NIRS系统，其特征在于，所述多频扩展式NIRS系统能够在跨脑区和超扫描血氧检测场景下进行简易快速扩展，根据八个脑区划分以8光源8探测器为8*8基础模块进行多频锁定式扩展；所述多频扩展式NIRS系统包括：主控单元1、发射单元2、接收单元3、供电单元4、上位机单元5；所述主控单元1接收上位机单元5的参数设置命令、信号控制命令和扩展功能设置命令，同时，其作为系统的数据传输模块向上位机单元5传输采集数据；所述主控单元1根据设备使用场景向发射单元2和接收单元3发送上位机单元5的参数设置命令、信号控制命令和扩展功能设置命令，实现单主控同步多频锁定式扩展；所述发射单元2和所述接收单元3组成8*8基础模块，采用同编号同频锁定放大的方式能够实现光源和探测器的成倍数扩展，最多可扩展7个8*8扩展模块；所述发射单元2根据主控单元1的指令按照光源切换时序改变数模转换模块输出对各光源通道光功率进行实时调整，所述不同编号的发射单元2的光源输出不同频率的方波调制光信号，并以光源切换时序进行用户自定义循环顺序点亮；所述接收单元3根据主控单元1的指令通过通道选择模块片选信号和SPI接口对各探测通道增益大小进行实时调整，所述接收单元3对与之相同编号的所述发射单元2输出的光信号进行锁定放大；所述发射单元2包括通道选择模块21、数模转换模块22和光源驱动模块23；所述通道选择模块21由多路复用器电路和多路模拟开关电路组成，根据主控单元1输出的通道控制指令选通单个发射单元2上的多路模拟开关电路，若其中一路模拟开关电路被选通，则该路模拟开关电路以其所在编号发射单元2PWM频率控制该路光源驱动模块输入；所述数模转换模块22为单路输出DAC电路，根据主控单元1输出的通道控制指令和光功率调控指令实时调整DAC输出幅值，进而实时调控光源驱动模块23光源切换时间TToggle内的输入，即实时调控PWM高电平时段内DAC输出值大小，实现单路DAC对多路光源的光功率调节；所述光源驱动模块23为电流恒定驱动电路，根据通道选择模块21和数模转换模块22输出实现对近红外波段LED的方波调制恒功率驱动；所述接收单元3包括通道选择模块21、信号探测及处理模块22和模数转换模块23；所述通道选择模块21为3-8译码电路，通过3线控制单个接收单元3的8路PGA放大电路的片选信号，减少主控模块占用资源，便于系统多频锁定式简易快速扩展；所述信号探测及处理模块22包括光电转换电路、PGA放大电路和锁定放大电路，光电转换电路为光信号一级放大电路，由硅光电二极管、跨阻放大器和一级无源低通阻容网络滤波电路组成；PGA放大电路由二级SPI程控放大电路和二级无源低通阻容网络滤波电路组成；锁定放大电路由平衡解调器电路和多反馈巴特沃斯低通滤波器电路组成，采用所在编号接收单元3的PWM信号控制平衡解调器内部比较器实现信号解调，多反馈巴特沃斯低通滤波器截止频率需保留光源切换信息，即设置在光源切换频率的五倍及以上；所述模数转换模块23为多通道同步采样控制电路，采用并行数据总线接口以支持其他接收单元3的快速扩展，数据采集时刻在光源切换时刻的基础上采用定时器级联控制，实现多通道信号同步采样；所述供电单元4通过DC-DCLDO发射单元供电模块41对所述发射单元2进行数字端供电；通过DC-DCLDO接收单元供电模块42对接收单元3进行模拟端供电；通过DC-DCLDO主控单元供电模块43为主控单元供电；所述上位机单元5根据用户对检测场景的需求配置，向主控单元1发送扩展功能设置命令，并将主控单元1传输的采集数据进行分脑区、分被试的分通道数据格式解码、信号质量检测、自动光功率增益调控、实时数据显示及信号处理与分析。

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百度查询： 燕山大学 一种基于跨脑区和超扫描检测的多频扩展式NIRS系统