一种fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置制造方法及图纸

一种fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，包括多个用于采集大脑血氧信号可拆卸的fNIRS探头，以及用于连接fNIRS探头的fNIRS探头连接线；本实用新型专利技术将fNIRS探头通过fNIRS探头连接线按照采样要求分布排列以覆盖需要采样的大脑区域，通过在fNIRS探头设置多个光源发射器和光源探测器实现单fNIRS探头内部以及fNIRS探头之间多通道且长短距离信息维度的采集，通过fNIRS探头可脱离外壳设计实现拆卸功能，从而解决了现有技术存在的探头布局固定、信号采集脑区灵活性低、通道信息维度获取有限造成的使用范围受限的问题。造成的使用范围受限的问题。造成的使用范围受限的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置


[0001]本技术涉及脑功能检测
，具体涉及一种fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置。

技术介绍

[0002]fNIRS(functional near infrared spectrum,fNIRS)功能性近红外光谱是一种脑功能成像技术。fNIRS的技术核心是在对大脑照射近红外光后，通过接收返回的光吸收量来计算相对氧合血红蛋白含量、脱氧血红蛋白含量、以及两种含量的总和或差值来间接推测大脑的功能活动状态fNIRS技术的主要优势是空间分辨率相对脑电技术较高，且较少受到动作、眼电、肌电等伪迹的干扰，有利于测量在真实自然环境中的大脑活动水平，非常适用于运动感知、运动执行等研究主题。然而，目前市面上的fNIRS成像仪器存在探头布局固定、信号采集脑区灵活性低、通道信息维度获取有限的问题，从而限制了使用范围。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，将fNIRS探头通过fNIRS探头连接线按照采样要求分布排列以覆盖需要采样的大脑区域，通过在fNIRS探头设置多个光源发射器和光源探测器实现单fNIRS探头内部以及fNIRS探头之间多通道且长短距离信息维度的采集，通过fNIRS探头可脱离外壳设计实现拆卸功能，以解决现有技术存在的探头布局固定、信号采集脑区灵活性低、通道信息维度获取有限造成的使用范围受限的问题。
[0004]为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，包括多个用于采集大脑血氧信号可拆卸的fNIRS探头，以及用于连接所述fNIRS探头的fNIRS探头连接线；所述fNIRS探头通过所述fNIRS探头连接线按照采样要求分布排列以覆盖需要采样的大脑区域；
[0005]所述fNIRS探头包括多个光源发射器、多个光源探测器、控制器、第一外壳、第二外壳，所述光源发射器通过LED将两个不同波长的近红外光射入大脑皮层，所述光源探测器通过PD接收器接收穿过大脑皮层的所述近红外光并将接收到的所述近红外光转换为模拟信号传送至所述控制器，所述控制器用于控制所述光源发射器发射两个红外波长的发光时序并将接收的所述光源探测器传送的模拟信号转换为数字信号后通过WIFI模块发送至上位机，所述光源发射器和所述光源探测器安装于所述第一外壳的底座设有的镂空安装孔内，所述控制器分别与所述光源发射器、所述光源探测器以及所述WIFI模块电性相连，所述控制器和所述WIFI模块位于所述第一外壳的侧壁和所述第二外壳的侧壁扣合后形成的空腔内，所述第二外壳通过设置的螺丝孔位固定在帽子上面；所述fNIRS探头通过所述第一外壳脱离所述第二外壳，从而实现可拆卸功能；
[0006]所述fNIRS探头连接线包括第一连接端子、第二连接端子、连接排线，所述第一连接端子和所述第二连接端子分别安装于所述连接排线的两端，所述第一连接端子安装于所
述第二外壳的侧壁设有的第一连接端口处，所述第二连接端子安装于所述第二外壳的另一侧壁设有的第二连接端口处。
[0007]进一步地，所述第一外壳和所述第二外壳为六边形，所述第一外壳的尺寸大于所述第二外壳的尺寸以使所述第二外壳的侧壁扣合于所述第一外壳的侧壁内部。
[0008]进一步地，所述镂空安装孔的数量为七个，所述光源发射器的数量为三个，所述光源探测器的数量为四个，所述光源发射器和所述光源探测器分别嵌入不同的所述镂空安装孔内。
[0009]进一步地，所述第一外壳未设置侧壁的一端与所述第二外壳设置所述第一连接端口的位置相对应，所述第一外壳未设置侧壁的另一端与所述第二外壳设置所述第二连接端口的位置相对应。
[0010]进一步地，所述控制器的电路结构包括微控制器U1、晶振Y1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C8、电感器L1，晶振Y1用于为微控制器U1提供时钟信号；微控制器U1的引脚1、引脚24、引脚48分别连接电路电压3.3V，微控制器U1的引脚23、引脚35、引脚47分别接地，微控制器U1的引脚5分别连接晶振Y1的引脚1和电容C1的一端，晶振Y1的引脚2与电容C1的另一端相接后接地，微控制器U1的引脚6分别连接晶振Y1的引脚3和电容C2的一端，电容C2的另一端接地，晶振Y1的引脚4接地；微控制器U1的引脚7分别连接电阻R1的一端和电容C3的一端，电阻R1的另一端连接电路电压3.3V，电容C3的另一端接地，微控制器U1的引脚9分别连接电容C5的一端、电容C4的一端以及电感器L1的一端，电容C4的另一端和电容C5的另一端相连后接地，电感器L1的另一端分别连接电容C6的一端、电容C7的一端、电容C8的一端以及电容C9的一端，电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端以及电容C9的另一端相连后接地，微控制器U1的引脚44经过电阻R3接地，微控制器U1的引脚8经过电阻R2接地；
[0011]微控制器U1的引脚32为LED使能控制端LED_EN1，微控制器U1的引脚33为LED使能控制端LED_EN2，微控制器U1的引脚3为LED使能控制端LED_EN3，微控制器U1的引脚2为LED使能控制端LED_EN4，微控制器U1的引脚21为LED使能控制端LED_EN5，微控制器U1的引脚22为LED使能控制端LED_EN6，用于控制LED发光时序；
[0012]微控制器U1的引脚13为模数端ADC_OUT1，微控制器U1的引脚15为模数端ADC_OUT2，微控制器U1的引脚26为模数端ADC_OUT3，微控制器U1的引脚28为模数端ADC_OUT4，用于接收模拟数据；
[0013]微控制器U1的引脚30数据发送接口TX，微控制器U1的引脚31为数据接收接口RX。
[0014]进一步地，所述光源发射器的电路结构包括发射器LED1、发射器LED2、发射器LED3、NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、电阻R4、电阻R5、电阻R14、电阻R15、电阻R6、电阻R7、电阻R17、电阻R16、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36；
[0015]发射器LED1、发射器LED2、发射器LED3为近红外双波长发光器，分别由两个发光二极管组成，以发射两个不同波长的近红外光；NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3分别用于将微控制器U1发出的控制LED发光时序信号增强后分别发送至发射器LED1、发射器LED2、发射器LED3；
[0016]NPN三极管Q1的引脚6连接电路电压1.8V，NPN三极管Q1的引脚3连接电路电压1.5V，NPN三极管Q1的引脚2经过电阻R5连接所述LED使能控制端LED_EN1，NPN三极管Q1的引
脚5经过电阻R4连接所述LED使能控制端LED_EN2，NPN三极管Q1的引脚4经过电阻R14连接发射器LED1的引脚3，NPN三极管Q1的引脚1过电阻R15连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，其特征在于，包括多个用于采集大脑血氧信号可拆卸的fNIRS探头，以及用于连接所述fNIRS探头的fNIRS探头连接线；所述fNIRS探头通过所述fNIRS探头连接线按照采样要求分布排列以覆盖需要采样的大脑区域；所述fNIRS探头包括多个光源发射器、多个光源探测器、控制器、第一外壳、第二外壳，所述光源发射器通过LED将两个不同波长的近红外光射入大脑皮层，所述光源探测器通过PD接收器接收穿过大脑皮层的所述近红外光并将接收到的所述近红外光转换为模拟信号传送至所述控制器，所述控制器用于控制所述光源发射器发射两个红外波长的发光时序并将接收的所述光源探测器传送的模拟信号转换为数字信号后通过WIFI模块发送至上位机，所述光源发射器和所述光源探测器安装于所述第一外壳的底座设有的镂空安装孔内，所述控制器分别与所述光源发射器、所述光源探测器以及所述WIFI模块电性相连，所述控制器和所述WIFI模块位于所述第一外壳的侧壁和所述第二外壳的侧壁扣合后形成的空腔内，所述第二外壳通过设置的螺丝孔位固定在帽子上面；所述fNIRS探头通过所述第一外壳脱离所述第二外壳，从而实现可拆卸功能；所述控制器和所述WIFI模块安装于所述第一外壳的侧壁和所述第二外壳的侧壁扣合后形成的空腔内，所述光源发射器和所述光源探测器安装于所述第一外壳的底座设有的镂空安装孔内，所述控制器分别与所述光源发射器、所述光源探测器以及所述WIFI模块电性相连；所述fNIRS探头连接线包括第一连接端子、第二连接端子、连接排线，所述第一连接端子和所述第二连接端子分别安装于所述连接排线的两端，所述第一连接端子安装于所述第二外壳的侧壁设有的第一连接端口处，所述第二连接端子安装于所述第二外壳的另一侧壁设有的第二连接端口处。2.根据权利要求1所述的fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，其特征在于，所述第一外壳和所述第二外壳为六边形，所述第一外壳的尺寸大于所述第二外壳的尺寸以使所述第二外壳的侧壁扣合于所述第一外壳的侧壁内部。3.根据权利要求1所述的fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，其特征在于，所述镂空安装孔的数量为七个，所述光源发射器的数量为三个，所述光源探测器的数量为四个，所述光源发射器和所述光源探测器分别嵌入不同的所述镂空安装孔内。4.根据权利要求1所述的fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，其特征在于，所述第一外壳未设置侧壁的一端与所述第二外壳设置所述第一连接端口的位置相对应，所述第一外壳未设置侧壁的另一端与所述第二外壳设置所述第二连接端口的位置相对应。5.根据权利要求1所述的fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，其特征在于，所述控制器的电路结构包括微控制器U1、晶振Y1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C8、电感器L1，晶振Y1用于为微控制器U1提供时钟信号；微控制器U1的引脚1、引脚24、引脚48分别连接电路电压3.3V，微控制器U1的引脚23、引脚35、引脚47分别接地，微控制器U1的引脚5分别连接晶振Y1的引脚1和电容C1的一端，晶振Y1的引脚2与电容C1的另一端相接后接地，微控制器U1的引脚6分别连接晶振Y1的引脚3和电容C2的一端，电容C2的另一端接地，晶振Y1的引脚4接地；微控制器U1的引脚7分别连接电阻R1的一端和电容C3的一端，电阻R1的另一端连接电路电压3.3V，电容C3的另一端接地，微控制器U1的引脚9分别连接电容C5的一端、电容C4的一端以及电感器L1的一
端，电容C4的另一端和电容C5的另一端相连后接地，电感器L1的另一端分别连接电容C6的一端、电容C7的一端、电容C8的一端以及电容C9的一端，电容C6的另一端、电容C7的另一端、电容C8的另一端以及电容C9的另一端相连后接地，微控制器U1的引脚44经过电阻R3接地，微控制器U1的引脚8经过电阻R2接地；微控制器U1的引脚32为LED使能控制端LED_EN1，微控制器U1的引脚33为LED使能控制端LED_EN2，微控制器U1的引脚3为LED使能控制端LED_EN3，微控制器U1的引脚2为LED使能控制端LED_EN4，微控制器U1的引脚21为LED使能控制端LED_EN5，微控制器U1的引脚22为LED使能控制端LED_EN6，用于控制LED发光时序；微控制器U1的引脚13为模数端ADC_OUT1，微控制器U1的引脚15为模数端ADC_OUT2，微控制器U1的引脚26为模数端ADC_OUT3，微控制器U1的引脚28为模数端ADC_OUT4，用于接收模拟数据；微控制器U1的引脚30数据发送接口TX，微控制器U1的引脚31为数据接收接口RX。6.根据权利要求5所述的fNIRS功能性近红外光谱成像佩戴装置，其特征在于，所述光源发射器的电路结构包括发射器LED1、发射器LED2、发射器LED3、NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3、电阻R4、电阻R5、电阻R14、电阻R15、电阻R6、电阻R7、电阻R17、电阻R16、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36；发射器LED1、发射器LED2、发射器LED3为近红外双波长发光器，分别由两个发光二极管组成，以发射两个不同波长的近红外光；NPN三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3分别用于将微控制器U1发出的控制LED发光时序信号增强后分别发送至发射器LED1、发射器LED2、发射器LED3；NPN三极管Q1的引脚6连接电路电压1.8V，NPN三极管Q1的引脚3连接电路电压1.5V，NPN三极管Q1的引脚2经过电阻R5连接所述LED使能控制端LED_EN1，NPN三极管Q1的引脚5经过电阻R4连接所述LED使能控制端LED_EN2，NPN三极管Q1的引脚4经过电阻R14连接发射器LED1的引脚3，NPN三极管Q1的引脚1过电阻R15连接发射器LED1的引脚4，发射器LED1的引脚1和发射器LED1的引脚2相连后接地；NPN三极管Q2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖雪珍，陈芷奕，薛耀，张明，袁源，
申请(专利权)人：深圳未来脑律科技有限公司，
类型：新型
国别省市：