本申请公开了一种fNIRS信号发射装置，涉及功能性近红外光谱技术领域。其包括机箱，机箱内分别设置有发射模块、控制模块和电源模块，能够通过电源模块为装置供电，利用控制模块对发射模块进行系统控制，最终通过发射模块产生光源并将光信号通过光纤传导发射出去，实现其信号发射的功能。其通过将光源和光纤相组合，从而减少光源与光纤不对中的问题；同时将多组光源集成在一起，与控制模块分离，以便于控制，降低成本，也有利于设备运行维护。
1、功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy,fnirs)利用近红外光对生物体良好的穿透作用，通过光纤探头发射近红外光穿透大脑皮层并反射回接收探头，在光的吸收量发生变化的同时，检测局部血氧(oxy-hb,deoxy-hb)浓度变化，从而间接测量出人体生理状态、细胞的活动变化以及各组织结构的功能情况，具有无痛、无创、实时、连续的特点，目前被广泛用于神经认知科学、心理学、脑功能定位、癫痫、康复、儿童学，对人类脑部功能健康研究有着重要作用及应用前景。
2、目前较成熟的近红外光谱脑功能成像系统主要包含三个部分，信号发射端、信号接收端和信号控制模块。信号发射端能够产生近红外光源信号，通过光纤的传导使其穿透大脑皮层，经过血液中的血红蛋白的吸收再反射回接收端。信号接收端能够将大脑反射的光信号转换为电信号，通过放大器等硬件电路最终转换为数字信号，实现脑图谱成像。信号控制模块则可以根据测试环境来调节工作状态，以进行不同模式的测试。
3、脑功能成像系统的精度和分辨率与光源模块和探测模块组成的通道规模呈正相关，但越大规模的通道数，光源模块的安装及后期的维护就越困难。现有的成像系统的发射端光源都采用一个发光二极管对应一个控制电路，随着通道数增加，控制电路的规模也相应的上升，且二极管与光纤分别固定，容易造成光束的不对中，影响光源的强度，对结构件的加工精度要求也更高，总体成本增大。
>技术实现思路1、本申请的目的在于提供一种fnirs信号发射装置，其通过将光源和光纤相组合，从而减少光源与光纤不对中的问题；同时将多组光源集成在一起，与控制模块分离，以便于控制，降低成本，也有利于设备运行维护。
2、本申请的另一目的在于提供一种fnirs信号发射装置在近红外光谱脑功能成像中的应用。
3、本申请的技术方案如下：
4、一方面，本申请实施例提供了一种fnirs信号发射装置，其包括机箱，还包括用于提供光源并将光信号传递发射出去的发射模块，用于控制上述发射模块的控制模块，以及用于为装置供电的电源模块；上述发射模块、上述控制模块以及上述电源模块之间相互电连接；上述发射模块、上述控制模块和上述电源模块均设置于上述机箱内；
5、上述发射模块包括光源电路板、电路板支架、发光二极管、光纤转接头和光源压头，上述电路板支架设置于上述机箱内；上述电路板支架设置有连接件和安装通孔，上述光源电路板与上述连接件连接；
6、上述光纤转接头的一端设置有用于接入光纤的光纤插口，另一端设置有光源通孔，上述光纤转接头靠近上述光源通孔的一端从上述电路板支架的外侧穿设于上述安装通孔内，上述光纤转接头靠近上述光纤插口的一端与上述机箱外侧连通；
7、上述光源压头的端部从上述电路板支架的内侧穿设于上述安装通孔内；
8、上述发光二极管位于上述光纤转接头和上述光源压头之间，上述发光二极管的发光端部嵌入上述光源通孔内，上述发光二极管的底端与上述光源压头抵接，上述发光二极管的发光端部通过上述光源压头压紧固定至上述光源通孔内；上述发光二极管与上述光源电路板电连接；
9、上述发光二极管、上述光纤转接头和上述光源压头共同构成光源组件，上述光源电路板上间隔排列设置有多个上述光源组件；上述安装通孔的数量及位置与多个上述光源组件一一对应；
10、上述发射模块的数量为多个，多个上述发射模块均设置于上述机箱内。
11、另一方面，本申请实施例还提供了一种上述fnirs信号发射装置在近红外光谱脑功能成像中的应用。
12、相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
13、针对第一方面，本申请实施例提供了一种fnirs信号发射装置，其包括机箱，机箱内分别设置有发射模块、控制模块和电源模块，能够通过电源模块为装置供电，利用控制模块对发射模块进行系统控制，最终通过发射模块产生光源并将光信号通过光纤传导发射出去，实现其信号发射的功能。进一步的，其发射模块包括光源电路板、电路板支架、发光二极管、光纤转接头和光源压头；其中发光二极管作为光源，利用光源压头将发光二极管的发光端部安装固定在光纤转接头的光源通孔内，光纤转接头的另一端接入光纤，使发光端部与光纤端面对齐，从而使发光二极管与光纤具有良好的对中性。具体的，发光二极管通过3pin插头插在光源电路板上；光纤转接头接入光纤的一端为标准sma905插口。
14、发光二极管、光纤转接头和光源压头共同组成一组光源组件，将多组光源组件集成在同一块光源电路板上，同时设置多组发光模块(即存在多个集成了多组光源组件的光源电路板)，再将多个这样的光源电路板集成连接至同一个控制模块上，如此能够同时将多个相同波长的发光二极管集成在一块光源电路板上，且各个发光二极管之间相互独立，将发射模块和控制模块分开，能够通过控制模块对任意一组或多组光源组件进行控制，能够有效降低设备控制成本，且便于后续设备维护，使用起来方便快捷。
15、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述安装通孔内壁设置有内螺纹，上述光纤转接头靠近上述光源通孔的端部外壁设置有外螺纹，上述光源压头的外侧也设置有外螺纹，两处上述外螺纹与上述内螺纹相匹配，具体的，螺纹结构为国标m8螺纹。
16、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述控制模块包括控制电路板以及用于连接工控机进行通信的d型连接器；上述控制电路板设置于上述机箱内且分别与上述光源电路板、上述电源模块电连接；上述d型连接器设置于上述机箱侧壁且与上述控制电路板电连接。
17、在上述实施例中，能够通过d型连接器将前端工控机与控制电路板进行通讯连接，工控机通过串口发送控制指令到控制电路板，通过控制电路板与光源电路板通信从而可控制每一个发光二极管的开闭；具体的，控制电路板与光源电路板之间通过10pin接口进行通信连接。
18、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述电源模块包括电源模组、电源插座及按钮开关，上述电源模组设置于上述机箱内，上述电源插座及上述按钮开关分别设置于上述机箱侧壁，上述电源模组分别与上述电源插座、按钮开关电连接；上述光源电路板、上述控制模块分别与上述电源模组电连接。
19、在上述实施例中，通过电源模组为设备供电，并通过按钮开关控制整个装置的启闭；具体的，上述电源模组的规格为12v-100w，通过电源模组将220v交流电转换为12v直流电以满足设备的使用需求；按钮开关可控制整个装置的启闭，并带有灯光指示。
20、设备使用时，将电源插座接通至普通220v交流电中，按下按钮开关，电源模组将交流电转换为12v直流电供给控制电路板，控制电路板按照指令分别给不同的光源电路板供电并传输指令，得到指令后，对应的发光二极管发光并通过光纤将信号传递出去。在整个过程中，光纤可以随时插拔，且可以根据需要组成不同的通道。...
【技术保护点】
1.一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，其包括机箱，还包括用于提供光源并将光信号传递发射出去的发射模块，用于控制所述发射模块的控制模块，以及用于为装置供电的电源模块；所述发射模块、所述控制模块以及所述电源模块之间相互电连接；所述发射模块、所述控制模块和所述电源模块均设置于所述机箱内；
2.根据权利要求1所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述控制模块包括控制电路板以及用于连接工控机进行通信的D型连接器；所述控制电路板设置于所述机箱内且分别与所述光源电路板、所述电源模块电连接；所述D型连接器设置于所述机箱侧壁且与所述控制电路板电连接。
3.根据权利要求1所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述电源模块包括电源模组、电源插座及按钮开关，所述电源模组设置于所述机箱内，所述电源插座及所述按钮开关分别设置于所述机箱侧壁，所述电源模组分别与所述电源插座、按钮开关电连接；所述光源电路板、所述控制模块分别与所述电源模组电连接。
4.根据权利要求1所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述光源通孔的截面呈阶梯状，所述光源通孔的内径由外至内逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述机箱包括主框架、第一侧板、第二侧板和第三侧板，所述主框架的截面呈U型，所述第一侧板和所述第二侧板对向设置于所述主框架的两侧，并与所述第三侧板一同将所述主框架封闭形成六面箱体结构。
6.根据权利要求5所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述机箱还包括用于连接固定所述发射模块的第一支架和用于连接固定所述控制模块的第二支架，所述第一支架与所述第三侧板连接，所述电路板支架与所述第一支架连接；所述第二支架与所述第一侧板连接，所述第二支架与所述控制模块连接。
7.根据权利要求6所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述第一支架设置有多个用于安装固定所述电路板支架的横向通孔，其尺寸与所述电路板支架相匹配，所述电路板支架嵌设于所述横向通孔中；所述横向通孔的数量为多个且与多个所述发射模块的数量相适配，多个所述横向通孔沿所述第一支架长度方向自上而下依次间隔排列。
8.根据权利要求6所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述第二支架设置有导热通孔，所述导热通孔内嵌设有导热层，所述控制模块与所述第二支架连接且与所述导热层相贴合。
9.根据权利要求7所述的一种fNIRS信号发射装置，其特征在于，所述第三侧板设置有多个光纤孔，多个所述光纤卡的数量与所述光源组件的数量相适配，且多个所述光纤孔的位置与多个所述安装通孔、多个所述横向通孔的位置相匹配。
10.一种如权利要求1～9任意一项所述的fNIRS信号发射装置在近红外光谱脑功能成像中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种fnirs信号发射装置，其特征在于，其包括机箱，还包括用于提供光源并将光信号传递发射出去的发射模块，用于控制所述发射模块的控制模块，以及用于为装置供电的电源模块；所述发射模块、所述控制模块以及所述电源模块之间相互电连接；所述发射模块、所述控制模块和所述电源模块均设置于所述机箱内；
2.根据权利要求1所述的一种fnirs信号发射装置，其特征在于，所述控制模块包括控制电路板以及用于连接工控机进行通信的d型连接器；所述控制电路板设置于所述机箱内且分别与所述光源电路板、所述电源模块电连接；所述d型连接器设置于所述机箱侧壁且与所述控制电路板电连接。
3.根据权利要求1所述的一种fnirs信号发射装置，其特征在于，所述电源模块包括电源模组、电源插座及按钮开关，所述电源模组设置于所述机箱内，所述电源插座及所述按钮开关分别设置于所述机箱侧壁，所述电源模组分别与所述电源插座、按钮开关电连接；所述光源电路板、所述控制模块分别与所述电源模组电连接。
4.根据权利要求1所述的一种fnirs信号发射装置，其特征在于，所述光源通孔的截面呈阶梯状，所述光源通孔的内径由外至内逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的一种fnirs信号发射装置，其特征在于，所述机箱包括主框架、第一侧板、第二侧板和第三侧板，所述主框架的截面呈u型，所述第一侧板和所述第二侧板对向设置于所述主...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡如康，罗飞，孙丽敏，张一博，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：
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