本實用新型涉及人體潛在功能研究及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于近紅外腦部掃描的探測裝置。

背景技術(shù)：

近紅外光源可根據(jù)其特定的波長，將皮下靜脈或者動脈的血紅細(xì)胞和周圍組織區(qū)別開來。在近紅外波段(700nm～1000nm)，生物體組織呈現(xiàn)低吸收、高散射的特性，對近紅外光有較高的透明性，因此能夠探測到一定深度的組織信息，同時這個波長范圍也被稱為生物組織的無損測量的光學(xué)窗口。

另外，近紅外光譜法可用于人體各組織器官血氧飽和度的定量檢測，由于腦組織供血、供氧的重要性，對腦組織的研究受到格外關(guān)注。氧合血紅蛋白、還原血紅蛋白在近紅外波段具有一定吸收，且兩者的吸收光譜存在一定的差異，由此也使得近紅外光譜NIRS(Near-Infrared Spectroscopy)血氧測量技術(shù)得以迅速發(fā)展，并在臨床研究中得以廣泛應(yīng)用。

近紅外光譜技術(shù)是以氧合和還原血紅蛋白、細(xì)胞色素氧化酶等的吸收光譜為基礎(chǔ)，考慮到氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白在近紅外光波段吸收譜的差異性，結(jié)合光在組織中的傳播規(guī)律，利用近紅外光對組織良好的穿透能力，研究光在組織中歷經(jīng)一系列吸收、散射后出射光攜帶的與吸收譜相關(guān)的組織生化信息，通過對這些吸收色團濃度的相對變化測量，獲取組織中的血氧含量變化信息。

由于該項技術(shù)具有對人體無損、無創(chuàng)、無輻射的特點，適用于對人體長期數(shù)據(jù)采集及跟蹤測量，因此可以被廣泛用于心理學(xué)、認(rèn)知學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)及腦機接口。除此之外，該技術(shù)與其他醫(yī)學(xué)影像技術(shù)(如：MRI，CT，PET)相比，在時間分辨率上具有明顯優(yōu)勢，但空間分辨率相對較低?，F(xiàn)有的近紅外腦部掃描探測裝置，通常采用寬光譜光源配合濾光鏡，或者特定波長的發(fā)光二極管LED作為光源，并且探測裝置的頻域相對固定，由此，探測結(jié)果精準(zhǔn)度較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種用于近紅外腦部掃描的探測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的只能獲取和監(jiān)測血紅蛋白的相對變化量，探測結(jié)果精準(zhǔn)度較低的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的一種用于近紅外腦部掃描的探測裝置，所述探測裝置包括處理器、光源探測模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊；

所述光源探測模塊包括依次連接的探測器、微信號放大器、低通濾波器和低頻放大器；

所述探測器用于接收近紅外光；

所述微信號放大器用于將高頻電流轉(zhuǎn)換成正弦波電壓；

所述低頻放大器與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接；所述光源探測模塊通過所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述處理器連接；

所述光源探測模塊還包括用于根據(jù)所述探測器溫度變化自動調(diào)節(jié)高壓輸出的溫度補償高壓發(fā)射器，所述溫度補償高壓發(fā)射器與所述探測器連接，用于向探測器輸出高壓電源。

進一步地，所述用于近紅外腦部掃描的探測裝置還包括同步頻域變換模塊，同步頻域變換模塊用于產(chǎn)生設(shè)定頻率信號，并將該設(shè)定頻率信號同步傳遞給光源發(fā)射模塊和光源探測模塊；光源探測模塊接收所述光源發(fā)射模塊發(fā)出的近紅外光，并將接受到的近紅外光變化信息與設(shè)定頻率信號混合后通過所述數(shù)據(jù)采集模塊傳遞給所述處理器。

進一步地，所述光源探測模塊還包括混頻器，微信號放大器通過混頻器與低通濾波器連接，所述混頻器用于解調(diào)差頻信號，混頻器與所述同步頻域變換模塊連接。

進一步地，所述同步頻域變換模塊包括用于產(chǎn)生設(shè)定頻率信號的壓控振蕩器，所述壓控振蕩器與所述混頻器連接。

進一步地，所述探測器為光電轉(zhuǎn)換器；

進一步地，所述探測器為光電接收二極管或者激光接收器。

進一步地，所述處理器為微處理器，微處理器與計算機連接。

進一步地，所述光源發(fā)射模塊包括光源驅(qū)動電路、光源功率調(diào)節(jié)單元、幅度調(diào)節(jié)單元以及發(fā)射器；

發(fā)射器分別和幅度調(diào)節(jié)單元以及光源功率調(diào)節(jié)單元連接。

光源功率調(diào)節(jié)單元包括與光源驅(qū)動電路連接的數(shù)字電位器，數(shù)字電位器與所述發(fā)射器連接，用于調(diào)節(jié)發(fā)射器的光源功率。

進一步地，所述用于近紅外腦部掃描的探測裝置還包括探測頭，所述探測頭上包括殼體、以及殼體上設(shè)置的發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束；發(fā)射光纖與所述發(fā)射器連接，發(fā)射光纖的末端與頭皮接觸用于將發(fā)射器發(fā)出的近紅外光導(dǎo)入人體內(nèi)；所述接收導(dǎo)光束與所述探測器連接，接收導(dǎo)光束末端與頭皮接觸用于將接受到的近紅外光傳遞給探測器。

進一步地，所述發(fā)射光纖和/或所述接收導(dǎo)光束的末端為外凸的球面型。

采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型提供的一種用于近紅外腦部掃描的探測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，通過設(shè)置溫度補償高壓發(fā)射器，隨時根據(jù)探測器的溫度調(diào)整探測器的電壓值，從而消除由于溫度變化而導(dǎo)致的信號誤差，提高了系統(tǒng)探測精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的探測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的探測裝置的探測頭殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的探測裝置的探測頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束球面型末端的放大示意圖；

附圖標(biāo)記：

1-頭皮； 2-頭發(fā)；

11-處理器； 12-探測器；

13-微信號放大器； 14-混頻器；

15-低通濾波器； 16低頻放大器；

17-數(shù)據(jù)采集模塊； 18-溫度補償高壓發(fā)射器；

30-同步頻域變換模塊； 31-壓控振蕩器；

40-探測頭； 41-殼體；

42-柔性導(dǎo)向套； 43-發(fā)射光纖或者接收導(dǎo)光束。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

其中，圖1為本實用新型實施例提供的探測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的探測裝置的探測頭殼體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的探測裝置的探測頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束球面型末端的放大示意圖。

下面結(jié)合具體的實施方式對本實用新型做進一步的解釋說明。

如圖1所示，本實施例提供的探測裝置包括處理器11、同步頻域變換模塊30、光源探測模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊17；

光源探測模塊通過數(shù)據(jù)采集模塊17與處理器11連接；光源探測模塊用于接收光源發(fā)射模塊發(fā)出的近紅外光，并將接受到的近紅外光變化信息通過數(shù)據(jù)采集模塊17傳遞給處理器11。

光源探測模塊包括依次連接的探測器12、微信號放大器13、混頻器14、低通濾波器15和低頻放大器16；

探測器12用于接收近紅外光；

微信號放大器13用于將高頻電流轉(zhuǎn)換成正弦波電壓；

混頻器14用于解調(diào)差頻信號，混頻器14與同步頻域變換模塊30連接；

低頻放大器16與數(shù)據(jù)采集模塊17連接。

光源探測模塊還包括用于根據(jù)探測器12溫度變化自動調(diào)節(jié)高壓輸出的溫度補償高壓發(fā)射器18，溫度補償高壓發(fā)射器18與探測器12連接，用于向探測器12輸出高壓電源。

同步頻域變換模塊30分別與光源發(fā)射模塊和光源探測模塊連接，同步頻域變換模塊30用于產(chǎn)生設(shè)定頻率信號，并將該設(shè)定頻率信號同步傳遞給光源發(fā)射模塊和光源探測模塊。光源發(fā)射模塊用于向外發(fā)出帶有設(shè)定頻率的近紅外光。

同步頻域變換模塊30包括高精數(shù)字可調(diào)電位器(未示出)和運算放大器(未示出)和壓控振蕩器31；壓控振蕩器31與混頻器14連接；

壓控振蕩器依次順序與運算放大器、高精數(shù)字可調(diào)電位器連接；高精數(shù)字可調(diào)電位器與處理器11連接；由此，處理器可以通過高精數(shù)字可調(diào)電位器和運算放大器調(diào)節(jié)壓控振蕩器的發(fā)出信號的頻率。

另外，同步頻域變換模塊通常還包括固定值高精分壓器，運算放大器和高精數(shù)字可調(diào)電位器分別與固定值高精分壓器連接，固定值高精分壓器與電壓基準(zhǔn)元器件連接。

探測器12為光電轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，探測器12為激光接收器。處理器11為微處理器，微處理器與計算機連接。

光源發(fā)射模塊優(yōu)選地包括光源驅(qū)動電路、光源功率調(diào)節(jié)單元、幅度調(diào)節(jié)單元以及發(fā)射器；

發(fā)射器分別和幅度調(diào)節(jié)單元以及光源功率調(diào)節(jié)單元連接。

光源功率調(diào)節(jié)單元包括與光源驅(qū)動電路連接的數(shù)字電位器，數(shù)字電位器與所述發(fā)射器連接，用于調(diào)節(jié)發(fā)射器的光源功率。

幅度調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)所述發(fā)射器的射頻幅度，所述幅度調(diào)節(jié)單元包括依次連接的線性穩(wěn)壓器、可變衰減器和數(shù)字電位器，可變衰減器分別與光源驅(qū)動電路、所述發(fā)射器以及第二壓控振蕩器連接。

優(yōu)選地，發(fā)射器為激光發(fā)射器。

探測裝置還包括探測頭40，如圖2-3所示，探測頭40上包括殼體41、以及殼體41上設(shè)置的發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束；發(fā)射光纖與發(fā)射器連接，發(fā)射光纖的末端與頭皮接觸用于將發(fā)射器發(fā)出的近紅外光導(dǎo)入人體內(nèi)；接收導(dǎo)光束與探測器連接，接收導(dǎo)光束末端與頭皮接觸用于將接受到的近紅外光傳遞給探測器。接收導(dǎo)光束圍繞著發(fā)射光纖均勻設(shè)置。

殼體41內(nèi)側(cè)設(shè)置有柔性導(dǎo)向套42，柔性導(dǎo)向套42的內(nèi)部設(shè)置有上大下小的導(dǎo)向孔，柔性導(dǎo)向套42外形為上大下小的錐形，殼體41扣在頭部時，柔性導(dǎo)向套42的下端穿過頭發(fā)2的縫隙與頭皮1接觸；發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束插裝在柔性導(dǎo)向套42內(nèi)；發(fā)射光纖或者接收導(dǎo)光束43在殼體41外經(jīng)柔性導(dǎo)向套42插入殼體41內(nèi)時，柔性導(dǎo)向套42的下端被擠壓擴張進而撥開頭發(fā)，進而便于發(fā)射光纖或者接收導(dǎo)光束43直接與頭皮1接觸。

其中，殼體41和柔性導(dǎo)向套42由柔性材料制成。柔性導(dǎo)向套42優(yōu)選地采用硅膠材料制成。

如圖4所示，發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束43的末端為外凸的球面型。當(dāng)使用時，發(fā)射光纖或接收導(dǎo)光束43的球面型的結(jié)構(gòu)頂壓頭皮，發(fā)射光纖和接收導(dǎo)光束43的末端與頭皮的接觸面積增大，由此可以擴大接收導(dǎo)光束的接收面積，而對于發(fā)射光纖，則有利于加大探測深度。

本實用新型提供的一種用于近紅外腦部掃描的探測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，通過設(shè)置溫度補償高壓發(fā)射器，隨時根據(jù)探測器的溫度調(diào)整探測器的電壓值，從而消除由于溫度變化而導(dǎo)致的信號誤差，提高了系統(tǒng)探測精度。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。