基于DSP的近红外光的脑血氧检测系统的研制
发布时间：2021-04-18 15:58
目前研究脑功能的方法非常多,相比其他的脑功能测量方法,如功能性磁共振成像（fMRI）、正电子发射断层摄影及脑电图（EEG）,近红外光谱（NIRS）具有几个优点:良好的时间分辨率、便携性、具有能够同时检测到含氧（HBO2）血红蛋白和无氧（HBR）血红蛋白的浓度变化的能力、对学科的限制低、测量设备的成本低。在脑外层的系统生理干扰有时会降低近红外光谱的性能,生理干扰主要是由心跳和呼吸造成的,这种系统性干扰的抑制相对来说比较容易,因为心跳造成的干扰和脑功能活动的功能性反应的相关性通常较低,可以通过低通滤波技术去除,运用最小二乘拟合技术可以去除呼吸造成的生理干扰。本文利用近红外光谱（NIRS）技术,设计并制作了一套完整的硬件检测系统,主要包括传感器探头模块、后续的低通滤波模拟处理模块、中央测控主机模块、光源驱动模块,其中传感器探头模块选用的是有源的发光二极管和专用的光电集成转换器件OPT301,以DSP2812作为中央测控主机模块,管理整个电路的检测功能,并且编写了上位机软件来实现血氧信息的显示。另外还对系统做了功能性分析,以保证该系统能够可靠、准确、稳定的进行血氧检测。通过在体的前臂阻断实验来...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 基于近红外光谱血氧检测的国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 近红外光谱的血氧检测技术
2.1 脑组织的光学模型
2.2 人体组织的光学原理
2.2.1 人体组织的理论基础
2.2.2 参数的测量
2.3 本章小结
第3章 基于近红外光谱的血氧检测系统设计
3.1 系统实现的功能及其总体框架
3.2 探头传感器模块的设计
3.2.1 光源
3.2.2 光电转换
3.2.3 传感器探头模块的结构设计
3.3 硬件设计
3.3.1 LED 驱动电路
3.3.2 模拟电路设计
3.3.3 中央处理模块的设计
3.4 本章小结
第4章 软件设计
4.1 系统软件的总体设计
4.2 系统初始化
4.2.1 时钟的设置
4.2.2 计数器的设置
4.2.3 串行通信端口的设置
4.2.4 输入输出接口的设置
4.2.5 数模转换的设置
4.3 中央处理单元的软件设计
4.4 上位机界面的设计
4.5 本章小结
第5章 基于近红外的脑血氧检测的实验
5.1 系统功能性实验
5.1.1 系统的噪声
5.1.2 系统功能的持续性
5.1.3 系统的扰动
5.2 在体实验与噪声的分析
5.2.1 前臂阻断实验
5.2.2 脑血氧检测实验
5.3 本章小结
结论
参考文献
附录1 硬件电路PCB
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]指端脉搏血氧饱和度测量误差来源分析[J]. 李双双,丁海艳,卞昕,叶大田. 计量技术. 2008(11)
[2]近红外空间分辨光谱技术及其对新生猪脑缺氧缺血的检测[J]. 侯新琳,腾轶超,丁海曙,丁海艳,周丛乐. 光谱学与光谱分析. 2008(10)
[3]近红外光谱无创血糖测量中背景扣除方法的研究[J]. 刘蓉,谷筱玉,徐可欣. 光谱学与光谱分析. 2008(08)
[4]新型近红外脑血氧监测设备的研制[J]. 李良成,李凯扬,秦钊. 激光与红外. 2006(08)
[5]数字式无线肌血氧监测仪的研制[J]. 张海宁,李岩,张翔,谢则平,瞿安连. 生物医学工程与临床. 2006(02)
[6]用近红外光谱检测人体组织氧含量[J]. 腾轶超,丁海曙,田丰华,黄岚. 清华大学学报(自然科学版). 2004(06)
[7]反射式血氧饱和度监测仪的设计[J]. 李景文,龙村,张保洲,朗亚军,黄兵. 北京生物医学工程. 2002(04)
[8]利用近红外光谱监测皮肤血氧输运[J]. 田丰华,丁海曙,王广志,蔡志刚,赵福运. 光谱学与光谱分析. 2002(02)
[9]在多层结构的生物组织中近红外光子迁移的研究[J]. 丁海曙,王峰,林方,苏畅. 光谱学与光谱分析. 2001(02)
博士论文
[1]近红外空间分辨光谱技术及其在脑氧无损检测中的应用[D]. 腾轶超.清华大学 2006
[2]新生儿大脑组织光学参数的无损检测[D]. 赵军.清华大学 2005
[3]近红外组织氧绝对量检测的研究及应用[D]. 黄岚.清华大学 2004
硕士论文
[1]基于近红外光谱技术的脑血氧监测技术的研究[D]. 吴欣.哈尔滨工业大学 2010
[2]基于PDA的便携式近红外肌氧检测系统的研制[D]. 聂清.华中科技大学 2007
[3]便携式近红外脑功能成像系统的性能测试[D]. 曹传花.华中科技大学 2006
[4]基于连续光的便携式近红外脑功能成像系统的研制[D]. 郑毅.华中科技大学 2006
[5]多通道近红外光谱血氧监测系统的研制[D]. 杜烜.华中科技大学 2005
[6]新生儿脑血氧监护仪的研制[D]. 刘铭.天津大学 2005
[7]近红外脑功能成像仪的研制及在阅读障碍研究中的应用[D]. 甘茁.华中科技大学 2004
本文编号：3145755
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 基于近红外光谱血氧检测的国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 近红外光谱的血氧检测技术
2.1 脑组织的光学模型
2.2 人体组织的光学原理
2.2.1 人体组织的理论基础
2.2.2 参数的测量
2.3 本章小结
第3章 基于近红外光谱的血氧检测系统设计
3.1 系统实现的功能及其总体框架
3.2 探头传感器模块的设计
3.2.1 光源
3.2.2 光电转换
3.2.3 传感器探头模块的结构设计
3.3 硬件设计
3.3.1 LED 驱动电路
3.3.2 模拟电路设计
3.3.3 中央处理模块的设计
3.4 本章小结
第4章 软件设计
4.1 系统软件的总体设计
4.2 系统初始化
4.2.1 时钟的设置
4.2.2 计数器的设置
4.2.3 串行通信端口的设置
4.2.4 输入输出接口的设置
4.2.5 数模转换的设置
4.3 中央处理单元的软件设计
4.4 上位机界面的设计
4.5 本章小结
第5章 基于近红外的脑血氧检测的实验
5.1 系统功能性实验
5.1.1 系统的噪声
5.1.2 系统功能的持续性
5.1.3 系统的扰动
5.2 在体实验与噪声的分析
5.2.1 前臂阻断实验
5.2.2 脑血氧检测实验
5.3 本章小结
结论
参考文献
附录1 硬件电路PCB
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]指端脉搏血氧饱和度测量误差来源分析[J]. 李双双,丁海艳,卞昕,叶大田. 计量技术. 2008(11)
[2]近红外空间分辨光谱技术及其对新生猪脑缺氧缺血的检测[J]. 侯新琳,腾轶超,丁海曙,丁海艳,周丛乐. 光谱学与光谱分析. 2008(10)
[3]近红外光谱无创血糖测量中背景扣除方法的研究[J]. 刘蓉,谷筱玉,徐可欣. 光谱学与光谱分析. 2008(08)
[4]新型近红外脑血氧监测设备的研制[J]. 李良成,李凯扬,秦钊. 激光与红外. 2006(08)
[5]数字式无线肌血氧监测仪的研制[J]. 张海宁,李岩,张翔,谢则平,瞿安连. 生物医学工程与临床. 2006(02)
[6]用近红外光谱检测人体组织氧含量[J]. 腾轶超,丁海曙,田丰华,黄岚. 清华大学学报(自然科学版). 2004(06)
[7]反射式血氧饱和度监测仪的设计[J]. 李景文,龙村,张保洲,朗亚军,黄兵. 北京生物医学工程. 2002(04)
[8]利用近红外光谱监测皮肤血氧输运[J]. 田丰华,丁海曙,王广志,蔡志刚,赵福运. 光谱学与光谱分析. 2002(02)
[9]在多层结构的生物组织中近红外光子迁移的研究[J]. 丁海曙,王峰,林方,苏畅. 光谱学与光谱分析. 2001(02)
博士论文
[1]近红外空间分辨光谱技术及其在脑氧无损检测中的应用[D]. 腾轶超.清华大学 2006
[2]新生儿大脑组织光学参数的无损检测[D]. 赵军.清华大学 2005
[3]近红外组织氧绝对量检测的研究及应用[D]. 黄岚.清华大学 2004
硕士论文
[1]基于近红外光谱技术的脑血氧监测技术的研究[D]. 吴欣.哈尔滨工业大学 2010
[2]基于PDA的便携式近红外肌氧检测系统的研制[D]. 聂清.华中科技大学 2007
[3]便携式近红外脑功能成像系统的性能测试[D]. 曹传花.华中科技大学 2006
[4]基于连续光的便携式近红外脑功能成像系统的研制[D]. 郑毅.华中科技大学 2006
[5]多通道近红外光谱血氧监测系统的研制[D]. 杜烜.华中科技大学 2005
[6]新生儿脑血氧监护仪的研制[D]. 刘铭.天津大学 2005
[7]近红外脑功能成像仪的研制及在阅读障碍研究中的应用[D]. 甘茁.华中科技大学 2004
本文编号：3145755
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/3145755.html
