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专利号: 2024119679751
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,其包括:处理器和若干个信号采集模块;所述信号采集模块的数量与通道数相同;

所述信号采集模块包括探测器、第一光源和第二光源;

所述探测器、所述第一光源和所述第二光源依次设置在同一直线上;从待测位置向直线做垂线,垂线与直线的交点为探测器和第一光源之间的中心点;第一光源发射的第一调制光载波信号和第二光源发射的第二调制光载波信号在待测位置进行干涉调制得到时域干涉信号;

所述第一调制光载波信号包括第一波长调制光载波信号和第二波长调制光载波信号,所述第二调制光载波信号包括第三波长调制光载波信号和第四波长调制光载波信号,所述时域干涉信号包括第一波长时域干涉信号和第二波长时域干涉信号;

所述第一波长调制光载波信号和所述第三波长调制光载波信号的波长相同,所述第一波长调制光载波信号和所述第三波长调制光载波信号在待测位置进行干涉调制得到所述第一波长时域干涉信号;

所述第二波长调制光载波信号和所述第四波长调制光载波信号的波长相同,所述第二波长调制光载波信号和所述第四波长调制光载波信号在待测位置进行干涉调制得到所述第二波长时域干涉信号;

令i=1,i∈K,K为信号采集模块的数量;

控制器控制第i个信号采集模块产生所述第一波长时域干涉信号和所述第二波长时域干涉信号;

第i个所述第一波长时域干涉信号照射到所述待测位置中需探测物质发生扩散后被所述探测器接收,得到第一波长fNIRS信号;第i个所述第二波长时域干涉信号照射到所述待测位置中需探测物质发生扩散后被所述探测器接收,得到第二波长fNIRS信号;

所述处理器对所述第一波长fNIRS信号进行包络中心解调,得到初始含氧血红蛋白信号,所述处理器对所述第二波长fNIRS信号进行包络中心解调,得到初始脱氧血红蛋白信号;

所述处理器对所述初始含氧血红蛋白信号进行包络中心解调,得到含氧血红蛋白信号,所述处理器对所述初始脱氧血红蛋白信号进行包络中心解调,得到脱氧血红蛋白信号;

处理器对i进行判断,若i<K,则令i=i+1并返回至“控制器控制第i个信号采集模块产生所述第一波长时域干涉信号和所述第二波长时域干涉信号”,若i≥K,则得到K个所述含氧血红蛋白信号和K个所述脱氧血红蛋白信号;

所述第一调制光载波信号和所述第二调制光载波信号的表达式为:

式中:E1(t)为第一调制光载波信号,E2(t)为第二调制光载波信号,a为第一调制光载波信号的幅值,b为第二调制光载波信号的幅值,N1为第一调制光载波信号的直流分量,N2为第二调制光载波信号的直流分量,f1为第一调制光载波信号的频率,f2为第二调制光载波信号的频率,t为时间;

所述时域干涉信号的表达式为:

式中:Etot为时域干涉信号。

2.根据权利要求1所述的基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,所述第一波长调制光载波信号的探测深度大于待测位置与直线之间的垂直距离,第二波长调制光载波信号的探测深度大于待测位置与直线之间的垂直距离。

3.根据权利要求2所述的基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,所述第一波长调制光载波信号的探测深度表达式为:式中:Zmax为第一波长调制光载波信号的探测深度,d为第一光源与探测器之间的距离。

4.根据权利要求1所述的基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,所述第一波长fNIRS信号的表达式为:式中:S(t)为第一波长fNIRS信号,ρ1(t)为初始含氧血红蛋白信号。

5.根据权利要求4所述的基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,所述初始含氧血红蛋白信号表达式为:式中:ρ2(t)为含氧血红蛋白信号。

6.根据权利要求5所述的基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,所述含氧血红蛋白信号为:式中:c为含氧血红蛋白信号的幅值,A(t)为含氧血红蛋白信号的交流分量,N3为含氧血红蛋白信号的直流分量。

7.根据权利要求1所述的基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,所述处理器根据所述含氧血红蛋白信号得到含氧血氧值,所述处理器根据所述脱氧血红蛋白信号得到脱氧血氧值。

8.根据权利要求7所述的基于时域干涉调制的多通道fNIRS信号采集系统,其特征在于,所述含氧血氧值表达式为:式中:ρ2(t)为含氧血红蛋白信号,X(t)为含氧血氧值。