人体局部血容量变化参数的便携式近红外检测装置

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，特别涉及用于局部血容量变化研究的系统设计。

背景技术

生物组织的光谱学，是利用不同组织对某一特定波长的红外光的吸收和散射特性来判断组织状况的方法。近红外光谱技术主要是利用了人体组织对近红外光具有吸收和散射的特性。而组织中的血液是最主要的吸收红外光的吸收物质，因此，近红外光检测技术成为活体组织中检测血液容积变化的一种主要无创检测方法。另外，与其他成像方法相比，如CT(计算机断层成像)，MRI(核磁共振成像)，PET(正电子断层成像)等，近红外光检测虽然分辨率较低，但是成本低，而且相对容易实现便携式设计，可以方便的运用于各种场合。

当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器。在此过程中由于受到皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱。其中皮肤肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液容积在心脏作用下呈搏动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。将此光强度变化信号转换成电信号，便可获得局部皮肤血流的变化。由此可见，局部皮肤血流中包含有心搏功能，血液流动等诸多心血管系统的重要生理信息。

皮肤局部血容量变化的一个典型应用就是对更年期潮热症状的研究。更年期综合症一直是困扰广大女性的难题。更年期最明显的症状，也是最早出现的症状，是潮热、出汗和心慌。这是血管舒张和收缩失调的一系列表现。更年期综合征中潮热是颇具典型性的。在我国调查中，潮热发生率为更年期妇女的28.6％，在国外达62.5～80％。患者常不自觉地突然出现强烈的发热感，由躯干上部，特别颈面部，向上扩展到头顶，然后自然消失.随之出汗，皮肤有刺激或轻度寒冷感。更年期综合症患者潮热症状的监控和研究成为迫切需要，在患者的治疗过程中，要求客观准确的记录潮热发作时体温以及皮肤血流情况，或者皮肤局部血容量的变化，为医生提供参考。

发明内容

本发明的目的在于设计一种适合用于研究皮肤局部血容量变化功能的近红外检测装置。能够实现无创，便携，准确，稳定的局部皮肤血容量变化监控，能够同时测量患者的表皮温度和局部皮肤血容量。

本发明的特征在于，这是一种使近红外透过人体皮肤外层进入待测组织，从而检测到与血容量变化相关的部分漫射光信息的检测装置，该装置含有：近红外光源；光源调制电路；光电传感器；光电信号采集、放大、处理电路；体温传感器；体温采集电路，以及单片机，其中：

近红外光源，采用906nm的发光二极管，直接与人体皮肤的表面接触；

光电传感器，采用906nm的光电二极管直接与人体皮肤的表面接触，且与所述的近红外光源相距3.0cm，用于采集所述待测组织的漫发射光；

体温传感器，直接与人体皮肤接触，采用人体温度传感器测量，范围为35℃～42℃；光源调制电路采用555振荡电路，该电路的调制信号输出端与所述近红外光源的相应的调制信号输入端相连；

光电信号采集、放大、处理电路，含有依次前后串接的第一前级放大电路，5KHz带通滤波电路，第一次级放大电路，解调电路，第一偏置电路，以及第一低通滤波电路，所述解调电路的5KHz调制信号输入端与所述555振荡器的相应的输出端相连，所述第一前级放大电路的信号输入端与所述光电传感器的传感信号输出端相连；

体温采集电路，含有：依次前后串接的第二前级放大电路，第二次级放大电路，第二偏置电路和第二低通滤波电路，所述第二前级放大电路的传感信号输入端与体温传感器的相应输出端相连；

单片机，采用ADuC812，该单片机通过内置的A/D转换器与所述的第一低通滤波电路，第二低通滤波电路的数据信号输出端相连，此外，还分别与存储芯片，串口通信电路相连。

本发明的特点是无创，准确，便携式的同步检测局部皮肤血容量和表皮温度。

本发明的数据的容量大，数据的传输方便，操作界面简洁，明了。因为需要涉及到不间断的数据采集和记录，数据存储量比较大。数据的读取很方便，只需要使用专用的软件就能从系统读出数据，设备和计算机的链接可以采用多种方式，比如串口的传输，无线的实时传输.利用串口的传输可以作为后期存储数据的读取，而可升级的无线传输可以作为实时的监控的手段。

本发明的计算机软件能够对数据进行相应的处理，得出初步的结论，以供参考。配套的计算机处理软件，提供方便，清晰的数据传输和处理平台，能够提供一定的数据处理和分析能力。计算机软件不但要对上游的数据采集进行控制，通信，而且采集的数据要进行进一步的滤波，平滑，分析。计算机软件还要对采集的数据进行管理，建立病例档案，方便的进行调用察看。

本发明采用了便携式的设计，装置小巧，佩戴舒适，功耗低，电池使用时间长。而针对一边用户开发的计算机程序，界面美观，操作方便。.

附图说明：

图1为本发明的系统电路结构框图。

图2为本发明的硬件结构示意图。

图3为本发明单片机采集控制程序流程图。

图4为本发明计算机软件功能框图。

图5为本发明佩戴示意图：1体温传感器，2红外LED，3腰带，4人体。