基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置

1.本发明涉及颅脑损伤监测装置技术领域，特别涉及一种基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置。
2.

背景技术：

3.在早期对颅脑损伤的检测，最主要的监测方法是微创的，该监护手段对医护人员有重要的指导意义。但不管是脑室内监测icp还是硬脑膜外测icp等方式都需要进行开颅手术，需要将监测的探头放入病人颅内，其风险较大，且较为考验操作医生的手术经验。同时，由于需要进行开颅手术，患者颅内受感染和颅内出血等并发症时有发生，无疑这将使得病人雪上加霜。同时，其监护成本也较为昂贵。且一些例如ct、mri、pet-ct等大型设备的检查都需要较高费用。
4.

技术实现要素：

5.根据本发明实施例，提供了一种基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置，包含：箱体部分、探头部分、电源适配器以及上位机系统；探头部分通过电导线与箱体部分相连，用于进行颅脑损伤监测；电源适配器与箱体部分、外部的电源相连；上位机系统与箱体部分相连，用于显示颅脑损伤监测的结果。
6.进一步，探头部分包含：探头主体、两个光电传感器、双波长led灯以及固定组件；探头主体通过电导线与箱体部分相连，探头主体表面覆盖有遮光层；两个光电传感器设置在探头主体上，且通过电导线与箱体部分相连；双波长led灯设置在探头主体上，且通过电导线与箱体部分相连；固定组件设置在探头主体上，用于将探头主体固定于受测者的额头。
7.进一步，固定组件包含：弹力绳，弹力绳设置在探头主体上，用于将探头主体固定于受测者的额头。
8.进一步，遮光层为黑色硅胶。
9.进一步，两个光电传感器以及双波长led灯处于同一水平线上。
10.进一步，两个光电传感器的间距为1cm，靠近双波长led灯的光电传感器与双波长led灯的间距为3cm。
11.进一步，双波长led灯的光由730nm波长和850nm波长组成。
12.进一步，箱体部分包含：箱体主体、电路承载板、单片机、电压转换模块、滤波和放大模块、开关模块以及恒流源；箱体主体上设有进线口以及适配器连接口；电路承载板设置在箱体主体内，电路承载板与探头部分、上位机系统相连；
单片机设置在电路承载板上；滤波和放大模块设置在电路承载板上；电压转换模块设置在电路承载板上，且与电源适配器、单片机、滤波和放大模块电性连接，用于将电源适配器连入的电压进行转换，并将转换后的电压为单片机、滤波和放大模块进行供电；开关模块设置在承载板上，且与单片机、双波长led灯的一端相连，用于控制双波长led灯的亮灭；恒流源设置在电路承载板上，且与电源适配器、双波长led灯的另一端相连。
13.进一步，开关模块包含：贴片电阻以及三极管；三极管的基极通过贴片电阻与单片机的一个输出端口相连，三极管的发射极接地，三极管的集电极与双波长led灯的一端相连。
14.进一步，三极管为npn三极管。
15.根据本发明实施例的基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置，具备如下有益效果：1.可以实现颅脑损伤病人的实时、连续、精准地监测其脑组织参数的变化，如：颅内压的变化值和局部脑组织血氧饱和度。
16.2.箱体小巧，探头装置简易，便于携带，非常适合应用于急救。
17.3.所使用的双波长led灯和光电传感器精度较高，能有效地反应出病人颅脑内部的生理参数变化。
18.4.使用时操作简易，只需将探头用弹力绳固定于受测者的额头，即可自动实时监测其颅脑损伤情况。
19.5.无创的测量方式无疑大大节省了医生和护理人员的时间，同时也让患者更易于接受。
20.要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并 且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
21.附图说明
22.图1为根据本发明实施例基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置的俯视原理图。
23.图2为根据本发明实施例基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置箱体部分的侧视原理图。
24.图3为根据本发明实施例基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置探头部分的正视原理图。
25.图4为根据本发明实施例基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置箱体部分的内部原理图。
26.图5为根据本发明实施例基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置的工作原理框架图。
27.具体实施方式
28.以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。
29.首先，将结合图1~5描述根据本发明实施例的基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置，用于进行颅脑损伤的监测，其应用场景很广。
30.如图1~5所示，本发明实施例的基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置，具有箱体部分、探头部分、电源适配器3以及上位机系统4；具体地，如图1~5所示，在本实施例中，箱体部分用于对颅脑损伤监测的结果进行数据的处理，探头部分通过电导线与箱体部分相连，用于进行颅脑损伤监测；电源适配器3与箱体部分、外部的电源相连，电源适配器3为12v；上位机系统4通过串口线转usb线与箱体部分相连，用于显示颅脑损伤监测的结果。
31.进一步，如图1、3所示，在本实施例中，探头部分包含：探头主体11、两个光电传感器12、双波长led灯13以及固定组件。探头主体11通过电导线与箱体部分相连，探头主体11表面覆盖有遮光层（图上未示出），因光电传感器12必须在黑暗条件下进行使用，否则会使用光电传感器12输出端的电压值受到其他光的影响发生变化，造成检测不精确的现象；两个光电传感器12设置在探头主体11上，且通过电导线与箱体部分相连，且光电传感器12在探头主体11上只露出接收部分，两个光电传感器12可监测到脑组织内不同深度的光信号，并将接收到的光信号转换为电信号，光电传感器12的输出端变换可以映射出受测者的脑组织内部的还原血红蛋白和氧化血红蛋白的变化，且测出的脑组织参数可反应出颅内压的变化；双波长led灯13设置在探头主体11上，且通过电导线与箱体部分相连，且双波长led灯13设置在探头主体11上只露出发光部分；固定组件设置在探头主体11上，用于将探头主体11固定于受测者的额头。
32.进一步，如图1所示，在本实施例中，固定组件包含：弹力绳141，弹力绳141设置在探头主体11上，用于将探头主体11固定于受测者的额头。
33.进一步，如图1所示，在本实施例中，遮光层为黑色硅胶，保证遮光效果。
34.进一步，两个光电传感器12以及双波长led灯13处于同一水平线上。两个光电传感器12的间距为1cm，靠近双波长led灯13的光电传感器12与双波长led灯13的间距为3cm。双波长led灯13的光由730nm波长和850nm波长组成。因为人脑组织的还原血红蛋白和氧化血红蛋白在800nm波长附近的吸收效率较好，便于进行比较，且是主要的光吸收物质。由此可以通过光电传感器12的变化来反应出人脑组织内的生理参数是否异常。
35.进一步，如图1~5所示，在本实施例中，箱体部分包含：箱体主体21、电路承载板22、单片机23、电压转换模块24、滤波和放大模块25、开关模块以及恒流源27。箱体主体21上设有进线口211以及适配器连接口212，箱体主体21上还设有电源开关213，进线口211用于两个光电传感器12以及双波长led灯13的电导线进入箱体主体21，适配器连接口212用于连接电源适配器3；电路承载板22通过m4
×
1螺钉263设置在箱体主体21内，电路承载板22与探头部分、上位机系统4相连，电路承载板22为单片机23、电压转换模块24、滤波和放大模块25、开关模块以及恒流源27提供简约的布线，且连接上位机系统4的串口线、双波长led灯13的电导线、适配器连接口212、两个光电传感器12的电导线；单片机23设置在电路承载板22上，
单片机23采用atmega16单片机23，用于进行数据的处理；滤波和放大模块25设置在电路承载板22上，用于对两个光电传感器12接收的信号进行滤波和放大；电压转换模块24设置在电路承载板22上，且与电源适配器3、单片机23、滤波和放大模块25电性连接，电压转换模块24采用tps5430模块，用于将电源适配器3连入的12v电压进行转换成
±
5v，并将转换后的 5v电压为单片机23供电、
±
5v电压为滤波和放大模块25的双电源放大器进行供电；开关模块设置在承载板上，且与单片机23、双波长led灯13的一端相连，用于控制双波长led灯13交替亮灭1s；恒流源27设置在电路承载板22上，且与电源适配器3、双波长led灯13的另一端相连，电源适配器3的12v电压为恒流源27输入端进行供电，恒流源27提供一个稳定的电流，用于为双波长led灯13进行提供电流。
36.进一步，如图4所示，在本实施例中，开关模块包含：贴片电阻261以及三极管262。三极管262为npn三极管262，三极管262的基极通过贴片电阻261与单片机23的一个输出端口相连，三极管262的发射极接地，三极管262的集电极与双波长led灯13的一端相连。通过单片机23的一个输出端发射一个周期性的方波后便等同一个开关，达到控制双波长led灯13的亮灭的目的。
37.使用时，将弹力绳141系于探头主体11的两侧，并将探头通过弹力绳141固定于受测者的额头，通过两个光电传感器12监测到受测者的脑组织内不同深度的光信号，并将接收到的光信号转换为电信号并发送至滤波和放大模块25，滤波和放大模块25对接收的信号进行滤波和放大后，将信号发送至单片机23进行数模转换，最后单片机23再将信号数据发送至上位机系统4，通过上位机系统4上的qt界面程序进行受测者的局部脑组织血氧饱和度和颅内压的变化值的显示。
38.以上，参照图1~5描述了根据本发明实施例的基于近红外光谱技术的颅脑损伤监测装置，具备如下有益效果：1.可以实现颅脑损伤病人的实时、连续、精准地监测其脑组织参数的变化，如：颅内压的变化值和局部脑组织血氧饱和度。
39.2.箱体小巧，探头装置简易，便于携带，非常适用与急救时的投入。
40.3.所使用的双波长led灯13和光电传感器12精度较高，能有效地反应出病人颅脑内部的生理参数变化。
41.4.使用时操作简易，只需将探头用弹力绳141固定于受测者的额头，即可自动实时监测其颅脑损伤情况。
42.5.无创的测量方式无疑大大节省了医生和护理人员的时间，同时也让患者更易于接受。
43.需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
44.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。