模块相连，在主控模块的控制下驱动光源点亮或焰灭。
[0035] 所述通道选择模块与主控模块相连，在主控模块的控制下选择探测器。
[0036] 所述数据处理模块与探测器相连，用于将探测器接收的信号转换为数字信号，并 将该数字信号传输给主控模块；因为探测器采集的原始信号为表征光强衰减的电压信号， 在数字处理模块将探测器接收的电压信号通过放大单元进行放大处理，然后通过滤波单元 进行滤波处理，再通过模数转换单元得到数字信号，并将该数字信号传输给主控模块。
[0037] 所述主控模块将该数字信号进行数据处理，将处理后的数据传输给存储模块进行 存储，同时通过有线或无线的方式将处理后的数据传输给外部设备;主控模块对数字信号 进行数据处理，主要由于每个探测器都会探测到数据，同时在不同时刻点亮的波长不一样， 所W每个时刻每个探头探测到的数据具有不同含义，需要W-定的规律一定的格式存储或 传给上位机处理。
[0038] 所述供电模块用于对主控模块、探头模块、通道选择模块、光源驱动模块、数据处 理模块W及存储模块供电。
[0039] 主控模块，是整个系统的控制核屯、，包括控制光源驱动忍片工作，按照设定时序进 行周期采样、处理数据，控制数据传输与储存;其中，存储的数据为采集到的包含骨髓信息 电信号，可通过修正的Beer-Lambed定律转化为血液动力学参数变化，例如血氧、血容、血 流等，从而对脊柱骨髓病变进行诊断。主控模块可选择51、ARM、FPGA等控制类型的忍片实 现。
[0040] 数据传输与存储模块，根据需要选择可W选择无线传输、有线传输的模式，存储可 采用主机和扩展存储等方式进行存储数据。
[0041] 供电模块，分两套方案，一为有线电源供电，用于固定诊断;一为移动电源模式，可 移动进行诊断，可通过蓄电电池或可更换电池实现移动诊断。
[0042] 主控模块可W通过有线方式与外部设备进行数据传输，例如与电脑之间的数据传 输等;也可W通过无线的方式进行传输，例如通过蓝牙、wifi等传输方式与手机平板等移动 设备进行数据传输与存储，并通过运些外部设备上的上位机对数据进行处理得出需要的人 体参数，从而实现对脊柱骨髓病变进行诊断。
[0043] 本发明的工作原理为：主控模块控制光源驱动，按一定的时序选通点亮光源的特 定波长，同时光敏探测器接收到光传输回来的光衰减变化信号，选通一个通道然后把信号 传输到数据处理模块，通过数据处理模块中的放大，滤波，模数转换电路，将信号转换成需 要的数字信号，供主控模块分析处理，主控模块将分析处理后的数据通过无线或有线方式 发送给存储设备，按需完成数据的传输和存储。由于含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、水在近 红外光谱段具有明显差异的吸收光谱，在近红外光谱范围它们的吸收系数具有明显的差 异，所W可W利用多波长的近红外光对血液中的化与化〇2进行测量。通过探头可W测得不 同波长对应的光强I，基于Beer-Lambert定律：Δ".A = 1雌^ = X,_, ,Λ:(V，其中，0. D代表光密 度，λι代表不同波长的光，I。为入射到媒质中的初始光强，I为测量到的透射光强，ε为消光系 数，C为吸收物的物质量浓度，1为光路径长度。根据Beer-Lambed定律，当探测器测量得到 1。、1，即可根据波长、、光系数6^及光路径长度1，得到被测物质的物质量浓度(：。从而可^ 得到脊髓中血氧、血容、水等的物质浓度，通过判断脊髓中血氧、血容、水等参数是否超出正 常值范围，得出诊断结果。
[0044] 本发明中的光源可采用EP 口 EX公司的四波长L抓实现;光源驱动可使用德州仪器 TLC系列多通道光源驱动忍片实现;主控模块、数据处理模块使用的处理核屯、可采用意法半 导体的STM32F103系列微处理器实现;数据传输和存储采样串口转USB和TF卡；电源系统能 提供电流稳定的3.3V、5V电压。
[0045] 本领域的普通技术人员将会意识到，运里所述的实施例是为了帮助读者理解本发 明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于运样的特别陈述和实施例。对于本领 域的技术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的 任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1. 一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，包括:探头模块、光源驱动模块、通 道选择模块、数据处理模块、主控模块、供电模块以及存储模块； 所述探头模块包括用于分时发射一种及一种以上波长光的一个及一个以上光源，以及 设置在光源周围的探测器，所述探测器用于探测待测部位传输回来的信号； 所述光源驱动模块与主控模块相连，在主控模块的控制下驱动光源点亮或熄灭； 所述通道选择模块与主控模块相连，在主控模块的控制下选择探测器； 所述数据处理模块与探测器相连，用于将探测器接收的信号转换为数字信号，并将该 数字信号传输给主控模块； 所述主控模块将该数字信号进行数据处理，将处理后的数据传输给存储模块进行存 储，同时通过有线或无线的方式将处理后的数据传输给外部设备； 所述供电模块用于对探头模块、光源驱动、通道选择模块、数据处理模块、主控模块以 及存储模块供电。2. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，所述探头包 括用于分时发射四种不同波长光的一个及一个以上光源;所述四种不同波长光的波长范围 分别为：600nm ~700nm、700nm ~800nm、800nm ~900nm、900nm ~1 OOOnm 〇3. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，所述光源和 探测器呈以光源为中心，探测器围绕光源的十字型布局；或者，以光源为中心，探测器围绕 光源的环绕型布局;或者，以探测器为中心，光源围绕探测器的十字型布局；或者，以探测器 为中心，光源围绕探测器环绕型布局。4. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，所述探测器 为光敏探测器，所述探测器至少为一个。5. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，所述探测器 中心与光源中心间的距离范围为20mm~40mm。6. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，所述数据处 理模块包括放大单元、滤波单元以及模数转换单元，用于将探测器接收的信号通过放大单 元进行放大处理，然后通过滤波单元进行滤波处理，再通过模数转换单元得到数字信号，并 将该数字信号传输给主控模块。7. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，所述供电模 块包括两种电源模式，一种为用于固定诊断的有线电源模式，另一为用于移动诊断的移动 电源模式。8. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，探头模块采 用柔性材料制作，所述光源和探测器嵌入柔性材料。9. 根据权利要求1所述的一种非侵入式脊柱骨髓病变检测仪，其特征在于，所述数据处 理过程具体为:探测器测量得到初始光强I。，透射光强I，根据Beer-Lambert定律，得到光密 度〇. D，根据如下公式计算待测物质的物质量浓度C:其中，Xi为波长、ε为光系数、1为光路径长度。
【专利摘要】本发明公开一种非侵入式脊髓病变检测仪，采用近红外光技术通过探测器将携带脊髓信息的光信号转化为电信号，再通过信号处理，测得数据，通过修正的Beer-Lambert定律，得到脊髓中的血液动力学参数，从而对脊柱骨髓病变进行诊断。本发明的检测仪无创、可连续诊断、价格低廉、诊断迅速且可靠性极高，适合对脊柱骨髓病变的诊断，且有效避免了其他诊断方法给患者带来的痛苦。
【IPC分类】A61B5/00
【公开号】CN105455782
【申请号】CN201510953275
【发明人】李婷, 苏宇
【申请人】李婷
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月17日