一种可穿戴式脑血氧监测头盔的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于近红外光谱脑功能检测领域，尤其涉及一种可穿戴式脑血氧监测头盔，包括检测探头、头盔式弹性固定带、电源单元，所述的头盔式弹性固定带为环形固定到大脑前额，电源单元与检测探头连接用于给检测探头供电,所述检测探头与电源单元均安装在头盔式弹性固定带上，检测探头与电源单元通过连接带连接后跨越在头部上方。本实用新型采用通过弹性固定带将监测系统主体与电源单元连接固定，使之成为真正意义上的一体化、可穿戴。
【专利说明】
一种可穿戴式脑血氧监测头盔
技术领域
[0001]本实用新型属于近红外光谱脑功能检测领域，尤其涉及一种可穿戴式脑血氧监测头蓝。
【背景技术】
[0002]大脑是人体的中枢神经器官，位于颅腔之内，由大脑皮层、小脑和脑干三部分组成。人体的所有生理活动都是由大脑来支配和指挥的。大脑皮层是脑的重要组成部分，大脑皮层上分布着数量巨大的神经元。此外，大脑皮层上丰富的微血管网络为皮层的神经元能够获得充足的血液和供氧提供了有利的保障，这也是作为神经中枢的大脑皮层实现需求的坚实后盾。人脑对血和氧的需求量大，因此人脑是对缺血缺氧非常敏感的器官。较长时间的缺血和缺氧会导致脑神经的死亡，给脑组织带来不可逆转的损伤。因此，保证脑组织的血液和氧气的供给充足，实时监测人体脑部的血氧含量，及时采取相应的有效措施防止脑缺氧、缺血，在临床保护领域非常重要。
[0003]氧气在人体肺部进行交换后进入血液，结合在血红蛋白上供给到身体的各个器官或组织，以维持细胞的正常新陈代谢。血氧饱和度能够反映血液中的含氧水平，是评价人体氧气供给状态的重要生理指标。血氧饱和度是指血液中氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部血红蛋白(Hb)容量的百分比，全部Hb容量可由HbO2的容量与还原血红蛋白(HbR)的容量之和表示。近红外光谱技术(NIRS)是基于神经血管耦合机制的一种新兴的高时间分辨率的脑功能检测技术，该机制即为大脑血液流动的速度对脑功能活动引起的局部脑区的变化程度做出相应的反应，故脑中的HbO2的含量和HbR的含量也会随之改变。由于HbO2和HbR对近红外波段的光波的吸收特性不同，通过探测出射光波强度即可反应出相应的生理变化。
[0004]目前，结合近红外光谱技术进行的无创脑血氧功能检测的研究有很多，但由于环境本底噪声干扰、皮肤颜色的干扰、血液低灌注时导致的信号微弱、运动干扰等的存在，使得检测精度会受到影响。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可穿戴式脑血氧监测头盔，能够精确、实时的监测大脑前额叶脑血氧的变化情况。
[0006]本实用新型是这样实现的，一种可穿戴式脑血氧监测头盔，包括检测探头、头盔式弹性固定带、电源单元，所述的头盔式弹性固定带为环形固定到大脑前额，电源单元与检测探头连接用于给检测探头供电，所述检测探头与电源单元均安装在头盔式弹性固定带上，检测探头与电源单元通过连接带连接后跨越在头部上方。
[0007]进一步地:检测探头按照与头部接触层至外层依次包括信号采集层、信号调理控制层与显示层，所述信号采集层包括探测光源以及光电接收器，所述探测光源为两个三波长发光二极管，所述发光二极管可发射波长为735nm、805nm和850nm的近红外光，所述光电接收器用于接受脑血氧的变化信号。
[0008]进一步地:所述探测光源与光电接收器的间距为30mm。
[0009]进一步地:信号调理控制层与信号采集层通过排线相连接，所述信号调理控制层包括信号调理电路与光电接收器连接，所述信号调理电路输出至ARM处理器的输入端，所述ARM处理器的输出端连接有采集控制电路，通过采集控制电路连接的分时光源驱动电路驱动探测光源。
[0010]进一步地:所述信号调理控制层包括与ARM处理器连接的显示控制电路，通过所述显示控制电路与显示层的显示屏连接，实时显示被测部位脑血氧含量的变化。
[0011]进一步地:所述检测探头除探测光源、光电接收器和显示层外，整体由黑色硅胶材料层包裹。
[0012]进一步地:所述电源单元采用3.7V可充电锂电池。
[0013]本实用新型与现有技术相比，有益效果在于:本实用新型的可穿戴式脑血氧监测头盔，采用三波长探测光源可以通过一个波长的光源矫正系统中引入的运动干扰，提高了监测的精度;信号采集层与信号调理层相互分离又稳定固定连接，独立的信号采集层并通过柔性PCB制备而成，使得信号采集层与大脑前额叶贴合更加严密。采用通过弹性固定带将监测系统主体与电源单元连接固定，使之成为真正意义上的一体化、可穿戴。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型一实施例的的可穿戴式脑血氧监测头盔立体结构示意图；
[0015]图2是本实用新型的可穿戴式脑血氧监测头盔的结构组成示意图；
[0016]图3是本实用新型检测探头的放大半剖后视图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018]参见图1，提供的可穿戴式脑血氧监测头盔，包括检测探头1、头盔式弹性固定带2、电源单元3，头盔式弹性固定带2为环形固定到大脑前额，电源单元3与检测探头I连接用于给检测探头供电，检测探头I与电源单元3均安装在头盔式弹性固定带2上，检测探头I与电源单元3通过连接带连接后跨越在头部上方。
[0019]在本实用新型一实施例中，电源单元为3.7V的可充电锂电池，可拆卸。
[0020]参见图2结合图3，检测探头按照与头部接触的大脑前额叶至外层依次包括信号采集层4、信号调理控制层5与显示层6，信号采集层4包括探测光源7以及光电接收器8，探测光源7为两个三波长发光二极管，发光二极管可发射波长为735nm、805nm和850nm的近红外光，光电接收器8用于接受脑血氧的变化信号。探测光源7与光电接收器8的间距为30mm。借助805nm波长光源对运动干扰进行校正，能够提高了系统对HbO2和HbR浓度变化量的检测精度，增加监测系统数据信息的准确性和可借鉴性，为正确对被监测者的脑功能状态的分析提供有力的依据。
[0021]信号调理控制层5与信号采集层4通过排线相连接，信号调理控制层5包括信号调理电路与光电接收器连接，信号调理电路输出至ARM处理器的输入端，ARM处理器的输出端连接有采集控制电路，通过采集控制电路连接的分时光源驱动电路驱动探测光源。
[0022]信号调理控制层包括与ARM处理器连接的显示控制电路，通过所述显示控制电路与显示层6的显示屏9连接，实时显示被测部位脑血氧含量的变化。
[0023]检测探头除探测光源、光电接收器和显示层外，整体由黑色硅胶材料层包裹。
[0024]探测光源7与光电接收器8分别位于信号采集层4的左侧和右侧，能够检测左上探测光源和右上探测光源之间区域及左下探测光源和右下探测光源之间区域的脑血氧浓度变化情况。经反复测试确定，两个探测光源7之间的距离为30mm，检测深度大约为10mm。信号采集层4采用柔性PCB，增加了信号采集层与大脑前额叶的贴合程度。
[0025]作为上述技术方案的进一步改进，所述信号采集层周围可增加由黑色橡胶外周，以增加对环境光干扰的消除，并提高被检测者的舒适度。
[0026]信号调理控制层包括分时光源驱动电路、ARM处理器、信号调理电路、采集控制电路、显示控制电路。ARM处理器通过分时光源驱动电路控制三波长探测光源分时发光，并结合采集控制电路对数据进行采集，后经过信号调理电路对信号进行放大、滤波、AD转换后获得HbO2和HbR浓度的变化量，并将数据通过显示控制电路送至显示层的OLED显示屏进行实时显示。
[0027]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可穿戴式脑血氧监测头盔，其特征在于，包括检测探头、头盔式弹性固定带、电源单元，所述的头盔式弹性固定带为环形固定到大脑前额，电源单元与检测探头连接用于给检测探头供电，所述检测探头与电源单元均安装在头盔式弹性固定带上，检测探头与电源单元通过连接带连接后跨越在头部上方。2.根据权利要求1所述的可穿戴式脑血氧监测头盔，其特征在于:检测探头按照与头部接触层至外层依次包括信号采集层、信号调理控制层与显示层，所述信号采集层包括探测光源以及光电接收器，所述探测光源为两个三波长发光二极管，所述发光二极管可发射波长为735nm、805nm和850nm的近红外光，所述光电接收器用于接受脑血氧的变化信号。3.根据权利要求2所述的可穿戴式脑血氧监测头盔，其特征在于:所述探测光源与光电接收器的间距为30mm。4.根据权利要求2所述的可穿戴式脑血氧监测头盔，其特征在于:信号调理控制层与信号采集层通过排线相连接，所述信号调理控制层包括信号调理电路与光电接收器连接，所述信号调理电路输出至ARM处理器的输入端，所述ARM处理器的输出端连接有采集控制电路，通过采集控制电路连接的分时光源驱动电路驱动探测光源。5.根据权利要求4所述的可穿戴式脑血氧监测头盔，其特征在于:所述信号调理控制层包括与ARM处理器连接的显示控制电路，通过所述显示控制电路与显示层的显示屏连接，实时显示被测部位脑血氧含量的变化。6.根据权利要求2所述的可穿戴式脑血氧监测头盔，其特征在于:所述检测探头除探测光源、光电接收器和显示层外，整体由黑色硅胶材料层包裹。7.根据权利要求1所述的可穿戴式脑血氧监测头盔，其特征在于:所述电源单元采用.3.7V可充电锂电池。
【文档编号】A61B5/1455GK205548577SQ201620215870
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】刘光达, 周晓宇, 曹泽元, 周葛, 蔡靖, 查雨彤, 千承辉
【申请人】吉林大学