一种近红外脑功能图像采集装置

1.本实用新型涉及近红外图像采集技术领域，尤其涉及一种近红外脑功能图像采集装置。


背景技术：

2.近红外脑功能成像fnirs(functional near-infrared spectroscopy,fnirs)是一种光学成像技术，通过使用近红外光(650～950nm)向特定脑区发射近红外光线，采用接收光极能够接收到被大脑皮层的肌肉组织漫射回来的近红外光。近红外光能够穿透颅内20～30nm的大脑皮层组织。大脑皮层内的吸收发色团包括氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白。氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的光吸收特性不相同，氧合血红蛋白的吸收系数在波长大于805nm时更高；脱氧血红蛋白的吸收系数在波长小于805nm时更高。因此，当氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸收的近红外光的量不同时，能够将接收到的近红外光的光谱构建为不同的光谱图像。
3.现有的近红外脑功能图像采集装置，固定性比较差。原因在于，现有的近红外脑功能图像采集装置的弧度是固定的，但是人的脑部弧度具有差异性，例如有的人头围比较大，脑部的轮廓比较标准，能够很好地填充在头罩内，大脑皮层与光极的接触比较好。有的人的头围比较小，并且脑部的轮廓不处于一般标准范围，脑部戴上头罩后，大脑皮层与光极的接触性差，甚至于有的人的脑部皮层与部分光极无接触，有的人的脑部皮层与部分光极挤压致使部分光极位置偏移。这些缺陷都使得采集到的近红外脑功能图像不清楚甚至部分区域图像缺失。
4.不仅如此，基于人的头部轮廓的差异性，现有的光极被以固定的方式设置在头罩上，不能够随意移动。因此不能够对重点大脑皮层区域根据需求增加光极来使得获得的近红外脑功能图像更清晰，不能获得足够多的光谱数据。而且每个头罩都进行定期的消毒。由于光极数量多且存在死角，因此死角区域的消毒不理想。
5.本实用新型希望能够提供一种新的近红外脑功能图像采集装置，来解决上述问题。
6.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。


技术实现要素：

7.针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种近红外脑功能图像采集装置，至少包括外罩体、可调节内罩体、若干光极和若干接收光极，所述可调节内罩体上设置有若干光极和若干接收光极，其中，若干所述光极内至少包括红外灯珠与紫外灯珠，所述红外灯珠和紫外灯珠通过并联且支路可切换的电路与电源电连接，所述若干接收光极与电源电连接，
所述可调节内罩体以可拆卸地方式与所述外罩体相固定。
8.优选地，所述光极通过可调节连接柱设置在所述可调节内罩体上，其中，所述可调节连接柱以可调节长度的方式设置在所述可调节内罩体上的光极基座上，使得光极与大脑皮层之间的距离可调节。
9.优选地，所述可调节内罩体上设置有弧形可卡固的基座槽，所述光极基座以可滑动的方式在所述基座槽上移动并限位。
10.优选地，所述光极与可调节连接柱之间设置有按压开关，所述按压开关与至少一个提示灯并联连接；在所述光极与可调节连接柱之间存在压力的情况下，所述按压开关通电使得所述提示灯短路且不发光；在所述光极与可调节连接柱之间不存在压力的情况下，所述按压开关不通电使得所述提示灯通电且发光。
11.优选地，所述光极周围设置在至少三个所述接收光极，并且所述光极设置在由三个所述接收光极的位置连接构成的三角形区域内，以使得大脑皮层反射的光能够被至少一个接收光极接收。
12.优选地，所述光极基座通过微型滑轨在所述基座槽上移动并限位。
13.优选地，所述支路可切换的电路上设置有至少一个切换开关，用于切换所述红外灯珠和紫外灯珠的通电支路。
14.优选地，所述光极基座通过弹簧卡扣在所述基座槽上移动并限位。
15.优选地，所述可调节内罩体为可弯曲的罩体，其中，所述可调节内罩体设置有三角形开口，所述三角形开口设置有可调节长度的弹性带。
16.优选地，所述可调节连接柱的表面设置有螺纹，所述光极基座为设置有螺纹的槽体，所述可调节连接柱通过旋转螺纹方式调节长度。
17.本实用新型的优势在于：
18.通过近红外光与紫外光的切换，能够使得采集装置在未使用时进行定期消毒。通过紫外光消毒能够对罩体进行全面杀菌，不留死角。
19.通过按压开关的设置，使得采集装置在穿戴好后，未接触好的光极的提示灯自动亮起，接触好的光极的提示灯不亮。
20.通过可调节连接柱能够调节光极的长度，能够单独调整每个光极的下压幅度，避免整体拉紧可调节罩体，个别光极压力过大形成的不舒适现象。
21.通过可调节罩体的开口设置，使得可调节罩体的弯曲弧度可调，使用不同的头型。
22.通过设置半封闭的外罩体，能够避免外界干扰，声音、视觉和自然光等，减少自然光里面近红外的干扰，更重要的是避免检查任务执行时外接打扰。
附图说明
23.图1是本实用新型提供的一种优选实施方式的近红外脑功能图像采集装置的简化模块连接关系示意图；
24.图2是本实用新型提供的一种优选实施方式的近红外脑功能图像采集装置的光极结构的简化模块连接关系的放大示意图；
25.图3是本实用新型的光极的连接的电路图。
26.附图标记列表
27.10：外罩体；20：可调节内罩体；30：光极；40：接收光；31：可调节连接柱；32：光极基座；33：基座槽；34：按压开关；35：提示灯；36：切换开关；50：电源；51：电源线。
具体实施方式
28.下面结合附图进行详细说明。
29.本实用新型提供一种近红外脑功能图像采集装置。也可以称为一种近红外脑功能检测装置。本实用新型还可以提供一种近红外脑功能图像采集装置的光极结构。本实用新型还可以提供一种近红外脑功能图像采集装置的电路结构。
30.如图1～图2所示，本实用新型的近红外脑功能图像采集装置，至少包括外罩体10、可调节罩体20、若干发光极30和用于接收近红外光线的若干接收极40。外罩体10呈头盔状，能够与可调节罩体20卡扣并相对固定。在穿戴好可调节罩体20后，外罩体10与可调节罩体20卡扣，能够避免外界干扰，声音、视觉和自然光等，减少自然光里面近红外的干扰，更重要的是避免检查任务执行时外接打扰。
31.可调节罩体20优选为网状罩，其材质可以设置为绝缘金属网，也可以设置为织物网。或者，可调节罩体20为可轻微形变的塑料头罩。
32.优选地，外罩体10与可调节罩体20卡扣，外罩体10的内侧面与可调节罩体20之间存在间隔空间，便于光极以及电路的热量的散发。
33.传统采集装置中，采集装置定期消毒采用喷洒消毒剂或者擦拭的方式进行消毒。由于光极与接收光极在罩体表面凹凸不平，形成了多个消毒死角，传统的消毒手段无法实现完整的消毒。即使使用紫外光消毒，也需要单独占用紫外消毒装置，消毒不方便，无法实现即用即消毒。
34.本实用新型提供了一种近红外脑功能图像采集装置，如图1至图3所示，可调节内罩体20上设置有若干光极30和若干接收光极40，其中，若干光极30内至少包括红外灯珠与紫外灯珠。红外灯珠和紫外灯珠通过并联且支路可切换的电路与电源50通过电源线51电连接，若干接收光极40与电源电连接，可调节内罩体20以可拆卸地方式与外罩体10相固定。优选地，支路可切换的电路上设置有至少一个切换开关36，用于切换红外灯珠和紫外灯珠的通电支路。通过近红外光与紫外光的切换，能够使得采集装置在未使用时进行定期消毒。通过紫外光消毒能够对罩体进行全面杀菌，不留死角，能够实现即用即消毒。
35.近红外光线的波长范围为长为660nm、730nm、810、850nm以及940nm的波长的近红外线。紫外光的波长为240-280mm。红外灯珠和紫外灯珠为led灯珠。
36.优选地，光极30通过可调节连接柱31设置在可调节内罩体20上，其中，可调节连接柱31以可调节长度的方式设置在可调节内罩体20上的光极基座32上，使得光极30与大脑皮层之间的距离可调节。优选地，可调节连接柱31的表面设置有螺纹，光极基座32为设置有螺纹的槽体，可调节连接柱31通过旋转螺纹方式调节长度。优选地，可调节连接柱31为绝缘连接柱，使用绝缘材料制成，使得医护人员能够用手直接进行旋转调节。通过可调节连接柱能够调节光极的长度，能够单独调整每个光极的下压幅度，避免整体拉紧可调节罩体，个别光极压力过大形成的不舒适现象。
37.现有的采集装置，其光极的位置是固定的，不可移动。由于人的头颅的轮廓、大小是不相同的，使得光极的照射角度出现差异。对于需要重点查看的大脑皮层区域，有时候会
由于近红外光不足使得形成的近红外光谱图像不清晰。
38.优选地，接收光极40为光谱探测器，能够采集接收到的光谱转换为数字式的光参数。
39.优选地，可调节内罩体20上设置有弧形可卡固的基座槽33，光极基座32以可滑动的方式在基座槽33上移动并限位。如此设置，能够通过光极基座32的移动将光极移动至不同的脑区，使得部分脑区的近红外光密度可调节，以配合采集的需要。
40.优选地，光极基座32通过微型滑轨在基座槽33上移动并限位。如此设置，使得光极移位至临近的脑区。
41.优选地，光极基座32通过弹簧卡扣在基座槽33上移动并限位。如此设置，使得光极移位至临近的脑区。当光极基座32的弹簧卡扣被按压，接触固定，光极基座32被移动至需要的位置时，光极基座32上设置的弹簧卡扣被松开并基于弹力支撑使得弹簧卡扣与微型滑轨侧边紧压，从而使得光极基座32与基座槽33无法相对滑动。
42.优选地，如图2所示，基座槽33优选设置在大脑皮层的分界线(虚线)处，使得光极30能够被移动至两个脑区。基座槽33还能够被设置在某一个脑区区域内，使得光极30能够被移动至不同位置进行光线的调节。
43.基座槽33能够被机械按压、粘贴和/或螺栓固定在可调节罩体20上。
44.现有的采集装置，光极数量较多，多达几十个。对于部分电接触不良的光极，由于光极照射面试朝向大脑皮层，医护人员很难快速发现接触不良的光极并进行修理或调节，这也使得采集都的近红外脑功能光谱图像的清晰度不足。
45.优选地，光极30与可调节连接柱31之间设置有按压开关34，按压开关34与至少一个提示灯35并联连接。在光极30与可调节连接柱31之间存在压力的情况下，按压开关34通电使得提示灯35短路且不发光；在光极30与可调节连接柱31之间不存在压力的情况下，按压开关34不通电使得提示灯35通电且发光。如此设置，使得医护人员通过发现提示灯来快速知晓哪些光极电接触不良并进行快速调节或者修理。
46.如图3所示，按压开关34与提示灯35并联并形成并联电路。含有按压开关的并联电路与光极30所在的并联电路再次并联。当按压开关被34按压时，按压开关34所在的支路导通，提示灯35被短路并熄灭。当按压开关34为被按压时，压开关34所在的支路为断路，提示灯35正常通电并亮起，起到提示光极30未通电的作用。优选地，提示灯35设置在可调节罩体20的外侧面，便于医护人员看见。光极30设置在可调节罩体20的内侧面，用于对大脑皮层进行照射。
47.按压开关34可以为按压薄膜开关，按压薄膜开关可包括面板、上电路、隔离层和下电路。按压开关34处于受力状态时，上电路的触点向下变形，与下电路的极板接触导通。当按压开关未受力时，按压开关由受力状态转变为不受力状态时，上电路的触点反弹，与下电路的极板失去接触变为断路。
48.优选地，光极30周围设置在至少三个接收光极40，并且光极30设置在由三个接收光极40的位置连接构成的三角形区域内，以使得大脑皮层反射的光能够被至少一个接收光极40接收。如此设置，使得大脑皮层的反射光能够被接收，避免采集的脑区域的图像不清晰。
49.优选地，可调节内罩体20为可弯曲的罩体，其中，可调节内罩体20设置有三角形开
口，三角形开口设置有可调节长度的弹性带。如此设置，使得罩体的弯曲弧度能够调节，以使用不同大小的头型。如此设置，使得本实用新型的近红外脑功能图像采集装置能够在头部的固定性好，牢固不易移位，进行运动任务等头部活动的检查时运动伪迹小。
50.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。本实用新型说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

技术特征：
1.一种近红外脑功能图像采集装置，至少包括外罩体(10)、可调节内罩体(20)、若干光极(30)和若干接收光极(40)，其特征在于，所述可调节内罩体(20)上设置有若干光极(30)和若干接收光极(40)，其中，若干所述光极(30)内至少包括红外灯珠与紫外灯珠，所述红外灯珠和紫外灯珠通过并联且支路可切换的电路与电源电连接，所述若干接收光极(40)与电源电连接，所述可调节内罩体(20)以可拆卸地方式与所述外罩体(10)相固定。2.根据权利要求1所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述光极(30)通过可调节连接柱(31)设置在所述可调节内罩体(20)上，其中，所述可调节连接柱(31)以可调节长度的方式设置在所述可调节内罩体(20)上的光极基座(32)上，使得光极(30)与大脑皮层之间的距离可调节。3.根据权利要求2所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述可调节内罩体(20)上设置有弧形可卡固的基座槽(33)，所述光极基座(32)以可滑动的方式在所述基座槽(33)上移动并限位。4.根据权利要求3所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述光极(30)与可调节连接柱(31)之间设置有按压开关(34)，所述按压开关(34)与至少一个提示灯(35)并联连接；在所述光极(30)与可调节连接柱(31)之间存在压力的情况下，所述按压开关(34)通电使得所述提示灯(35)短路且不发光；在所述光极(30)与可调节连接柱(31)之间不存在压力的情况下，所述按压开关(34)不通电使得所述提示灯(35)通电且发光。5.根据权利要求4所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述光极(30)周围设置在至少三个所述接收光极(40)，并且所述光极(30)设置在由三个所述接收光极(40)的位置连接构成的三角形区域内，以使得大脑皮层反射的光能够被至少一个接收光极(40)接收。6.根据权利要求3所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述光极基座(32)通过微型滑轨在所述基座槽(33)上移动并限位。7.根据权利要求1～5任一项所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述支路可切换的电路上设置有至少一个切换开关，用于切换所述红外灯珠和紫外灯珠的通电支路。8.根据权利要求3所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述光极基座(32)通过弹簧卡扣在所述基座槽(33)上移动并限位。9.根据权利要求1所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述可调节内罩体(20)为可弯曲的罩体，其中，所述可调节内罩体(20)设置有三角形开口，所述三角形开口设置有可调节长度的弹性带。10.根据权利要求2所述的近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，所述可调节连接柱(31)的表面设置有螺纹，所述光极基座(32)为设置有螺纹的槽体，所述可调节连接柱(31)通过旋转螺纹方式调节长度。

技术总结
本实用新型涉及一种近红外脑功能图像采集装置，其特征在于，至少包括外罩体(10)、可调节内罩体(20)、若干光极(30)和若干接收光极(40)，所述可调节内罩体(20)上设置有若干光极(30)和若干接收光极(40)，中，若干所述光极(30)内至少包括红外灯珠与紫外灯珠，所述红外灯珠和紫外灯珠通过并联且支路可切换的电路与电源电连接，所述若干接收光极(40)与电源电连接，所述可调节内罩体(20)以可拆卸地方式与所述外罩体(10)相固定。通过近红外光与紫外光的切换，本发明能够使得采集装置进行紫外消毒，使得消毒不留死角。使得消毒不留死角。使得消毒不留死角。


技术研发人员：郝峻巍 刘海杰 吕晓东 韩博 张萌
受保护的技术使用者：首都医科大学宣武医院
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/9/19