一種近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置。該裝置分為彈性內(nèi)層和非彈性外層。彈性內(nèi)層適應于不同的被檢測生理部位形狀，并裝載有按照標準定位排布的電極。非彈性外層上安裝有間距固定的近紅外探頭。近紅外探頭由探頭定位器，光纖夾持器，和非金屬彈性壓帽組成。探頭定位器固定在非彈性外層上，用于定位探頭位置。探頭定位器中間具有通孔，直徑略大于光纖夾持器，使光纖夾持器在其中自由滑動。光纖夾持器為圓柱狀零件，中間具有通孔用來夾持光纖。彈性壓帽用于對光纖施加彈性壓力。本發(fā)明提出一種能同時滿足電極標準定位和近紅外光源-探測器固定間距需求，簡單、實用，核磁下兼容的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置。
【專利說明】一種近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物組織功能活動無損檢測設備領(lǐng)域，特別是涉及一種近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置。
【背景技術(shù)】 [0002]生物組織光譜測量可以監(jiān)測伴隨生理活動的組織光學參數(shù)變化，生物電信號測量可以監(jiān)測伴隨生理活動的生物放電過程。同時對生物組織進行光譜和電信號測量可以獲得更加全面的生理信息，更好的認知生物組織功能活動機理。
[0003]以腦功能監(jiān)測為例，傳統(tǒng)上常采用基于神經(jīng)電活動的腦電圖技術(shù)。近年來，測量血液動力學響應的近紅外光譜術(shù)也引起人們越來越多的關(guān)注。
[0004]腦電通過測量神經(jīng)電信號來檢測大腦功能活動。目前對于人類腦電研究，主要分為自發(fā)腦電圖和事件相關(guān)腦電兩種研究手段。腦電技術(shù)的優(yōu)點是時間分辨率高，但是由于電信號的彌散特性，腦電對于大腦功能活動的定位比較困難。近紅外光譜術(shù)利用近紅外波段生物組織光學窗的特性。使用這一波段的光照射人腦時，部分光可以進入腦組織，并被散射出腦。被散射回來的光攜帶著血液動力學參數(shù)的變化信息，使用距離光源一定距離的探測器接收從大腦出射的光信號，就可以間接得到大腦的功能活動情況。近紅外光譜術(shù)的優(yōu)點是可以對腦功能活動進行厘米級別的空間定位。
[0005]將腦電和近紅外光譜術(shù)聯(lián)合使用可以結(jié)合兩種技術(shù)在時間和空間分辨率上的優(yōu)勢，且可以對同時采集的神經(jīng)電信號和血液動力學信號之間的聯(lián)系進行分析，更好的理解大腦的工作機制。然而，作為兩種技術(shù)聯(lián)合的關(guān)鍵部件，聯(lián)合采集裝置目前還是一個重要技術(shù)問題。徐保磊等【申請?zhí)?01110216299.0】公開了一種腦電和近紅外光譜術(shù)聯(lián)合采集腦信號的裝置，在同一塊覆蓋頭皮的柔性材料上固定有腦電電極和近紅外探頭，其中近紅外探頭采用彈簧彈性設計來保持探頭跟頭皮的充分接觸。這種設計無法同時滿足使用腦電極標準定位和保證固定的近紅外光源-探測器間距的要求。要使用標準的電極定位，裝置要能夠適應不同頭型，需要裝置具有彈性，可以拉伸，但是這樣便會導致近紅外探頭之間的距離改變，而光源和探測器間距是影響近紅外光譜術(shù)探測深度的重要因素，一般都是預先設定好固定值，如3cm。而且彈性裝置對于具有一定重量的光纖支撐性較差，增大了裝置佩戴的難度，實用性差。要保證近紅外光源和探測器間距固定要求，裝置材料需要為非彈性材料，不可拉伸，但是這樣的話就不能適應不同的頭型，無法保證腦電電極的標準定位。另外該專利中使用金屬彈簧的近紅外探頭零件復雜，而且對于結(jié)合核磁共振成像技術(shù)的研究不兼容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種能同時滿足電極標準定位和近紅外光源-探測器固定間距需求，簡單、實用，核磁下兼容的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，裝置包括裝載電極的彈性內(nèi)層和裝載近紅外探頭的非彈性外層。
[0008]所述彈性內(nèi)層適應生理部位形狀的個體差異性，并裝載有按照標準定位排布的電極，來滿足電極標準定位的需求。電極標準定位系統(tǒng)選用腦電10-10，10-20，10-20擴展系統(tǒng)或其他電極標準定位系統(tǒng)。
[0009]所述彈性內(nèi)層上具有光纖通過第一孔洞，使來自外層的光纖可以接觸到生理部位。
[0010]所述彈性內(nèi)層光纖通過第一孔洞大于光纖直徑，保證當因適應生理部位形狀而光纖通過第一孔洞中心偏移時仍舊可以通過光纖端頭。
[0011]所述彈性內(nèi)層可以由彈性布料，彈性橡膠或者其他彈性材料制成。
[0012]所述非彈性外層可以由塑料，非彈性橡膠，熱塑材料等非彈性材料制成。
[0013]所述非彈性外層上安裝有間距固定的近紅外探頭，近紅外探頭上安裝光源光纖或者探測光纖，來滿足近紅外光源-探測器固定間距的需求。
[0014]所述非彈性外層具有良好的支撐能力，可以對具有一定重量的光纖探頭進行支撐，佩戴方便。光纖端頭通過所述彈性內(nèi)層上的光纖通過第一孔洞接觸生理部位。
[0015]所述非彈性外層上具有電極露出第二孔洞，將彈性內(nèi)層上的電極暴露出來，用于注射導電膏和調(diào)整電極。
[0016]所述非彈性外層上的電極露出第二孔洞大于電極直徑，保證當電極因適應生理部位形狀而中心偏移時仍舊可以通過電極露出孔洞而暴露在外面。
[0017]所述近紅外探頭和彈性內(nèi)層上的電極錯落排布，遍布整個待檢測生理部位區(qū)域，近紅外探頭依靠標準定位排布的電極標識生理部位。
[0018]所述非彈性外層和所述彈性內(nèi)層在裝置邊緣和中間使用彈性材料連接在一起，保證裝置兩層之間具有一定的活動獨立性和位置確定性
[0019]所述近紅外探頭包括探頭定位器，光纖夾持器，彈性壓帽三組件。
[0020]所述探頭定位器固定在所述非彈性外層上，用于定位探頭位置。
[0021]所述探頭定位器中間具有通孔，用于放置所述光纖夾持器。
[0022]所述光纖夾持器為圓柱狀零件，中間具有通孔用來夾持光纖。
[0023]所述光纖夾持器外徑略小于所述探頭定位器通孔直徑，可以在所述探頭定位器通孔中自由通過。
[0024]所述彈性壓帽的兩端固定在所述探頭定位器兩側(cè)，或者固定在所述探頭定位器兩側(cè)的所述非彈性外層上。
[0025]所述光纖夾持器夾持近紅外光譜術(shù)常采用的彎頭光纖后放置在所述探頭定位器通孔中，所述彈性壓帽中間部分壓在光纖彎頭處。
[0026]所述近紅外探頭三個部件使用橡膠，乳膠或其他非金屬彈性材料制造。實現(xiàn)探頭的核磁共振下兼容。
[0027]本發(fā)明的積極效果在于，近紅外光譜術(shù)和電極一體化裝置同時實現(xiàn)電極和近紅外探頭的佩戴，實現(xiàn)兩種技術(shù)聯(lián)合測量，方便，快捷，實用，特別是解決了現(xiàn)有近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置不能同時滿足電極標準定位和近紅外光源-探測器固定間距需求的問題。所述光纖夾持器在所述探頭定位器通孔中自由滑動設計和所述彈性壓帽設計保證了光纖端面和待檢測生理部位的充分接觸和佩戴舒適性。所述近紅外探頭由三個結(jié)構(gòu)簡單的零件構(gòu)成，配和支撐性良好的所述非彈性外層，操作容易，實用性好，安裝簡單。另外所述近紅外探頭制作上工藝簡單，最少只需一種工藝即可生產(chǎn)三個部件，易于大規(guī)模生產(chǎn)。且由于完全使用非金屬材料，該裝置在近紅外光譜術(shù)，電極，核磁共振成像三種技術(shù)聯(lián)合的研究中依舊可以使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。
[0029]圖1為構(gòu)成近紅外探頭的探頭定位器，光纖夾持器，彈性壓帽三組件示意圖。
[0030]圖2為近紅外探頭工作主視圖。
[0031]圖3為近紅外探頭工作左視圖。
[0032]圖4近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1展示的是構(gòu)成近紅外探頭的探頭定位器1，光纖夾持器2，彈性壓帽3三組件示意圖。探頭定位器I的通孔用于光纖夾持器2自由滑動，光纖夾持器2的通孔用于夾持光纖，彈性壓帽3用于對光纖施加彈性壓力。[0034]圖2和圖3展示的是使用圖1中的三個部件加上裝置的非彈性外層4和近紅外光譜術(shù)常用的彎頭光纖5構(gòu)成的近紅外探頭工作示意圖。探頭定位器I固定在非彈性外層4上，光纖夾持器2夾持彎頭光纖5后放入到探頭定位器I通孔中，再將彈性壓帽3蓋在彎頭光纖5的拐彎處，彈性壓帽3的兩端固定在探頭定位器I兩側(cè)，或者固定在探頭定位器I兩側(cè)的非彈性外層4上。圖2為主視圖，圖3為左視圖。這種設計保證了光纖端面和生理部位的充分接觸和佩戴舒適性。且這種探頭設計具有生產(chǎn)工藝簡單，安裝簡單，核磁共振成像兼容等優(yōu)點。
[0035]圖4展示的是近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。近紅外探頭按照測量需要以固定的間距排布在非彈性外層4上，彈性內(nèi)層6上按照電極標準定位系統(tǒng)安裝電極7。彈性內(nèi)層6上具有光纖通過第一孔洞8，從而使得光纖5的端頭可以和生理部位良好接觸。光纖通過第一孔洞8的直徑大于光纖5的直徑來適應因生理部位形狀變化導致的移位。非彈性外層4上具有電極露出第二孔洞9，用于對電極7注射導電膏和調(diào)整。電極露出第二孔洞9的直徑大于電極7的直徑來適應因生理部位形狀變化導致的移位。這種包含彈性內(nèi)層6和非彈性外層4的裝置結(jié)構(gòu)既可以適應生理部位形狀個體差異，從而使得電極標準定位需要得到滿足，又能夠保證近紅外光源-探測器間距保持固定，不會隨著生理部位形狀個體差異發(fā)生變化。
[0036]本發(fā)明具體實施起來可以有多種方式，下面以一種實施方式為例進行說明。
[0037]實施例:以頭部測量為例，使用彈性布料制作裝置的彈性內(nèi)層，彈性內(nèi)層上安裝有銀/氯化銀燒結(jié)電極，腦電極按照國際10-20系統(tǒng)定位。使用熱塑材料板制作裝置的非彈性外層。使用不同硬度的橡膠來生產(chǎn)近紅外探頭的探頭定位器，光纖夾持器，彈性壓帽三種部件。在探頭定位器外壁偏下位置上加工一圈凹槽用于卡在非彈性外層事先打好的定位孔上。光纖夾持器通孔直徑略小于光纖外徑，靠橡膠彈性擠壓力夾持住光纖。光纖夾持器外徑略小于探頭定位器通孔直徑，光纖夾持器夾持好光纖后放入探頭定位器通孔中。彈性壓帽的兩端使用強力膠水粘在探頭定位器兩側(cè)的非彈性外層上，中間部位蓋在光纖彎頭處。根據(jù)近紅外探頭和腦電電極排布，分別在彈性內(nèi)層和非彈性外層上加工出光纖通過第一孔洞和電極露出第二孔洞。
[0038]通過改變裝載電極的彈性內(nèi)層和裝載近紅外探頭的非彈性的外層外形，本發(fā)明同樣可以用于對腿部，手臂及其他生理部位進行電信號和光譜技術(shù)聯(lián)合測量。
[0039]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求 范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征是，包括彈性內(nèi)層和非彈性外層，所述彈性內(nèi)層適應于被檢測部位形狀，并裝載有按照標準定位系統(tǒng)排布的電極，所述非彈性外層上安裝有滿足近紅外光源-探測器固定間距要求的近紅外探頭，所述近紅外探頭裝載光源光纖或者探測光纖；所述彈性內(nèi)層上設有第一孔洞，所述光源或者探測光纖通過第一孔洞，所述非彈性外層上設有第二孔洞，所述電極通過第二孔洞露出所述非彈性外層，所述近紅外探頭和所述電極錯落排布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述近紅外探頭包括探頭定位器，光纖夾持器，所述探頭定位器通過卡槽固定在所述非彈性外層上，所述光纖夾持器安裝在所述探頭定位器中間，所述光纖夾持器中間具有通孔用來夾持光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述第一孔洞直徑大于所述光源或者探測光纖直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述第二孔洞直徑大于所述電極直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述探頭定位器中間具有比所述光纖夾持器外徑大的通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述近紅外探頭還包括彈性壓帽，所述彈性壓帽兩端固定在所述探頭定位器兩側(cè)，用于壓在光纖彎頭處，對光纖施加彈性壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，電極標準定位系統(tǒng)選用腦電10-10，10-20，10-20擴展系統(tǒng)或其他電極標準定位系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述非彈性外層和所述彈性內(nèi)層通過彈性材料連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述非彈性外層由塑料，非彈性橡膠，熱塑材料或者其他非彈性材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述彈性內(nèi)層由彈性布料，彈性橡膠或者其他彈性材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的近紅外光譜術(shù)和電極聯(lián)合檢測裝置，其特征在于，所述近探頭定位器，光纖夾持器和彈性壓帽分別采用橡膠，乳膠或其它非金屬彈性材料制造。
【文檔編號】A61B5/04GK103735248SQ201310733760
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】龔輝, 駱清銘, 張壘 申請人:華中科技大學