[发明专利]一种多波长LED焦虑检测装置及反馈方法

说明书

本发明涉及一种多波长LED焦虑检测装置及反馈方法。装置中包括便携式的多波长LED光谱检测探头、单模大芯光纤、LED驱动控制电路、数据采集卡和小型处理器。方法具体是光谱采集；含氧血红蛋白浓度计算；数据预处理；建立判别模型；评价检测结果。本发明采用体积小、价格低、寿命长的LED作为光源，装置紧凑性良好，同激发多波长LED光谱，可以得到更多的含氧血红蛋白信息，有利于焦虑指数的反馈。

技术领域

本发明属于光学传感技术领域以及分析检验仪器技术领域，具体涉及一种多波长LED焦虑检测装置及反馈方法，可对不同的个体前额叶进行含氧血红蛋白浓度检测，为人们生活的焦虑情绪提供反馈。

背景技术

功能近红外光谱技术是一种新兴的神经成像技术。相较于传统的神经成像技术，功能近红外光谱(fNIRS)非侵入性直接或间接地监测脑的活动。其原理是，近红外光谱(NIRS)通过无损伤颅骨，测量650纳米到950纳米之间的近红外光的吸收，通过检测局部脑含氧血红蛋白的浓度变化，反映大脑的神经活动(Villringer&Dirnafl，1995)。NIRS放置在头皮表面的光源和检测器光极，进行检测测量位置大致出现在发射器和检测器之间，在中间的深度一半的源探测器的距离。1977年，首次证实诱发脑活动可改变收发的光学强度。在该出版物过去的几十年间，NIRS已应用于研究各种与脑区活动相关的活动，包括视觉，听觉，体感皮质。研究的领域包括脑后叶、前额、认知和语言系统等。

焦虑(anxiety)是个体对即将来临，可能会造成威胁的情境产生的紧张、不安、忧虑、烦恼等不愉快的情绪状态。焦虑产生于个体感觉威胁不明确、且个体持有警戒态度时。焦虑情绪不但会引发焦虑症，还会导致一些其他疾病的产生。研究表明，焦虑会加速人们的衰老、心肌的缺氧和甲亢等。因此，焦虑情绪的判别具有十分重要的意义。以往研究者通常通过自评量表进行焦虑的判别。1953年，J.A.泰勒为配合瞬眼条件反应的研究而编制的一种测定焦虑水平的量表，显相焦虑量表(MAS)；1971年，华裔教授Zung编制焦虑自评量表(Self-Rating Anxiety ScaleSAS)，此外还有HAMA、BAI等量表用来评测人们的焦虑情况。但是仅仅通过焦虑问卷进行焦虑调查效果不太精确。随着脑成像技术的发展，fNIRS关于焦虑症的研究已经成为一个热点。2003年，Akiyoshi，Hieda，Aoki，和Nagayama利用NIRS进行惊恐障碍焦虑的调查使用和创伤后应激障碍。2008年，EvaH.Telzer等利用NIRS进行了焦虑与视觉行为关系的实验，表明愤怒的面孔会使得焦虑偏置加强。

2003年，菲利普斯等人提出了在前额皮层区域(prefrontal cortex,PFC)的该腹侧区域参与确定刺激的情感意义，表明PFC与个体的情绪调节和执行功能有密切的联系，如注意控制情绪的刺激，规划和付出努力调节情感状态。同时表明，前额叶皮层(PFC)的活动具体地反映了相关的情绪反应、精神压力和个性特。根据信息价不对称假说，具体情绪反应的精神压力和个性特征与前额叶皮层(PFC)的左/右不对称活动相关。被试者前额叶(PFC)，左边区域相对右边的部位活动程度较强时，表现出更积极和更少的消极意向的情绪。相比之下，前额叶(PFC)右边区域活动程度相比左边更强时，表现出较少的积极情绪和更多的消极情绪。含氧血红蛋白(HBO)浓度的改变反应出在该区域上大脑皮层血流量的改变。左右区域含氧血红蛋白与身体和心理上的压力和焦虑有着很强的正相关性。为了分析PFC活动的强烈性，采用偏侧化系数(LIR)进行计算，偏侧化系数越大时，对应的部位越能反应出情绪活动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多波长LED焦虑检测装置及反馈方法，该装置采用体积小、价格低、寿命长的LED作为光源，装置紧凑性良好，同激发多波长LED光谱，可以得到更多的含氧血红蛋白信息，有利于焦虑指数的反馈。