[发明专利]一种用于人脑功能测量的八通道漫射相关谱系统

权利要求书

1.一种用于人脑功能测量的八通道漫射相关谱系统，其特征在于，包括第一近红外激光器、第二近红外激光器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一四维光学调整架、第二四维光学调整架、第一固定头套、第二固定头套、第一光子探测器、第二光子探测器、数字相关器以及控制系统；所述第一光纤准直器安装在第一四维光学调整架上，所述第一近红外激光器与第一光纤准直器连接，所述第一光纤准直器通过一根多模光纤与第一固定头套连接，所述第一固定头套上设有四个弹性探测光纤接头的放置区域，实验时所述第一固定头套上放置的四个弹性探测光纤接头通过四根单模光纤连接到第一光子探测器的输入通道；所述第二光纤准直器安装在第二四维光学调整架上，所述第二近红外激光器与第二光纤准直器连接，所述第二光纤准直器通过一根多模光纤与第二固定头套连接，所述第二固定头套上设有四个弹性探测光纤接头的放置区域，实验时所述第二固定头套上放置的四个弹性探测光纤接头通过四根单模光纤连接到第二光子探测器的输入通道；所述第一光子探测器和第二光子探测器与数字相关器连接，所述数字相关器与控制系统连接；

所述数字相关器执行以下五个基本步骤：

(1)采样：以t₀＝200ns为采样间隔记录光子探测器发送的TTL脉冲信号并保存为光强度时间序列n(t_i)；

(2)移位：将光强度时间序列n(t_i)移位后得到光强度时间序列n(t_i+τ)，其中τ＝kt₀，k为正整数；

(3)相乘：将光强度时间序列n(t_i)与n(t_i+τ)两两相乘并得到参与计算的光子序列长度L；

(4)相加求和：将两个光强度时间序列两两相乘的结果相加求和并除以光子序列长度L，得到非归一化光强度自相关函数G₂(τ)；

(5)除以I(0)²：计算平均光强度I(0)并将第(4)步得到的非归一化光强度自相关函数G₂(τ)除以平均光强度的平方I(0)²得到归一化的光强度自相关函数g₂(τ)；

所述控制系统使用LabVIEW程序开发环境设计了一种虚拟仪器VI；设置的基本参数包括：

积分时间，计算归一化光强度自相关函数曲线g₂(τ)所需的光子计数时间，由用户自行设置，设置范围为105ms～3436s；

积分次数，多次计算g₂(τ0的次数，在选择保存数据的情况下，积分次数与积分时间的乘积为所有保存数据的实验记录时间；

保存路径，将光强度时间序列n(t_i)、归一化光强度自相关函数曲线g₂(τ)及其指数衰减速率R保存在指定文件路径下；

所述八通道漫射相关谱系统使用时包括下述步骤：

第一近红外激光器和第二近红外激光器发射的近红外光通过固定在第一四维光学调整架和第二四维光学调整架上的光纤准直器耦合进两根多模光纤上，两根多模光纤传输近红外光并分别照射到左右半球脑头皮表面；

在左右脑半球各使用四根单模光纤收集与照射点同侧距离为2.7cm位置处的出射光子并将光子传输给两个四通道的第一光子探测器和第二光子探测器，第一光子探测器和第二光子探测器将收集到的单个光子转换成一个TTL脉冲信号，然后将脉冲信号通过八根BNC连接线输入到一个八通道数字相关器，该数字相关器同时独立计算八个通道的归一化光强度自相关函数曲线g₂(τ)与光强度时间序列n t_i)；

通过一根USB信号线将数字相关器计算的g₂(τ)以及n t_i)传输给控制系统，控制系统对g₂(τ)进行近似指数衰减函数拟合得到指数衰减速率R，保存并实时显示g₂(τ)、R以及n t_i)，其中R的大小反映血液流动的快慢。

2.根据权利要求1所述用于人脑功能测量的八通道漫射相关谱系统，其特征在于，所述第一光子探测器通过四根BNC连接线连接到数字相关器，所述第二光子探测器通过四根BNC连接线连接到数字相关器。