[发明专利]无创测量组织脱氧、氧合和碳氧血红蛋白的检测系统及方法

权利要求书

1.一种无创测量组织脱氧、氧合和碳氧血红蛋白的检测系统，其特征在于，所述检测系统包含探头和与所述探头连接的主机；所述探头包括上盖层(101)、外壳(201)、信号接收模块和下覆层(301)，所述信号接收模块包括滤光片和探测器，外壳(201)、滤光片和探测器位于上盖层(101)和下覆层(301)中间，呈现出“三明治”结构。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机包含光源、光源驱动模块、电源模块、中央处理模块、存储模块、信号处理模块、显示模块和用户输入模块，所述主机与所述探头通过能传输光信号的材质和能传输电信号的材质连接；所述主机与所述探头连接的能传输光信号的材质为光纤，所述主机与所述探头连接的能传输电信号的材质为电线。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上盖层(101)由具有单面粘性的柔性泡沫材料组成；所述柔性泡沫材料为黑色聚氯乙烯或聚乙烯泡沫。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外壳(201)由光学透明材料组成，以便光通过；所述光学透明材料为环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号接收模块至少由滤光片和探测器组成，且滤光片数量与探测器数量相同；所述探测器为阵列式探测器；所述滤光片尺寸等于或大于探测器，所述滤光片位于所述探测器下方，用于过滤特定波段的光。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，至少有2个及以上的信号接收模块，且每个信号接收模块相隔一定的距离，所述外壳(201)与所述信号接收模块呈直线排列。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滤光片和探测器数量相同，且至少为2个及以上。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下覆层(301)由具有双面粘性的柔性泡沫材料组成；所述下覆层(301)的柔性泡沫材料上具有与外壳和滤光片相等数量的开孔，且开孔尺寸与外壳和滤光片尺寸相近。

9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光源为由多个发光二极管或激光二极管组成，且能发出至少1种以上波长在500-900nm的光。

10.一种无创测量组织脱氧、氧合和碳氧血红蛋白的检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述的系统，包括以下步骤：

所述探头与人体组织完全贴合，光源驱动模块点亮光源，光源依次发出波长为λ₁,λ₂,……λ_i的光，光通过光纤传输至探头，经过人体组织漫反射后呈“香蕉状”出射，进入滤光片，经滤光片分光后进入离所述外壳距离依次增加的第1，第2，第3，……第j个探测器，探测器将信号传输至信号处理模块，经信号处理模块滤波，放大和A/D转换后得到出射光强度传输至存储模块，中央处理模块调用储存模块中的数据进行运算，计算出组织脱氧血红蛋白、氧合血红蛋白和碳氧血红蛋白含量；

所述中央处理模块计算过程如下：

首先，计算光密度值其计算方法如式所示：

其中，为波长为λ₁,λ₂,……λ_i下已知的入射光功率，是入射光穿过人体组织后，不同探测器接收到的出射光功率，如：分别代表第1，第2，第3，……，第j个探测器接收到的出射光功率，j≥2；

随后计算去除外层影响组织光密度值：

最后计算组织中氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和碳氧血红蛋白浓度，

其中，分别为脱氧血红蛋白浓度、氧合血红蛋白浓度和碳氧血红蛋白浓度；DPF为差分路径因子，由查表可得，如当检测部位为脑组织时，DPF取6，当检测部位为肌肉组织时，DPF取4；r为外壳到探测器的最远距离；分别为不同波长下还原血红蛋白、氧合血红蛋白和碳氧血红蛋白的摩尔消光系数，由查表得到；

所述中央处理模块最终将计算得到的氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和碳氧血红蛋白浓度传输至显示模块并显示。