组织血氧参数近红外无损检测技术及自主创新之路

用近红外光谱方法无损、实时、连续检测人体组织中的血氧参数,可直接得到大脑皮层、肌肉等组织中微细血管血液的氧饱和度、血红蛋白浓度的平均值.与有创血气分析和检测指端脉搏血氧饱和度等现有技术相比,具有不可替代的特色和优势.本课题组通过10余年的不懈努力,在原理算法、测试技术、临床应用等方面取得了大量创新性的成果.现已成功地将实验室样机转化为具有独立自主知识产权、达到国际先进水平的产品(TSAH-100).在新生儿医学、运动医学、组织移植、体外循环、药物疗效评定、基础研究等领域得到推广应用,已测试900余例受试者.在长期的工作中,建立了高校、医院、企业紧密合作的科研体制,为研发具有自主知识产权的先进医疗仪器提供了有益经验.     

近红外脑血氧监测设备在临床中的应用

脑是人体最重要的器官之一,人的思维、言行、呼吸、生命活动与其密切相关,其完善的功能建立在充足的血、氧供应基础上。实时、无创、准确地测量脑组织血氧参数是临床的迫切需要,对提高心脑血管等疾病的诊断和治疗具有重要意义。     

基于近红外光谱技术的脐橙快速无损检测

以信丰脐橙为对象,研究基于近红外光谱技术的脐橙品质无损检测方法。利用近红外光谱技术采集脐橙的光谱信息,将采集到的光谱信息通过加权平均值的方差处理获得测量结果,然后运用偏最小二乘法建立脐橙内部有机物成分与特征光谱信息之间的耦合关系实现糖度检测。实验结果表明,近红外透射光谱技术可以作为一种准确、可靠、无损的检测方法,用于检测信丰脐橙内部的糖度指标。     

三波长低血氧测量系统的研究与实现

利用近红外光谱技术的无创血氧测量得到了广泛应用。分析了传统的双波长光源测量低血氧的误差原因,采用三波长测量算法提高了测量精度。定标实验证明了文中选取的三波长光源的准确性。通过对系统性能的测试比较,得出该系统具有较高的准确度和较好的实时性。此系统在低血氧饱和度监护方面具有广泛的应用前景。     

光谱法用于血氧饱和度无损测量

综述了血氧饱和度无损测量的方法,泰勒级数法、近红外光谱法、氧指数(IOK)法以及基于蒙特卡罗的多元线性回归法等,分析了这些方法的优缺点.基于光动力疗法治疗机制(PDT),提出了一种修正的氧指数法,初步分析表明该法能够监测光动力疗法治疗鲜红斑痣(PWS)过程中血氧饱和度变化情况.     

新型近红外脑血氧监测设备的研制

文中研制了一种双光源双探头近红外脑血氧监测设备,实现对双侧脑组织局部血、氧参数的同时检测,两个光源通过脉冲序列信号控制分时发光,同时检测双侧脑组织局部血、氧参数,为临床通过对比来评价患侧脑血氧变化量提供了新方法,同时以四通道输出两侧脑组织的血容量和氧含量信息,供计算机进行功率谱、相关性等后处理,从而实现对病人双侧脑组织血、氧变化参数长时间实时、连续的监测。     

非侵入式脉搏血氧检测系统设计

氧气是新陈代谢的基础,血氧饱和度作为一项重要的健康指标,在临床医学以及家庭保健等方面有着广泛的应用前景。本文以TI的超低功耗的MSP430微处理器作为系统的核心,设计了一款基于数字血氧探头的脉搏血氧检测系统,并实现了基于VC的下位机与上位机的串行通信。数字信号处理方案简化了电路设计,实验结果证实本方案能够有效降低成本、减少开发板的面积,从而更好的满足市场需求。     

无创血氧饱和度检测仪的设计

介绍了无创血氧饱和度测量原理,即红外光根据人体组织中不同的血红蛋白氧舍状态具有不同的光吸收谱特征,利用这些特征即可检测人体组织血氧饱和度。系统采用单片机C8051F020为核心,设计了无创血氧饱和度检测仪的各硬件部分和软件流程图,并通过可控数字电位器替代了传统的反馈电阻实现了增益自动调节,克服了个体差异造成的血氧信号只通过固定增益影响了测量精度的缺点。该系统结构稳定,功耗小,成本低,为临床测量提供连续有效的监测信息,适用于临床测量与研究,具有广阔的应用前景。     

近红外光谱(NIRS)技术的大鼠胶质瘤活体在位检测研究

采用一套专门设计的由微创光纤探头组成的光纤光谱仪生物组织光学参数测试系统,实时在位地获取C6胶质瘤大鼠脑组织的近红外光学参数,探讨以此为指标判别肿瘤基本信息、辅助临床诊断的可能性.利用该测试系统对患有C6胶质瘤的大鼠脑部肿瘤侧和正常侧进行近红外光谱检测.实验结果表明:优化散射系数和血氧饱和度可反映肿瘤位置及病理分化程度信息.证实近红外微探针技术对胶质瘤定性诊断是可行的,为近红外光谱技术临床应用打下基础.     

近红外光谱技术在水果品质无损检测中应用的研究与现状

简单概述了我国水果产业的发展现状,着重阐述了国内外利用近红外光谱技术进行水果品质无损检测的最新研究进展,分析了当今研究中存在的问题,并对利用近红外光谱技术进行水果检测的前景进行了展望,提出了一些建议。     

吸收型近红外滤光片的制备

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体,近红外吸收染料(NIR1)、光稳定剂为添加剂,采用溶解共混的方法制得了吸收型近红外滤光片.该滤光片外观透光性能良好,透射光谱也显示其具备良好的近红外吸收性能.最后对染料分散情况进行了讨论.     

微型近红外光谱仪研究进展

归纳总结了现阶段国内外微型近红外光谱仪的发展现状,并对其原理结构以及优缺点进行阐述分析。最后对微型近红外光谱仪的发展前景进行了展望,微型近红外光谱仪在特定领域提高专用性的同时依然会朝着高信噪比、高分辨率、高稳定性、以及新材料、新工艺方向发展。     

临近空间飞行器红外探测距离估算

传统的红外探测距离模型主要用于地面目标的检测, 载机飞行高度也比较低。在凝视型红外热探测器的基础上, 对临近空间的大气环境进行了详细分析, 建立了背景辐射模型。在此基础上提出了临近空间飞行器的红外探测距离模型, 对红外波段适用范围进行了讨论。计算结果表明, 在临近空间环境下, 红外波段都有较好的探测结果, 在短波下探测时, 背景辐射对其探测结果影响很大。     

近红外像增强器

介绍近红外像增强器。重点介绍ＩｎＧａＡｓ光电阴极的性能、特性以及 像增强器的性能参数。     

激光辅助照明主动近红外成像系统

研制了一种激光辅助照明主动近红外成像组件。该组件使用半导体激光光纤耦合器件作为夜视光源,通过其在暗场自然环境下的成像验证了光源补光性能和选用的CCD芯片对特定波段光源具有较高的响应度。该组件可实现全天候成像,不受外界照度的制约,可广泛应用于科研、监控等领域。     

提高近红外视像管性能研究

本文介绍了PbO-PbS复合靶近红外视像管靶面结构与管子性能之间的关系,探讨了提高性能的可能途径。通过改进PbO蒸发工艺,采用新的硫化工艺,增加靶厚和PbS的扩散深度,提高了近红外光的有效激发,结果使管子对近红外光的灵敏度超过0.21μA/101x(IR-D80A)。其他性能也有所提高。     

近红外光谱技术在激光热疗监测中的应用研究

针对激光热疗中生物病变组织光学参数随温度变化的特点,将近红外光谱技术应用于激光诱导肿瘤间质热疗疗效监测,在线检测激光作用后生物病变组织的温度与光学参数的变化趋势,以此来对疗效进行评估。基于监测原理分析,设计实验系统,以肝癌小鼠皮下移植瘤为实验对象,研究不同激光功率和作用时间下,生物病变组织约化散射系数和温度的变化,并利用核磁共振成像技术对移植瘤术前、术后的影像进行对比。实验结果表明:病变组织的约化散射系数在激光热疗过程中呈上升趋势,起始阶段上升较快,达到一定数值后趋于稳定,整体变化趋势与温度变化趋势比较吻合,核磁影像对比也证实了治疗效果。因此,通过近红外光谱技术监测激光热疗中病变组织约化散射系数的变化可有助于指导临床激光热疗。     

近红外脉冲刺激神经的初步实验研究

近红外光刺激因其非侵入性、高空间分辨率等优势,成为近年来正在研究的一项新的神经刺激技术。目的:探讨808nm近红外脉冲光刺激神经组织的有效性和安全性。方法:本文中搭建了808nm光刺激实验平台,主要包括808nm激光器、恒流源以及基于MC9S12XE的控制电路,根据实验要求对激光器脉冲输出性能进行了测试;经光纤耦合后,用频率2Hz,脉宽100至1000us脉冲光刺激大鼠初级运动皮层,记录并分析皮层神经元响应。结果:在控制电路调制下激光器脉冲近红外光输出参数稳定;随着脉冲光能量的增加,初级运动皮层神经元spike发放率增加,且在0.2894至2.8939J/cm2阈值范围内光刺激未对神经细胞造成可见性热损伤。结论:本文中实现了808nm激光器脉冲光控制,实验结果初步证实了短波近红外脉冲光刺激中枢神经系统的有效性和安全性。     

近红外光谱仪器的研究进展与发展趋向

近红外光谱技术正受到越来越多研究人员的青睐。作为这一技术的基础和前提,近红外光谱仪推动着其快速发展。近年来,随着近红外光谱技术的广泛应用,已有的近红外光谱仪已经难以满足研究与生产的需要,为此科研人员在现有光谱仪的基础上进行了很多研究,以提高其使用性能。对近年来近红外光谱仪的研究进展包括仪器硬件的进展、光谱信号处理电路的改进、光谱信号处理方法的发展以及仪器软件的开发等进行了总结和归纳,并对近红外光谱仪的发展趋势进行了展望。     

近红外光谱分析在医学上的应用

阐述了近红外光谱技术在医学领域的研究应用情况,并简要介绍了这一技术在临床化学中的应用,对皮肤的分析以及对血糖、血红蛋白等生理因子的检测.