一种基于FPGA的组织氧代谢检测装置及方法

技术特征：
1.一种基于fpga的组织氧代谢检测装置，该检测装置包括：激光器电源控制器(1)、激光器a(2)、激光器b(3)和激光器c(4)、光源光纤(5)、测量探头(6)、探测光纤(7)、探测器(8)、第一数据线(9)、fpga处理模块(10)、第二数据线(11)和显示模块(12)。其特征在于：所述激光器电源控制器(1)，用于时分方式控制激光器a(2)、激光器b(3)和激光器c(4)的开关；激光器a(2)、激光器b(3)和激光器c(4)通过光源光纤(5)与测量探头(6)相连，由激光器电源控制器控制，将不同波长光束照射至被测组织体表面；测量探头(6)用于固定光源光纤(5)与探测光纤(7)，使光源光纤(5)与探测光纤(7)垂直于被测组织表面，可依据光源光纤和探测光纤的探头距离大小获取不同深度的组织血流参数；探测器(8)，用于接收经光源照射后被测组织体表面的散射光斑强度，与探测光纤(7)相连，记录光子数并转换为ttl电脉冲信号；fpga处理模块(10)，用于分析处理探测器(8)输出的电脉冲信号，完成光强和光强归一化自相关(g2(τ))的计算，并计算得到组织氧代谢参数，即，组织氧饱和度、组织血流、组织氧代谢率的实时数据；第一数据线(9)，用于探测器(8)与fpga模块(10)之间的数据传输；第二数据线(11)，用于fpga模块(10)与上位机(12)之间的数据传输；显示模块(12)，用于实时显示fpga模块(10)计算得到组织氧代谢参数。2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的组织氧代谢检测装置，其特征在于，所述的激光器其相干长度为10m以上，波长范围为650nm-950nm，中心波长优选为685nm、785nm和830nm。3.根据权利要求1所述的一种基于fpga的组织氧代谢检测装置，其特征在于，所述的光源光纤(5)为多模光纤，芯径为50μm、62.5μm、100μm或以上。4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的组织氧代谢检测装置，其特征在于，所述的探测光纤(7)为单模光纤，芯径为5μm或9μm。5.根据权利要求1所述的一种基于fpga的组织氧代谢检测装置，其特征在于，所述的fpga处理模块(10)替代上位机完成组织氧代谢参数计算的全过程，首先利用探测器(8)输出的电脉冲信号计算得到多波长的光强数据和光强归一化自相关(g2(τ))数据；然后，根据修正的朗伯比尔定律，利用多波长光强数据转换为组织氧饱和度，依据dcs理论，利用光强归一化自相关(g2(τ))数据转换为组织血流；最后，由组织氧饱和度、组织血流计算得到组织氧代谢率。6.一种基于fpga的组织氧代谢检测方法，基于权利要求1所述的一种基于fpga的组织氧代谢检测装置，其特征在于包括以下步骤：(1)将测量探头(6)置于被测组织表面；(2)将时分控制后的光束经光源光纤(5)传导照射至所被测组织所需的位置点，探测器(8)通过测量探头(6)探测被测组织表面的散射光斑强度，对该位置点处散射光子进行计数，并输出电脉冲信号；(3)fpga处理模块(10)对探测器(8)传输的电脉冲信号进行分析，处理后得到不同波长下的光强和光强归一化自相关(g2(τ))，计算得到组织氧代谢参数即，组织氧饱和度、组织
血流、组织氧代谢率的变化；(4)显示模块(12)将处理得到的组织氧代谢参数实时显示。

技术总结
本发明公开了一种基于FPGA的组织氧代谢检测装置及方法，可实现组织氧代谢的便携式无创检测。所述装置包括：光源模块、探测器模块、FPGA处理模块、测量探头和显示模块。其中，光源模块为近红外长相干激光器；探测器模块为雪崩式光电二极管；FPGA处理模块用于计算组织氧代谢参数；测量探头用于固定光源光纤与探测光纤；显示模块用于参数实时显示。所述方法利用多波长DCS技术以时分方式将光源照射到被测组织表面，通过FPGA处理模块直接完成探测器采集数据的处理，即由FPGA处理模块替代上位机完成数据处理的全过程，极大地降低了装置体积和成本，为临床组织氧代谢检测提供一种便捷式的无创检测装置与方法。创检测装置与方法。创检测装置与方法。


技术研发人员：李哲 姜敏楠 冯金超 贾克斌
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/5/17