[發明專利]一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統及方法

有效

• 申請號: 202010983138.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112274146B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 閆相國;楊易;王祥桂;王剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

1.一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統，其特征在于，包括NIRS測量設備(101)和模擬裝置(102)；

所述的NIRS測量設備(101)包括控制器(201)、第一壓流轉換電路(202)、第二壓流轉換電路(203)以及信號采集模塊(204)；控制器(201)輸出的時序控制信號VS_CTRL、IR_CTRL分別連接到第一壓流轉換電路(202)、第二壓流轉換電路(203)的模擬開關上；第一壓流轉換電路(202)、第二壓流轉換電路(203)輸出的使能信號VS、IR分別連接到所述模擬裝置(102)的中斷信號產生電路(303)；所述模擬裝置(102)的數模轉換電路(304)輸出一組模擬電信號S1、S2，模擬電信號S1、S2分別用以模擬距離光源近端和遠端檢測處光強的電信號，分別連接到信號采集模塊(204)的信號輸入端；

所述的模擬裝置(102)包括操作單元(301)、微控制器單元(302)、中斷信號產生電路(303)和數模轉換電路(304)；所述的中斷信號產生電路(303)輸入端檢測NIRS測量設備(101)的使能信號VS、IR的變化，中斷信號產生電路(303)輸出端連接到微控制器單元(302)的輸入管腳用于接收中斷信號；微控制器單元(302)的輸入端還與操作單元(301)信號端相連，接收操作單元(301)輸出的光強值設置指令；微控制器單元(302)輸出端與數模轉換電路(304)的輸入端相連，數模轉換電路(304)輸出的模擬電信號連接到NIRS測量設備(101)的信號采集模塊(204)中；

所述的第一壓流轉換電路(202)、第二壓流轉換電路(203)利用模擬開關控制三極管的基極和發射極之間的電壓，控制三極管導通或截止，進而控制輸出的使能信號VS、IR的電平變化，實現時序信號傳遞功能。

2.基于權利要求1所述的一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統的模擬方法，其特征在于，具體為：

待校準設備的控制器(201)輸出的時序控制信號VS_CTRL和IR_CTRL依次變為高電平時，對應的第一壓流轉換電路(202)、第二壓流轉換電路(203)的模擬開關打開，輸出的VS和IR信號依次變為低電平有效；

VS和IR信號分別連接到中斷信號產生電路(303)，中斷信號產生電路(303)與微控制器單元(302)相連的兩個輸入管腳相連，輸入管腳分別被設置為下降沿和上升沿觸發類型的外部中斷，當檢測到VS或IR信號電平變化時，產生中斷信號輸入到微控制器單元(302)；

當VS信號變為低電平有效時，微控制器單元(302)響應中斷INT1，根據操作單元(301)預設的光強值，向數模轉換電路(304)發出指令，使其輸出一組用以模擬紅光的電信號，近端為S1_VS、遠端為S2_VS；直至檢測到VS信號變為高電平，中斷INT2響應，數模轉換電路(304)輸出清零，模擬不發光階段；

當IR信號變為低電平有效時，微控制器單元(302)響應中斷INT3，根據操作單元(301)預設的光強值，向數模轉換電路(304)發出指令，使其輸出一組用以模擬近紅外光的電信號，近端為S1_IR、遠端為S2_IR；直至檢測到IR信號變為高電平，中斷INT4響應，數模轉換電路(304)輸出清零，模擬不發光階段；

數模轉換電路(304)輸出的電信號S1、S2分別輸入至待校準的NIRS測量設備(101)的信號采集模塊(204)的兩個通道，將NIRS測量設備(101)測量到的光強值與模擬裝置(102)中預設的光強值直接進行比較，從而實現對NIRS測量設備101的檢測校準；或者根據NIRS測量設備101測量得到的光強值以及模擬裝置102中預設的光強值，分別計算得到各自的氧合血紅蛋白濃度變化量ΔCHbO2、還原血紅蛋白濃度變化量ΔCHb以及組織血氧飽和度rSO2生理參數，然后將這些參數進行比較，從而實現對NIRS測量設備101的檢測校準。