本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的無(wú)創(chuàng)傷血液成分光譜采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：血液成分檢測(cè)是健康診斷的重要手段,常規(guī)的血液成分檢測(cè)采用抽血的方法,不僅給病人帶來(lái)痛苦,還存在交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。近紅外光譜技術(shù)是無(wú)創(chuàng)傷血液成分檢測(cè)中的研究熱點(diǎn)。為滿足近紅外無(wú)創(chuàng)傷血液成分檢測(cè)儀器對(duì)其光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出的高速、多通道和高信噪比的要求,設(shè)計(jì)了一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的高速、多通道光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司Cyclone IV系列的FPGA芯片作為其微控制器,控制兩片8通道的A/D芯片并行采集16通道的人體血液脈搏波光譜信號(hào),采集到的數(shù)據(jù)在FPGA的控制下首先緩存在FPGA內(nèi)部建立的乒乓RAM中,然后轉(zhuǎn)存至外部SRAM芯片中,最后經(jīng)USB總線傳輸至計(jì)算機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在19 531 Hz的采樣頻率下,該系統(tǒng)能夠高速并行采集16個(gè)通道的信號(hào),重復(fù)性信噪比可達(dá)40 000∶1。此外,在該采樣率下,系統(tǒng)可以采集到高信噪比的人體血液脈搏波信號(hào),采集速度能夠達(dá)到每秒305幅光譜圖。該系統(tǒng)滿足近紅外無(wú)創(chuàng)傷血液成分檢測(cè)儀器對(duì)于光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本要求。該研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為將FPGA應(yīng)用于近紅外無(wú)創(chuàng)傷血液成分檢測(cè)儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,FPGA能夠同時(shí)控制兩片AD芯片進(jìn)行16路人體血液脈搏波數(shù)據(jù)的高速并行采集,解決了單片機(jī)作為微控制器時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)多通道大量數(shù)據(jù)高速采集和儲(chǔ)存的問(wèn)題,使儀器的采集速度大大加快;同時(shí)使用FPGA內(nèi)部資源建立乒乓RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩沖,實(shí)現(xiàn)了不同位數(shù)數(shù)據(jù)從AD芯片到SRAM芯片的無(wú)縫連續(xù)傳輸。
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所應(yīng)用光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)科學(xué)院大學(xué);
【基金】：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2012AA022602) 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(61308067,61475155) 吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20140204078GX) 應(yīng)用光學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主基金項(xiàng)目(Y2Q03FQZ01)資助
【分類號(hào)】：O657.33;R446.11
【正文快照】： 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京100049引言血液成分檢測(cè)是健康診斷的重要手段。常規(guī)的血液成分檢測(cè)需要抽血檢驗(yàn),不但增加病人的痛感和交叉感染的風(fēng)險(xiǎn),而且不能立即獲得檢測(cè)結(jié)果,無(wú)法實(shí)現(xiàn)某些疾病所必需的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)[1]。因此,人體血液成分的“無(wú)創(chuàng)、連續(xù)監(jiān)測(cè)”無(wú)疑成為當(dāng)前血液成分，

本文編號(hào)：1276391