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基于红外测温原理的大脑皮层温度实时监测系统的研制

刘宝玉  
【摘要】: 在过去十年的时间里,脑与认知科学已经越来越成为世界科学领域内的一个研究热点。在该领域中,大脑皮层对刺激的响应区域定位问题一直以来都是主要研究内容之一。经研究表明试验动物受到一定刺激后,其大脑皮层响应区域的血运会发生明显变化。由于大脑皮层响应区域血运变化即神经元兴奋、组织的代谢量和局部血循环的变化势必就会引起大脑皮层局部温度的变化。因此,通过监测大脑皮层温度就能成功反映大脑皮层血运的变化,从而完成皮层功能区域定位。根据最新结果显示,目前国内外还没有对大脑皮层温度进行直接监测的成熟方法,基本都集中在利用128导脑电分析仪或CT、MRI等医学成像手段观测大脑皮层血运信息。近年来,出现了利用红外热成像技术监测大脑皮层温度变化的方法。但是这种方法测量温度的绝对误差大,而且造价偏高。 本课题的主要目的,就是要研制出专门用于实时监测动物大脑皮层温度的监测系统。该监测系统的设计基于红外测温原理,能够实现对大脑皮层各个区域温度的直接而且准确的测量,从而达到直接检测大脑皮层血运变化的目的,为脑与认知科学中大脑皮层功能区域定位的研究提供一个准确可靠的监测手段。 本论文的主要内容可分为四个部分:首先,介绍了该监测系统的硬件设计和实现,其中包括系统硬件设计的整体思路以及系统主要硬件部分的选择、控制操作等内容。其次,介绍了系统软件设计的全部过程,其中包括系统软件设计的整体思路,软件开发环境的简要介绍以及人机交互界面中主要操作按键的软件响应流程分析。再次,介绍了为测试该监测系统的整机性能而设计的三个测试试验,试验的结果表明该监测系统完全能够实现起初的设计参数要求。最后,针对该检测系统的功能实现和完善,做出了进一步的总结和展望。


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