本文關鍵詞：基于FPGA的無創(chuàng)傷血液成分光譜采集系統(tǒng)設計

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【摘要】：血液成分檢測是健康診斷的重要手段,常規(guī)的血液成分檢測采用抽血的方法,不僅給病人帶來痛苦,還存在交叉感染的風險。近紅外光譜技術是無創(chuàng)傷血液成分檢測中的研究熱點。為滿足近紅外無創(chuàng)傷血液成分檢測儀器對其光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出的高速、多通道和高信噪比的要求,設計了一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(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,采集到的數(shù)據(jù)在FPGA的控制下首先緩存在FPGA內部建立的乒乓RAM中,然后轉存至外部SRAM芯片中,最后經USB總線傳輸至計算機。實驗結果表明,在19 531 Hz的采樣頻率下,該系統(tǒng)能夠高速并行采集16個通道的信號,重復性信噪比可達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,采集速度能夠達到每秒305幅光譜圖。該系統(tǒng)滿足近紅外無創(chuàng)傷血液成分檢測儀器對于光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本要求。該研究的主要創(chuàng)新點為將FPGA應用于近紅外無創(chuàng)傷血液成分檢測儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,FPGA能夠同時控制兩片AD芯片進行16路人體血液脈搏波數(shù)據(jù)的高速并行采集,解決了單片機作為微控制器時無法實現(xiàn)多通道大量數(shù)據(jù)高速采集和儲存的問題,使儀器的采集速度大大加快;同時使用FPGA內部資源建立乒乓RAM進行數(shù)據(jù)的緩沖,實現(xiàn)了不同位數(shù)數(shù)據(jù)從AD芯片到SRAM芯片的無縫連續(xù)傳輸。
【作者單位】： 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所應用光學國家重點實驗室;中國科學院大學;
【基金】：國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目(2012AA022602) 國家自然科學基金青年基金項目(61308067,61475155) 吉林省科技發(fā)展計劃項目(20140204078GX) 應用光學國家重點實驗室自主基金項目(Y2Q03FQZ01)資助
【分類號】：O657.33;R446.11
【正文快照】： 2.中國科學院大學,北京100049引言血液成分檢測是健康診斷的重要手段。常規(guī)的血液成分檢測需要抽血檢驗,不但增加病人的痛感和交叉感染的風險,而且不能立即獲得檢測結果,無法實現(xiàn)某些疾病所必需的實時連續(xù)監(jiān)測[1]。因此,人體血液成分的“無創(chuàng)、連續(xù)監(jiān)測”無疑成為當前血液成分，

本文編號：1276391