认知与脑功能测试- fNIRS近红外脑功能成像
日立Hitachi近红外脑功能成像系统
一、产品概述
功能近红外光谱成像技术(fNIRS)使用光来监测人脑功能，功能性近红外光谱技术是近年来新兴的一种非侵入式脑功能成像技术。fNIRS进行脑功能成像的原理与fMRI相似，即大脑神经活动会导致局部的血液动力学变化。其主要利用脑组织中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对600-900nm不同波长的近红外光吸收率的差异特性，来实时、直接检测大脑皮层的血液动力学活动。
1995年，以小泉英明为首的的日立团队，研发近红外光谱脑成像技术NIRS（NearInfrared Spectroscopy），首次向世界成功推出脑功能定量成像装置。这款研究大脑皮层血氧活动变化的产品随着技术的改进与经验的累积，已经更新到ETG-7100，实现全脑同步检测，支持高级脑功能研究。
近红外光可以穿透人体组织和骨骼，达到颅内2-3cm的深度，即大脑皮质水平。近红外光可被大脑血红蛋白选择性吸收。通过选用恰当的近红外激光波长（695nm,830nm）可准确地反映出脑皮层氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的变化。由于脑活动和局部血流之间存在密切的联系，血红蛋白浓度的这些变化提供了脑功能的可靠度量。
相比其他脑功能成像技术，近红外脑功能成像技术具有良好的空间分辨率、更多的测量指标、良好的舒适性和较低的成本等优点，在认知神经科学和人因工程应用研究中有着较为广泛的应用；同时由于其抗运动干扰性强、便携可穿戴等特点，系统在自然现场研究、脑机接口等领域的价值也逐渐被研究者所认识。具体应用案例包括驾驶员的认知负荷研究、多模态脑机接口研究、操作人的情绪状态研究等。
二、产品特点
日立近红外脑功能成像系统追求技术操作简单，数据同步采集。
●探索大脑皮层血流动力学变化：近红外光可以穿透人体组织和骨骼，达到颅内2-3cm的深度，即大脑皮质水平。近红外光可被大脑血红蛋白选择性吸收。通过选用恰当的近红外激光波长（695nm，830nm）可准确地反映出脑皮层氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的变化。
●使用超短波695 nm，数据信噪比（S/N）高，噪声少。使用两种不同的波长来检测氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白及总血红蛋白的浓度变化。灵活运用血红蛋白的光学特性，短波长检测，采集的数据噪声干扰小，信噪比高。
●采用分频技术处理数据，不受外来光干扰。分频采集，室内照明条件下检测：采用Lock-in方式按照中心频率变频调节近红外光，分频采集使通道之间数据互不干扰，实现所有通道数据同时相检测，避免不同时相引起的检查误差。频率固定，采用雪崩光电二极管对抗外来光干扰性强，实现室内照明条件下检测。
●通道间数据无时间差，实现全通道同时相采集。
●探头帽易佩戴，数据稳定性高。硅胶探头架，L?型光纤探头，探头位置任意可调。
三、产品型号
1、日立ETG-7100功能性近红外脑成像系统：可进行48、72、96、120通道同时测量。可多通道同时测量多处所需部位。迎合检测部位设计的探头装置可方便的完成检测，如脑功能定位测定。测量时无创伤、无束缚感。舒适的头套及精巧的探头设计，只需将探头与头皮接触，便可以安全且多次反复进行测量。装置轻小可移动，无需屏蔽室等特殊设备和环境。
●技术参数
同时测量的通道数：?48-120通道，支持近红外超扫描、多模态脑功能测试。
信号采集方式：中心频率变频调节（可全通道同时计测）
光源波长：?2波长（695nm，830nm)
探测器：?APD（雪崩光电倍增管）
2、日立ETG-4100功能性近红外脑成像系统：可进行24，31，48，52通道同时测量。系统探头佩戴简便，硅胶探头架，L型光纤探头，探头位置任意可调。采用分频采集，可室内照明条件下检测，采用Lock-in方式按照中心频率变频调节近红外光，分频采集使通道之间数据互不干扰，实现所有通道数据同时相检测，避免不同时相引起的检查误差。频率固定，采用雪崩光电二极管对抗外来光干扰性强，实现室内照明条件下检测。
●技术参数
同时测量的通道数：?24-52通道
信号采集方式：中心频率变频调节（可全通道同时计测）
光源波长：?2波长（695nm，830nm)
探测器：?APD（雪崩光电倍增管）
SFDA注册证：有
3、日立WOT-1000功能性近红外脑成像系统：可进行16通道同时测量。设备小巧轻便，可放入一个包里。头部光圈和便携控制盒可实现独立检测。内嵌光纤，不受光纤长度的束缚，广范围内可自由活动。探头接触面积大，被试检测时佩戴更舒适。一个笔记本电脑可同时对应四套发射装置，实现四人同时检测，便于相互交流与合作。
●技术参数
同时测量的通道数：16通道
信号检测方式：分时采集
光源波长：?2波长（705nm,830nm)
探测器：激光二极管
4、日立ETG-One功能性近红外脑成像系统：：可进行24通道同时测量。系统可实时检测并显示脑皮质功能活动，多通道同时检测多处所需部位，无创伤、无束缚感。
●技术参数
同时测量的通道数：?22通道
信号采集方式：中心频率变频调节（可全通道同时计测）
光源波长：?2波长（695nm,830nm)
探测器：?APD（雪崩光电倍增管）
SFDA注册证：有
四、产品功能
1、fNIRS Hyperscanning脑功能超扫描系统：日立Hitachi提供了fNIRS Hyperscanning脑功能超扫描解决方案，日立Hitachi超扫描系统的模块化设计可以提供2人以上实时同步进行脑功能超扫描测试使用并支持完全的数据同步。fNIRS超扫描技术提供了比fMRI超扫描技术更为真实的实验环境、比EEG超扫描技术更好的空间精度，正成为认知与行为研究中的重要研究工具。
2、EEG-fNIRS多模态脑功能测试系统:?日立Hitachi近红外脑功能成像系统可以和NeurOne高精度脑电测量系统搭配使用，将EEG和fNIRS进行整合发挥二者的优势，EEG的时间分辨率高，但是空间分辨率低；fNIRS的时间分辨率低，实时性较差，但是空间分辨率高。为了准确、全面、实时的测量大脑在认知过程中的活动，实现全面、实时的脑成像方式无疑是一种更好的策略。结合EEG与fNIRS的多模态脑成像技术在认知神经科学研究中有着很好的应用前景，同时还可搭建多模态脑-机接口系统。
3、强大的分析功能：
①提供“一站式”解决方案系统软件，从实验设计到检测，从原始数据到分析，ETG-4100“一站式”解决方案提供各种工具。
②实验设计中提供“Event”和“Stim”(block设计)两种检测模式。
③提供多数据分析（相同Block加算平均、组间数据分析含计算组内数据平均值、组间差异比较、t检验等）、波形分析（兴趣区域数据分析）、主成分分析在线分析软件，并可将原始数据导出进行线下软件分析。
六、同步方案
日立HITACHI全系列功能性近红外脑成像系统通过结合ErgoLAB人机环境同步云平台可以实现在不同实验环境下对装备及系统进行主观和客观定量的人机交互测试、人因与工效学分析与评价：通过ErgoLAB人机环境同步云平台与广泛的数据同步，将近红外脑成像数据与广泛的数据同步，包括常用的生理数据GSR皮肤电，呼吸和心率等、EEG脑电，眼动、人体动作，行为观察、面部表情、生物力学、人机交互。实现极低延迟的同步水平同时确保您的整体方案的便携性。
如果研究人员希望得到比实时观察更深入、全面的结论， ErgoLAB可提供数据后期分析的强大工具。ErgoLAB人机环境同步云平台综合统计分析模块包含多维度人-机-环境数据综合分析、EEG脑电分析与可视化、眼动分析与可视化、行为观察分析、面部表情分析、动作姿态伤害评估与工效学分析、交互行为分析、时空行为分析、车辆与驾驶行为分析（ErgoLAB驾驶版本）、HRV心率变异性分析、EDA/GSR皮电分析、RESP呼吸分析、EMG肌电分析、General通用信号分析（如SKT皮温分析、EOG眼电分析以及其他环境与生物力学信号分析）。系统具备专门的信号处理模块以及开放式信号处理接口，可以直接导出可视化分析报告以及原始数据，支持第三方集成与定制开发。
七、厂家介绍
北京津发科技股份有限公司是国家级高新技术企业、科技部认定的科技型中小企业和中关村高新技术企业，具备军工国防武器装备科研生产保密资质，具备自主进出口经营权；自主研发的人因工程与工效学相关技术、产品与服务荣获多项省部级科学技术奖励、国家发明专利、国家软件著作权和省部级新技术新产品（服务）认证；通过了欧洲 CE、美国 FCC、欧盟 RoHS、ISO9001、ISO14001、OHSAS18001 等多项国际认证和国家防爆认证。
津发科技设立人因工程专业的学术科研团队、技术团队及研发团队，并通过多年与科研机构及高校的产学研合作，积累了人因与工效学领域多项核心技术，以及基于机器学习等人工智能算法的状态识别和人机工效评价技术与研究方法等，是国内领先的人因工程技术创新中心！津发科技的实验室规划建设技术团队提供全方位的技术支持及售后服务，从实验室建设的规划与布局，到设备的培训与指导，全方位多角度的进行实验室建设的全生命周期的服务。
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