脑血氧是一项能够反映人体大脑组织氧合状态的重要参数,可评价脑功能的活动情况,脑血氧值的监测对监测围术期病人脑出血、脑缺氧等情况具有十分重要的意义,逐渐成为临床围术期的一项重要指标。目前,临床上常采用有创或间接测量的方式来监测患者的脑血氧变化情况,有可能会出现测量结果假阳性或者假阴性的情况,甚至可能会造成患者身体上的伤痛。而应用在临床的脑血氧无创监测设备,大多存在着个体差异性较大、重复性较差等缺点。针对上述问题,本文遵循产品设计的思想,在充分的市场调研、需求分析和理论研究的基础上,结合脑血氧设备的研究背景、国内外研究现状和临床需求,基于近红外光谱技术（Near-Infrared Spectroscopy,NIRS）,从理论研究、装置设计、功能测试等环节对脑血氧无创监测装置进行研究,初步完成了脑血氧无创监测装置样机,并通过实验验证了其监测信号与脑血氧变化的相关性。本文的主要内容如下所述:（1）在较为深入地理解脑血氧无创监测原理的基础上,结合人体脑部区域解剖结构,设计了四波长脑血氧无创监测传感探头,首先对其构成的LED芯片及光电检测器进行了型号选择比较研究,选用集成化的LED芯片以及特定波长范围的光电检测器,最后对LED芯片与光电检测器的排列方式以及探头贴附在体表的位置进行深入研究。（2）根据市场调研、需求分析的结果,以MSP430F5529微控制器为中央测控主机模块设计了系统硬件电路,实现了光源驱动、信号调理、四通道脑血氧数据采集、数据传输等功能,并进行了电磁兼容性设计;基于IAR Embedded Workbench嵌入式开发平台,实现了基于MSP430F5529微控制器的光源驱动控制、数据采集、数据处理、数据传输等嵌入式功能;并基于MATLAB对采集到的近红外光谱信号进行分析处理,以评估信号中包含脑血氧信息的相关性和采集方案的可行性。（3）根据产品的性能需求和功能需求,对样机进行了系统电压稳定性、AD转换性能、数据传输性能、电气安全、辐射抗扰性的性能测试,并对样机进行了脑血氧数据采集以及数据传输的功能测试,初步验证了样机功能。