人类的大脑是宇宙中最复杂的器官，人的视觉、听觉、嗅觉等功能，喜怒哀乐的情感表达，运动的控制与感知，对语言文字的理解与表达，以及一些如专注力、计划性、创造性、抑制力等高级心理机能无不与大脑有关。作为脑科学计划的研究热点，脑认知方向已是一个跨学科研究的新领域。希望通过探究大脑活动背后的规律，在婴幼儿脑部发育监护、运动科学研究、老年阿兹海默病症诊治等脑认知领域做出贡献。由于需要进行非常多的生命活动，大脑的新陈代谢高，因而对氧气的含量特别敏感，如果短时间内氧气获取量不足，就会造成大脑中枢神经的损伤，而这种损伤是无法修复的。因此，脑血氧浓度的检测已成为脑认知一个重要研究方向。
　　随着医学水平的提升和各个学科的技术发展，多种学科的交叉融合实现，对大脑活动从生理学角度更加科学精准的展开研究成为可能。本文通过分析大脑结构及脑血氧检测发展历程，介绍脑血氧检测领域研究现状，设计了基于功能性近红外光谱技术的脑血氧检测系统，主要包括信号采集模块、控制模块、信号传输模块及电源模块。并设计完成前臂阻断实验验证系统功能的完整性，以及设计完成了脑部活动刺激实验验证脑血氧变化与脑部活动之间的关系。
　　本系统设计从成本、功耗、穿戴舒适性等方面考虑，采用了适应于脑血氧信号检测的滤波算法，实现了连续稳定的采集信号，并采用特征提取算法进行脑血氧信号特征提取研究。脑血氧采集模块中采用柔性电路设计，以达到与受试者前额的最佳贴合。具体设计中，采用OSA-OPTO公司生产的OIS-330系列作为光源，并使用亿光公司生产的PD70-01B/TR7光电二极管作为检测器检测光信号。信号采集芯片采用TI生产的AFE4404芯片实时采集脑血氧信号，通过内部集成了ARM cortex M4MCU处理器的BluNor BT832芯片传输到个人电脑上进行数据滤波和实时显示。信号处理及评估方面，采用递归最小二乘算法进行滤波处理，能够有效的滤除噪声，使用希尔伯特黄变换进行脑血氧信号特征提取。本文设计了前臂阻断实验验证了系统的可靠性，通过设计脑部活动刺激实验对氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度变化与脑部活动之间的关系做了探究。