血氧和血流是血液动力学中的重要参数。脑部血氧不足可能会使头晕头痛、记忆力和注意力严重下降,血脏血氧浓度不足可能会导致心跳停止,身体局部血氧浓度不足可能会导致肌无力、摔伤。组织中血流不足,细胞就没法正常地新陈代谢,无法确保氧等组织所需物的供给,代谢废物也得不到清除。它们的检测在生命科学和临床诊断等方面都有重要意义。现有的检测技术都存在一定的局限性,如设备昂贵,不便携和测量部位限制等。本论文利用扩散相关光谱技术,设计了一个未侵入人体、可以实时连续检测的便携式血氧血流监测仪,包含了血氧血流监测仪硬件电路的开发,软件功能的实现,以及硬软件的相关测试和临床实验分析。本文对真实人体采取了MCVM仿真,探讨近红外光在大脑中的传输情况,监测血氧血流等信息的能力。主要包括:MCVM仿真流程的建立,依靠可视化中国人构建了大脑体素矩阵模型,根据相关组织的光学参数设置了仿真文件;将大脑体素矩阵模型和仿真文件通过MCVM软件得到的光子传输结果进行分析,获得了吸收分布与信号灵敏度分布,不同血氧浓度的仿真等结果。接下来,详细规划了便携式血氧血流监测仪的总体结构和硬软件的分布功能。细分了便携式血氧血流监测仪的硬件框架,系统设计了包括信号产生单元,信号收集单元,自相关计算单元,USB芯片连接单元的主控模块,并设计了USB芯片固件和驱动。同时设计了便携式血氧血流监测仪的软件,包括设备连接模块,显示操作模块和运算分析模块。本文对仪器的硬件,软件和硬软件联调等方面的功能都做了验证性测试,而且为了后面的临床实验,还在普通人体上做了载体验证性实验,测试和实验结果表明便携式血氧血流监测仪具有测量血氧血流的功能,而且测量的灵敏度较高。临床测试时,选取了和血流血氧有关系的脑死亡病症,设计了实验方案,优选了实验对象,用便携式血氧血流监测仪测量得到数据后进行分析处理,最终证明了仪器在脑死亡等领域的用处,并且成功区分了脑死亡病人和正常人。考虑到目前相关研究都没有探讨头发的问题,在仿真阶段创新地探讨了头发对测量结果的影响。同时本文还创新地将软件部分功能集成到硬件模块,加快了整体的运行速度和准确度。