图4所示。布罩组件。步骤1)使用OSF存储库中提供的“clothLaserCut”文件激光切割布料。步骤2)在魔术贴®钩和环边缝到指定区域，形成一个封闭的头带。步骤3)折叠布料外壳，形成一个“管”(与魔术贴®保持在一起)，以缠绕在用户的头部。

系统整合
如图5所示，完成系统的最后一步是将聚合物夹套的fNIRS传感阵列“粘合”到布和Velcro®外壳上，使用与前面使用的相同的两部分半透明硅树脂聚合物(每部分1克)。用一个小刮刀，将胶水涂在聚合物夹套的fNIRS阵列的锥形边缘上，并压入布中。一旦胶水干了，剩下的电子元件就可以组装了。将数据采集和LED控制pcb与聚合物护套fNIRS传感阵列连接需要两种类型的FPC电缆:数据采集和LED板之间的一根10针电缆和两根6针电缆将数据采集和LED板连接到传感电子板。数据采集板连接到fNIRS传感板的光电二极管端，LED控制器板连接到fNIRS传感板的LED源端。在组装和编程结束后，可以插入LiPo充电器电路为电路板供电。电路通电后，fNIRS电子器件中的两个led将交替脉冲，数据采集板将广播蓝牙®数据。

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图5所示。整合fNIRS头带系统的剩余组件。步骤1)沿着包裹近红外光谱电子器件的硅酮聚合物的锥形边缘涂抹少量硅酮聚合物(a部分和B部分各2克)，晾干3小时。步骤2)连接平面6针和10针电缆，如图所示，完成系统的组装。该系统可以通过使用提供的母头插入LiPo充电器供电。

11. 操作指令
fNIRS头带使用起来非常简单:
1.
安装上述存储库中共享的接口软件(手机上的Android应用程序或计算机上的MATLAB®/ c++应用程序)。此“安装”过程需要根据所选择的数据收集工具事先安装Android Studio、MATLAB®或Visual Studio。

2.
通过连接可拆卸电池打开fNIRS头带。

3.
将fNIRS头带放在用户的额头上，并将其缠绕在头部。

4.
使用手机或计算机操作系统将fNIRS头带与您的设备无线配对:打开Android手机或蓝牙®接口计算机，并在Android兼容设备上选择与fNIRS头带相关的蓝牙®模块的名称。

5.
在接口软件中，从图6中相应图形用户界面(GUI)的“配对蓝牙设备下拉菜单”中选择所需的蓝牙设备。图6所示。A)使用Xamarin.Android开发的Android手机应用的截图。该应用程序允许用户从手机上的fNIRS头带系统收集原始电压读数，以便稍后访问。在数据收集过程中，用户可以检查设备连接状态，并在应用“刺激”时对数据进行注释。B) MATLAB®计算机应用程序的截图，以便轻松连接并保存来自fNIRS头带系统的数据。

6.
按下或切换“启动/暂停蓝牙数据流”(Android)或“启动/停止蓝牙数据流”(MATLAB®)按钮开始收集数据，并根据需要在fNIRS头带上执行实验活动(数据将自动保存在所选计算机或手机上)。涉及刺激的时期，如视听线索的呈现或执行神经学上引人入胜的活动，可以通过切换“标签刺激”(Android)或“刺激”(MATLAB®)按钮进行注释。

7.
实验结束时，按下按钮“停止数据采集并保存记录的数据”(Android)或只需切换按钮“启动/停止蓝牙®数据流”(MATLAB®)。在Android手机上，数据将保存在“DCIM/NIRS”目录下。对于MATLAB®应用程序，数据将保存在当前项目的“data”子目录中。

12. 验证和表征
为了验证我们的fNIRS头带装置，我们在屏气测试、算术测试和经IRB批准的静息状态下获得了血液动力学测量。

屏气会导致整个大脑灰质产生统一的血氧水平依赖性(BOLD)反应，而这种反应并非源于认知活动[35]，[36]。在实验中，一个健康的成人受试者被要求在30秒的正常呼吸和20秒的屏住呼吸之间交替进行。在每次屏气之前，受试者被指示深呼吸。呼吸和屏气循环重复10次。实验结果如图7所示。图7A为实验的完整会话数据。红色曲线为氧合血红蛋白浓度，黑色虚线为脱氧血红蛋白浓度。这些原始电压数据经过带通滤波(0.05 Hz至2 Hz)，以去除各种生理噪声(心脏、呼吸、迈耶波)和信号漂移。然后使用修正的Beer- Lambert定律将光电二极管读数转换为血红蛋白浓度[37](
）. 图中清晰的区域代表正常的呼吸期，而灰色背景区域代表屏气期收集的数据。不同源-检测器分离的fNIRS数据的块中位数(中位数的标准误差)如图7B至e所示。对于每个图，屏住气前10秒的基线数据已被减去。可以观察到，随着源-检测器分离的增加，在屏气期间氧合血红蛋白测量的特征下降变得更加明显，并且这种趋势在多个屏气周期中可重复。在屏气开始时，氧合血红蛋白(OxyHb)下降，随后急剧恢复，这与fNIRS[38]、[39]、[40]和fMRI[41][42]的研究结果一致，并表明大脑灰质被成功成像