[發明專利]基于光纖震動周期分析的腕帶式脈搏信號提取方法及裝置

無效

• 申請號: 201110116620.8
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102274015A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 郭凱;周鵬;邢偉梁
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及光學生物信息監測，具體講涉及基于光纖震動周期分析的腕帶式脈搏信號提取裝置。

背景技術

光纖傳感器應用于醫學領域，主要使用的是漫射光層析成像的方法，即將低傷害光束射入手指等相對較為薄弱的皮膚表層，通過對光學參數的測定以及大量成型的算法進行處理，最終通過血液內血氧飽和度的周期性變化對脈搏的數目和體內的血氧飽和度實時監測。

在大量場合，我們需要更多的測定脈搏的信息，通過對脈搏信息的分析，定量的找出其中的規律，并藉此與中醫中的切脈相對應，以物理的方法和算法的分析對病癥進行定量的判斷。目前在這一方面還鮮有相關文獻。

發明內容

為克服現有技術的不足，提供一種基于光纖震動周期分析的腕帶式脈搏信號提取裝置，其抗干擾能力強，能采集脈搏等細小振動，使用簡便，為達上述目的，本發明采取的技術方案是，基于光纖震動周期分析的腕帶式脈搏信號提取裝置，包括有：

激光光源，選取單色性較好的光源，通過光柵耦合或者棱鏡耦合的方式耦合進入長度相等的光纖；

光纖傳輸系統，由兩段長度相等的光纖構成，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚環繞成手腕粗細的環，并由包層保護，封裝在纖維束帶內；

光信號數據初步處理與傳輸系統，接收到的來自光纖的信號通過數據的初步處理，形成信號波形，并傳輸到進一步的分析系統中；

分析系統，使用減法器對兩信號的相移進行減法操作，得出相移的時間分布函數，即通過相移進行脈搏震動時間分布函數的轉化，以此實時的監測被檢測活體脈搏的震動周期，振幅。

基于光纖震動周期分析的腕帶式脈搏信號提取方法，包括如下步驟：

選取單色性較好的激光光源，通過光柵耦合或者棱鏡耦合的方式耦合進入兩段長度相等的光纖；

將兩段長度相等的光纖，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚環繞成手腕粗細的環，并由包層保護，封裝在纖維束帶內；

將接收到的來自兩根光纖的信號通過數據的初步處理，形成兩信號波形；

使用減法器對兩信號的相移進行減法操作，得出相移的時間分布函數，即通過相移進行脈搏震動時間分布函數的轉化，以此實時的監測被檢測活體脈搏的震動周期，振幅。

本發明具有以下技術效果：

本發明采用光纖傳感器采集信號、相移差的處理方法獲取脈搏信號，具有結構簡單、獲取數據準確、受外界干擾小的特點。

附圖說明

圖1是本發明的原理結構圖。

具體實施方式

光纖傳感大量應用于周界報警，其對微小震動的敏感程度極高。另外，通過血氧飽和度的漫射光層析成像與活體之間僅僅通過夾持的方式銜接，在運動中容易掉落，對需要大量進行運動的人員身體狀況的監測效果并不明顯。特別是應用在單兵作戰場合，戰場士兵的體能消耗、脈搏參數等諸多因素關系到戰斗的人員標配。另一個方面，光纖系統具有天然的抗電磁干擾的功能。

通常所用的傳感光纖采用鎧裝的通信光纜，它能保證在不受外界多變的氣候和惡劣環境的影響下，仍然能采集細小的震動。

當光信號經由激光器輸送進光纖時，探測器會處理接收到的光信號。并且實時的反映出接收到光信號的相位。通常情況下傳感光纜沒有受到任何干擾或光的傳輸沒有變化，那么光信號的相位也將不發生變化；對應于探測器上是一個相對穩定的波形。當傳感光纖受到運動或震動的干擾時，光信號的傳輸模式就會發生變化。

對于以下的應用場合，傳感光纖沒有固定的相位作為參照，因此從使用方法上進行如下修正。

系統由四部分構成，分別是激光光源，傳輸光纖，數據初步處理與傳輸系統，外圍纖維束帶四部分。

第一部分，激光光源，目前市場上生產的激光光源種類較多，選取應適當偏重單色性較好的光源。激光光源通過光柵耦合或者棱鏡耦合的方式耦合計入光纖。

第二部分，光纖傳輸系統。由兩段長度相等的光纖構成，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚兩端光纖環繞成手腕粗細的環，并由包層保護，封裝在纖維束帶內。

第三部分是光信號數據初步處理與傳輸系統。接收到的信號通過數據的初步處理，形成信號波形，分析產生脈搏信號，并傳輸到進一步的分析系統中。

第四部分剛才已經提到，主要作用有二，1、經過纖維束帶包裹的光纖光纜可以受到很好的保護。2、纖維束帶可以使光纖較好的固定在被檢測的活體手腕上，并且通過彈性放縮可以使之很好的貼近脈搏部位，得到最終的信號。

其中運用到了減法原理，闡述如下。