[發明專利]一種基于光纖干涉技術的睡眠健康監測系統

在審

• 申請號: 201710995183.9
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107595265A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 江毅;姜瀾
• 申請（專利權）人: 京工高科成都光電有限公司
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/00;G01D5/353;G01D21/02
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司51230
• 代理人: 謝建,王莎

技術領域

本發明涉及智能健康監測技術領域，尤其涉及一種基于光纖傳感技術的睡眠健康監測系統。

背景技術

穿戴式智能健康監測裝置的出現，為人類提供了各種隨時實時監測健康狀態的設備，這些穿戴式監測儀器的實現形式包括腕表，腰帶，頭盔，鞋墊，甚至腳鏈等。但實際使用過程中，在身體上穿戴一套裝置總是讓人不太方便。而人類有約三分之一的時間在睡眠狀態，是在床墊上躺著，如果能在床墊上安裝健康監測裝置，就可以不穿戴監測儀器也可以實現對人體健康的監測。在床上進行健康監測還可以對人的睡眠情況進行監測，了解個人的睡眠情況，同時防止老年人或病人在睡眠中呼吸不暢或突然死亡，也可以防止老年人或病人從床上跌落。

在床上進行睡眠狀態的監測一般是把傳感器直接安裝在床墊上，做成所謂的智能床墊。人在睡眠時身體壓住傳感器，由此檢測出身體和睡眠的情況。早期這類床墊所用的傳感器以壓電類的壓力傳感器為主，但壓電傳感器本身硬度高，在床墊與人體接觸的部位放置硬質異物十分影響產品使用的舒適度。壓電傳感器尺寸小，監測范圍很小，這樣就需要鋪設多個傳感器才能在一個床墊的范圍內實現監測。另外，壓電傳感器的靈敏度不高，不能很好的監測出呼吸甚至心跳的情況。

隨著光纖傳感技術的進步，開始出現了將光纖傳感器應用于床墊進行睡眠監測的智能床墊。光纖傳感器與傳統的壓電傳感器相比，有許多顯著的優點，能夠更好的應用于睡眠健康監測中。光纖本身纖細柔軟，安裝在床墊中人體完全感覺不到；光纖可以非常長，能夠大范圍的鋪設在床墊中，用一根光纖就可以把大面積的床墊監測起來；光纖傳感器的靈敏度還非常高，能夠監測的物理參數更加豐富，不僅可以監測壓力、翻身、呼吸等情況，甚至還可以監測心跳。

專利申請號為CN201420404312.4的中國發明專利公開了一種鋪設光纖和電傳感器的床墊結構，結合強度調制型光纖傳感器，可以實現人體對床墊壓力的測量。該技術方案解決了壓電壓力傳感器傳感區域小、異物感強的問題，但強度調制型光纖傳感器靈敏度低，可監測的物理量少。中國實用新型專利說明書CN201320165470.4公開了一種基于光纖光柵的人體平臥壓力分布測量裝置，該裝置用七只長周期光纖光柵來監測人體平臥時的壓力分布情況。該技術方案使用光纖光柵傳感器進行監測。作為一種波長調制型光纖，光纖光柵傳感器的靈敏度與強度調制型光纖傳感器相比有所提高，但其信號解調系統并不完善，價格昂貴且動態范圍受限。

目前為止所有的光纖智能床墊都是基于波長調制型和強度調制型的光纖傳感測量原理，本申請提出一種基于光纖干涉技術的睡眠健康監測系統，利用相位調制型傳感技術高靈敏度的優點，除了可以獲得人體壓力外，還可以獲得人體睡眠過程的呼吸和心跳信息，監測的物理參數更多。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術檢測靈敏度偏低的問題，本發明提供一種基于光纖干涉技術的睡眠健康監測系統。

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：一種基于光纖干涉技術的睡眠健康監測系統，包括與人體接觸的柔性結構，以及依次相連的窄線寬半導體激光器、光纖干涉系統、信號解調器，光纖干涉系統與柔性結構相連。

進一步地，光纖干涉系統包括2×2耦合器、3×3耦合器、光纖A、光纖B、反射鏡A、反射鏡B、光電探測器A、光電探測器B和光電探測器C；2×2耦合器設置有端口A、端口B、端口C、端口D四個端口，3×3耦合器設置有端口E、端口F、端口G、端口H、端口I、端口J六個端口；窄線寬半導體激光器作為光源與2×2耦合器的端口A連接，2×2耦合器的端口C與3×3耦合器的端口E連接，3×3耦合器的端口I和端口H分別通過光纖A、光纖B與反射鏡A、反射鏡B連接，2×2耦合器的端口B、3×3耦合器的端口F和3×3耦合器的端口G分別通過光電探測器A、光電探測器B和光電探測器C與信號解調器連接。光纖A和光纖B分別為光纖干涉系統的參考臂和測量臂，作為測量臂的光纖埋設在柔性結構中，作為測量臂的光纖可以埋設在柔性結構中，也可以設置在柔性結構外部。