專利名稱：基于光纖震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)提取方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)生物信息監(jiān)測(cè)，具體講涉及基于光纖震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)提取裝置。
背景技術(shù)：
光纖傳感器應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(duì)較為薄弱的皮膚表層，通過對(duì)光學(xué)參數(shù)的測(cè)定以及大量成型的算法進(jìn)行處理，最終通過血液內(nèi)血氧飽和度的周期性變化對(duì)脈搏的數(shù)目和體內(nèi)的血氧飽和度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在大量場(chǎng)合，我們需要更多的測(cè)定脈搏的信息，通過對(duì)脈搏信息的分析，定量的找出其中的規(guī)律，并藉此與中醫(yī)中的切脈相對(duì)應(yīng)，以物理的方法和算法的分析對(duì)病癥進(jìn)行定量的判斷。目前在這一方面還鮮有相關(guān)文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于光纖震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)提取裝置，其抗干擾能力強(qiáng)，能采集脈搏等細(xì)小振動(dòng)，使用簡(jiǎn)便，為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于光纖震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)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(jìn)入長(zhǎng)度相等的光纖；光纖傳輸系統(tǒng)，由兩段長(zhǎng)度相等的光纖構(gòu)成，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚環(huán)繞成手腕粗細(xì)的環(huán)，并由包層保護(hù)，封裝在纖維束帶內(nèi)；光信號(hào)數(shù)據(jù)初步處理與傳輸系統(tǒng)，接收到的來自光纖的信號(hào)通過數(shù)據(jù)的初步處理，形成信號(hào)波形，并傳輸?shù)竭M(jìn)一步的分析系統(tǒng)中；分析系統(tǒng)，使用減法器對(duì)兩信號(hào)的相移進(jìn)行減法操作，得出相移的時(shí)間分布函數(shù)， 即通過相移進(jìn)行脈搏震動(dòng)時(shí)間分布函數(shù)的轉(zhuǎn)化，以此實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)被檢測(cè)活體脈搏的震動(dòng)周期，振幅?；诠饫w震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)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(jìn)入兩段長(zhǎng)度相等的光纖；將兩段長(zhǎng)度相等的光纖，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚環(huán)繞成手腕粗細(xì)的環(huán)，并由包層保護(hù)，封裝在纖維束帶內(nèi)；將接收到的來自兩根光纖的信號(hào)通過數(shù)據(jù)的初步處理，形成兩信號(hào)波形；使用減法器對(duì)兩信號(hào)的相移進(jìn)行減法操作，得出相移的時(shí)間分布函數(shù)，即通過相移進(jìn)行脈搏震動(dòng)時(shí)間分布函數(shù)的轉(zhuǎn)化，以此實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)被檢測(cè)活體脈搏的震動(dòng)周期，振幅。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果本發(fā)明采用光纖傳感器采集信號(hào)、相移差的處理方法獲取脈搏信號(hào)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
3單、獲取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、受外界干擾小的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式光纖傳感大量應(yīng)用于周界報(bào)警，其對(duì)微小震動(dòng)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(yùn)動(dòng)中容易掉落，對(duì)需要大量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的人員身體狀況的監(jiān)測(cè)效果并不明顯。特別是應(yīng)用在單兵作戰(zhàn)場(chǎng)合，戰(zhàn)場(chǎng)士兵的體能消耗、脈搏參數(shù)等諸多因素關(guān)系到戰(zhàn)斗的人員標(biāo)配。另一個(gè)方面，光纖系統(tǒng)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(huán)境的影響下，仍然能采集細(xì)小的震動(dòng)。當(dāng)光信號(hào)經(jīng)由激光器輸送進(jìn)光纖時(shí)，探測(cè)器會(huì)處理接收到的光信號(hào)。并且實(shí)時(shí)的反映出接收到光信號(hào)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(hào)的相位也將不發(fā)生變化；對(duì)應(yīng)于探測(cè)器上是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的波形。當(dāng)傳感光纖受到運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)的干擾時(shí)，光信號(hào)的傳輸模式就會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于以下的應(yīng)用場(chǎng)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(jìn)行如下修正。系統(tǒng)由四部分構(gòu)成，分別是激光光源，傳輸光纖，數(shù)據(jù)初步處理與傳輸系統(tǒng)，外圍纖維束帶四部分。第一部分，激光光源，目前市場(chǎng)上生產(chǎn)的激光光源種類較多，選取應(yīng)適當(dāng)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(jì)入光纖。第二部分，光纖傳輸系統(tǒng)。由兩段長(zhǎng)度相等的光纖構(gòu)成，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚兩端光纖環(huán)繞成手腕粗細(xì)的環(huán)，并由包層保護(hù)，封裝在纖維束帶內(nèi)。第三部分是光信號(hào)數(shù)據(jù)初步處理與傳輸系統(tǒng)。接收到的信號(hào)通過數(shù)據(jù)的初步處理，形成信號(hào)波形，分析產(chǎn)生脈搏信號(hào)，并傳輸?shù)竭M(jìn)一步的分析系統(tǒng)中。第四部分剛才已經(jīng)提到，主要作用有二，1、經(jīng)過纖維束帶包裹的光纖光纜可以受到很好的保護(hù)。2、纖維束帶可以使光纖較好的固定在被檢測(cè)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(hào)。其中運(yùn)用到了減法原理，闡述如下。在被檢測(cè)活體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)的自然誤差，例如被檢測(cè)的活體在進(jìn)行的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)光纖產(chǎn)生絕對(duì)的相位偏差，此時(shí)的信號(hào)處理方法應(yīng)該與周邊監(jiān)控的相對(duì)較安靜環(huán)境不同。所以處理方法為減法原理。兩端光纖分別在手腕脈搏處和手背處，相對(duì)于絕對(duì)運(yùn)動(dòng)系來說互相保持靜止，所以具有相同的相位偏差。在接受器一端使用減法器對(duì)兩信號(hào)的相移進(jìn)行減法，得出相移的時(shí)間分布函數(shù)，即可通過相移進(jìn)行脈搏震動(dòng)時(shí)間分布函數(shù)的轉(zhuǎn)化，以此實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)被檢測(cè)活體脈搏的震動(dòng)周期，振幅，并通過其中的拓?fù)渥兓P(guān)系， 為后期的脈搏——中醫(yī)信號(hào)分析做了硬件上的支持。值得注意的是，整個(gè)過程中需要比較精準(zhǔn)的信號(hào)減法處理系統(tǒng)，以便從復(fù)雜的背景中提取出有用的脈搏信息。
整個(gè)系統(tǒng)原理如附圖所示。
權(quán)利要求
1.一種基于光纖震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)提取裝置，其特征是，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(jìn)入長(zhǎng)度相等的光纖；光纖傳輸系統(tǒng)，由兩段長(zhǎng)度相等的光纖構(gòu)成，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚環(huán)繞成手腕粗細(xì)的環(huán)，并由包層保護(hù)，封裝在纖維束帶內(nèi)；光信號(hào)數(shù)據(jù)初步處理與傳輸系統(tǒng)，接收到的來自光纖的信號(hào)通過數(shù)據(jù)的初步處理，形成信號(hào)波形，并傳輸?shù)竭M(jìn)一步的分析系統(tǒng)中；分析系統(tǒng)，使用減法器對(duì)兩信號(hào)的相移進(jìn)行減法操作，得出相移的時(shí)間分布函數(shù)，即通過相移進(jìn)行脈搏震動(dòng)時(shí)間分布函數(shù)的轉(zhuǎn)化，以此實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)被檢測(cè)活體脈搏的震動(dòng)周期， 振幅。
2.一種基于光纖震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)提取方法，其特征是，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(jìn)入兩段長(zhǎng)度相等的光纖；將兩段長(zhǎng)度相等的光纖，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚環(huán)繞成手腕粗細(xì)的環(huán)，并由包層保護(hù)，封裝在纖維束帶內(nèi)；將接收到的來自兩根光纖的信號(hào)通過數(shù)據(jù)的初步處理，形成兩信號(hào)波形； 使用減法器對(duì)兩信號(hào)的相移進(jìn)行減法操作，得出相移的時(shí)間分布函數(shù)，即通過相移進(jìn)行脈搏震動(dòng)時(shí)間分布函數(shù)的轉(zhuǎn)化，以此實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)被檢測(cè)活體脈搏的震動(dòng)周期，振幅。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)生物信息監(jiān)測(cè)。為提供抗干擾能力強(qiáng)，能采集脈搏等細(xì)小振動(dòng)，使用簡(jiǎn)便的裝置，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于光纖震動(dòng)周期分析的腕帶式脈搏信號(hào)提取裝置，包括有激光光源；光纖傳輸系統(tǒng)，由兩段長(zhǎng)度相等的光纖構(gòu)成，一根緊貼手背皮膚，另一根緊貼手腕皮膚環(huán)繞成手腕粗細(xì)的環(huán)，并由包層保護(hù)，封裝在纖維束帶內(nèi)；光信號(hào)數(shù)據(jù)初步處理與傳輸系統(tǒng)，接收到的來自光纖的信號(hào)通過數(shù)據(jù)的初步處理，形成信號(hào)波形，并傳輸?shù)竭M(jìn)一步的分析系統(tǒng)中；分析系統(tǒng)，使用減法器對(duì)兩信號(hào)的相移進(jìn)行減法操作，得出相移的時(shí)間分布函數(shù)。本發(fā)明主要應(yīng)用于脈搏檢測(cè)。
文檔編號(hào)A61B5/024GK102274015SQ201110116620
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者周鵬, 邢偉梁, 郭凱 申請(qǐng)人:天津大學(xué)