CN102274015A - 基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取方法及装置 - Google Patents

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CN102274015A CN 201110116620 CN201110116620A CN102274015A CN 102274015 A CN102274015 A CN 102274015A CN 201110116620 CN201110116620 CN 201110116620 CN 201110116620 A CN201110116620 A CN 201110116620A CN 102274015 A CN102274015 A CN 102274015A
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郭凯
周鹏
邢伟梁
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Tianjin University
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Tianjin University
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Abstract

本发明涉及光学生物信息监测。为提供抗干扰能力强，能采集脉搏等细小振动，使用简便的装置，本发明采取的技术方案是，基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取装置，包括有：激光光源；光纤传输***，由两段长度相等的光纤构成，一根紧贴手背皮肤，另一根紧贴手腕皮肤环绕成手腕粗细的环，并由包层保护，封装在纤维束带内；光信号数据初步处理与传输***，接收到的来自光纤的信号通过数据的初步处理，形成信号波形，并传输到进一步的分析***中；分析***，使用减法器对两信号的相移进行减法操作，得出相移的时间分布函数。本发明主要应用于脉搏检测。

Description

基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取方法及装置
技术领域
本发明涉及光学生物信息监测，具体讲涉及基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取装置。
背景技术
光纤传感器应用于医学领域，主要使用的是漫射光层析成像的方法，即将低伤害光束射入手指等相对较为薄弱的皮肤表层，通过对光学参数的测定以及大量成型的算法进行处理，最终通过血液内血氧饱和度的周期性变化对脉搏的数目和体内的血氧饱和度实时监测。
在大量场合，我们需要更多的测定脉搏的信息，通过对脉搏信息的分析，定量的找出其中的规律，并藉此与中医中的切脉相对应，以物理的方法和算法的分析对病症进行定量的判断。目前在这一方面还鲜有相关文献。
发明内容
为克服现有技术的不足，提供一种基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取装置，其抗干扰能力强，能采集脉搏等细小振动，使用简便，为达上述目的，本发明采取的技术方案是，基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取装置，包括有：
激光光源，选取单色性较好的光源，通过光栅耦合或者棱镜耦合的方式耦合进入长度相等的光纤；
光纤传输***，由两段长度相等的光纤构成，一根紧贴手背皮肤，另一根紧贴手腕皮肤环绕成手腕粗细的环，并由包层保护，封装在纤维束带内；
光信号数据初步处理与传输***，接收到的来自光纤的信号通过数据的初步处理，形成信号波形，并传输到进一步的分析***中；
分析***，使用减法器对两信号的相移进行减法操作，得出相移的时间分布函数，即通过相移进行脉搏震动时间分布函数的转化，以此实时的监测被检测活体脉搏的震动周期，振幅。
基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取方法，包括如下步骤：
选取单色性较好的激光光源，通过光栅耦合或者棱镜耦合的方式耦合进入两段长度相等的光纤；
将两段长度相等的光纤，一根紧贴手背皮肤，另一根紧贴手腕皮肤环绕成手腕粗细的环，并由包层保护，封装在纤维束带内；
将接收到的来自两根光纤的信号通过数据的初步处理，形成两信号波形；
使用减法器对两信号的相移进行减法操作，得出相移的时间分布函数，即通过相移进行脉搏震动时间分布函数的转化，以此实时的监测被检测活体脉搏的震动周期，振幅。
本发明具有以下技术效果：
本发明采用光纤传感器采集信号、相移差的处理方法获取脉搏信号，具有结构简单、获取数据准确、受外界干扰小的特点。
附图说明
图1是本发明的原理结构图。
具体实施方式
光纤传感大量应用于周界报警，其对微小震动的敏感程度极高。另外，通过血氧饱和度的漫射光层析成像与活体之间仅仅通过夹持的方式衔接，在运动中容易掉落，对需要大量进行运动的人员身体状况的监测效果并不明显。特别是应用在单兵作战场合，战场士兵的体能消耗、脉搏参数等诸多因素关系到战斗的人员标配。另一个方面，光纤***具有天然的抗电磁干扰的功能。
通常所用的传感光纤采用铠装的通信光缆，它能保证在不受外界多变的气候和恶劣环境的影响下，仍然能采集细小的震动。
当光信号经由激光器输送进光纤时，探测器会处理接收到的光信号。并且实时的反映出接收到光信号的相位。通常情况下传感光缆没有受到任何干扰或光的传输没有变化，那么光信号的相位也将不发生变化；对应于探测器上是一个相对稳定的波形。当传感光纤受到运动或震动的干扰时，光信号的传输模式就会发生变化。
对于以下的应用场合，传感光纤没有固定的相位作为参照，因此从使用方法上进行如下修正。
***由四部分构成，分别是激光光源，传输光纤，数据初步处理与传输***，***纤维束带四部分。
第一部分，激光光源，目前市场上生产的激光光源种类较多，选取应适当偏重单色性较好的光源。激光光源通过光栅耦合或者棱镜耦合的方式耦合计入光纤。
第二部分，光纤传输***。由两段长度相等的光纤构成，一根紧贴手背皮肤，另一根紧贴手腕皮肤两端光纤环绕成手腕粗细的环，并由包层保护，封装在纤维束带内。
第三部分是光信号数据初步处理与传输***。接收到的信号通过数据的初步处理，形成信号波形，分析产生脉搏信号，并传输到进一步的分析***中。
第四部分刚才已经提到，主要作用有二，1、经过纤维束带包裹的光纤光缆可以受到很好的保护。2、纤维束带可以使光纤较好的固定在被检测的活体手腕上，并且通过弹性放缩可以使之很好的贴近脉搏部位，得到最终的信号。
其中运用到了减法原理，阐述如下。
在被检测活体运动的时候，会产生***的自然误差，例如被检测的活体在进行的绝对运动，会对光纤产生绝对的相位偏差，此时的信号处理方法应该与周边监控的相对较安静环境不同。所以处理方法为减法原理。两端光纤分别在手腕脉搏处和手背处，相对于绝对运动系来说互相保持静止，所以具有相同的相位偏差。在接受器一端使用减法器对两信号的相移进行减法，得出相移的时间分布函数，即可通过相移进行脉搏震动时间分布函数的转化，以此实时的监测被检测活体脉搏的震动周期，振幅，并通过其中的拓扑变化关系，为后期的脉搏——中医信号分析做了硬件上的支持。值得注意的是，整个过程中需要比较精准的信号减法处理***，以便从复杂的背景中提取出有用的脉搏信息。
整个***原理如附图所示。

Claims (2)

1.一种基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取装置，其特征是，包括有：
激光光源，选取单色性较好的光源，通过光栅耦合或者棱镜耦合的方式耦合进入长度相等的光纤；
光纤传输***，由两段长度相等的光纤构成，一根紧贴手背皮肤，另一根紧贴手腕皮肤环绕成手腕粗细的环，并由包层保护，封装在纤维束带内；
光信号数据初步处理与传输***，接收到的来自光纤的信号通过数据的初步处理，形成信号波形，并传输到进一步的分析***中；
分析***，使用减法器对两信号的相移进行减法操作，得出相移的时间分布函数，即通过相移进行脉搏震动时间分布函数的转化，以此实时的监测被检测活体脉搏的震动周期，振幅。
2.一种基于光纤震动周期分析的腕带式脉搏信号提取方法，其特征是，包括如下步骤：
选取单色性较好的激光光源，通过光栅耦合或者棱镜耦合的方式耦合进入两段长度相等的光纤；
将两段长度相等的光纤，一根紧贴手背皮肤，另一根紧贴手腕皮肤环绕成手腕粗细的环，并由包层保护，封装在纤维束带内；
将接收到的来自两根光纤的信号通过数据的初步处理，形成两信号波形；
使用减法器对两信号的相移进行减法操作，得出相移的时间分布函数，即通过相移进行脉搏震动时间分布函数的转化，以此实时的监测被检测活体脉搏的震动周期，振幅。
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PB01 Publication
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