CN107233097A - 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法 - Google Patents

一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107233097A
CN107233097A CN201710594345.8A CN201710594345A CN107233097A CN 107233097 A CN107233097 A CN 107233097A CN 201710594345 A CN201710594345 A CN 201710594345A CN 107233097 A CN107233097 A CN 107233097A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
input
fiber
monitoring devices
output end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710594345.8A
Other languages
English (en)
Inventor
余长泉
徐伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Anlai Photoelectric Technology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Anlai Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Anlai Photoelectric Technology Co Ltd filed Critical Suzhou Anlai Photoelectric Technology Co Ltd
Priority to CN201710594345.8A priority Critical patent/CN107233097A/zh
Publication of CN107233097A publication Critical patent/CN107233097A/zh
Priority to PCT/CN2018/080634 priority patent/WO2019015354A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法，包括：光源、2*2光纤耦合器、传感光纤、光电探测器和生命体征分析模块，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端之间采用光纤相连接，所述2*2光纤耦合器的输出端与传感光纤的输入端相连接，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端或者输出端相连接，所述光电探测器的输出端与生命体征分析模块的输入端相连接。通过上述方式，本发明所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法，可以有效克服强电磁干扰环境下的监测问题，利用全光纤干涉结构进行人体的生命体征监测，完全可以达到非侵入式监测，具备抗电磁干扰、无交叉感染以及无限次复用等优点。

Description

一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法
技术领域
本发明涉及生命体征监测技术领域，特别是涉及一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法。
背景技术
目前市场上的大部分生命体征监护仪都是侵入式的或者说是穿戴式的，这些检测方案对于人的正常休息可能会造成一定影响。另外，像传统心电监护为了避免交叉感染，基本都是使用一次性电极，难以循环使用。
在特殊环境下的生命体征监控，比如核磁共振环境，传统的电子学监测对于强电磁干扰可能束手无策。
综上所述，传统的生命体征监测产品有以下不足：
第一：侵入式或穿戴式监测；
第二：无法应对强电磁干扰环境下的监测；
第三：为避免交叉感染，多次使用成本较高，需要改进。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法，提升使用便利性，降低成本，适应强电磁干扰环境下的监测。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型光纤干渉型生命体征监测装置，包括：光源、2*2光纤耦合器、传感光纤、光电探测器和生命体征分析模块，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端之间采用光纤相连接，所述2*2光纤耦合器的输出端与传感光纤的输入端相连接，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端或者输出端相连接，所述光电探测器的输出端与生命体征分析模块的输入端相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口11之间采用光纤相连接，所述传感光纤连接在2*2光纤耦合器的输出端口21与输出端口22之间，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端口12相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口12之间采用光纤相连接，所述传感光纤连接在2*2光纤耦合器的输出端口21与输入端口11之间，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输出端口22相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口11之间采用光纤相连接，所述传感光纤的一端连接在2*2光纤耦合器的输出端口21，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端口12相连接，所述2*2光纤耦合器的输出端口22连接设置有参考光纤。
在本发明一个较佳实施例中，所述光源是中心波长不限定的单色或准单色激光器或者宽带激光器，包括但不限于DFB激光器、VCSEL激光器和LED。
在本发明一个较佳实施例中，所述传感光纤的类型和长度没有限制。
在本发明一个较佳实施例中，所述新型光纤干渉型生命体征监测装置所监测的生命体征信号包括但不限于呼吸和心率。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于新型光纤干渉型生命体征监测装置进行的生命体征监测方法，包括以下步骤：
利用光纤干涉结构，捕捉到身体运动引发的微扰，导致光程差发生变化，最终导致输出光强发生变化，假设激光光源强度是，分光比为α，两路干涉光的光强分别为和，光电探测器接收到的光强为，两路干涉光的相位差为，为时变量，不考虑光纤损耗，则：
当没有外部扰动的时候，等于0；
当传感光纤监测到有扰动的时候，光纤的长度发生微小变化，同时由于弹光效应，导致光纤的有效折射率发生变化，因此就不等于0，并与外部振动变化一致；
根据接收到的光强，再根据生命体征提取与分析算法，经过信号处理与解调，得到生命体征信号。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法，可以有效克服强电磁干扰环境下的监测问题，利用全光纤干涉结构进行人体的生命体征监测，完全可以达到非侵入式监测生命体征信号，具备抗电磁干扰、无交叉感染以及无限次复用等优点，使用便利，降低了使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法一较佳实施例的结构示意图；
图2是本发明一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法另一较佳实施例的结构示意图；
图3是本发明一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法又一较佳实施例的结构示意图；
图4是利用本发明一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法在待测者测试时获得的原始信号图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图4，本发明实施例包括：
一种新型光纤干渉型生命体征监测装置，包括3种方案：
第一种方案：如图1所示，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口11之间采用光纤相连接，任意类型光纤都可以，来源广泛，成本低，2*2光纤耦合器的分光比没有限制，所述传感光纤连接在2*2光纤耦合器的输出端口21与输出端口22之间，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端口12相连接，所述光电探测器的输出端与生命体征分析模块的输入端相连接，基于光纤Sagnac干涉；
第二种方案：如图2所示，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口12之间采用光纤相连接，所述传感光纤连接在2*2光纤耦合器的输出端口21与输入端口11之间，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输出端口22相连接，所述光电探测器的输出端与生命体征分析模块的输入端相连接，基于光纤Mach-Zehnder干涉；
第三种方案：如图3所示，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口11之间采用光纤相连接，所述传感光纤的一端连接在2*2光纤耦合器的输出端口21，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端口12相连接，所述2*2光纤耦合器的输出端口22连接设置有参考光纤，所述光电探测器的输出端与生命体征分析模块的输入端相连接，基于Michelson干涉。
本装置可以敏感地探测到人体呼吸和心跳所产生微小的振动，通过生命体征分析模块提取得到一系列生命体征信息。利用高灵敏度的光纤干涉结构，敏锐的捕捉到心跳、呼吸、体动等身体运动引发的微扰，导致光程差发生变化，最终导致输出光强发生变化。
假设激光光源强度是，分光比为α，两路干涉光的光强分别为和，光电探测器接收到的光强为，两路干涉光的相位差为，为时变量，不考虑光纤损耗，则：
不管是方案一的Sagnac结构，方案二的Mach-Zehnder结构还是方案三的Michelson干涉，当没有外部扰动的时候，等于0；当光纤监测到有扰动的时候，光纤的长度发生微小变化，同时由于弹光效应，导致光纤的有效折射率发生变化，因此就不等于0，并与外部振动变化一致。因此，根据接收到的光强，再根据生命体征提取与分析算法，经过信号处理与解调，就可以得到生命体征信号。
所述光源是中心波长不限定的单色或准单色激光器或者宽带激光器，包括但不限于DFB激光器、VCSEL激光器和LED，选择灵活。所述传感光纤的类型和长度没有限制，根据监测的目标进行施工，施工比较灵活。
图4示例性的展示了本发明装置在待测者测试时获得的原始信号图，横坐标是时间，单位是秒，纵坐标是幅度。
综上所述，本发明指出的一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法，结构紧凑，无需穿戴，监测方便，抗干扰性能好，使用和维护的成本低。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型光纤干渉型生命体征监测装置，其特征在于，包括：光源、2*2光纤耦合器、传感光纤、光电探测器和生命体征分析模块，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端之间采用光纤相连接，所述2*2光纤耦合器的输出端与传感光纤的输入端相连接，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端或者输出端相连接，所述光电探测器的输出端与生命体征分析模块的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置，其特征在于，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口11之间采用光纤相连接，所述传感光纤连接在2*2光纤耦合器的输出端口21与输出端口22之间，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端口12相连接。
3.根据权利要求1所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置，其特征在于，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口12之间采用光纤相连接，所述传感光纤连接在2*2光纤耦合器的输出端口21与输入端口11之间，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输出端口22相连接。
4.根据权利要求1所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置，其特征在于，所述光源的输出端与2*2光纤耦合器的输入端口11之间采用光纤相连接，所述传感光纤的一端连接在2*2光纤耦合器的输出端口21，所述光电探测器的输入端与2*2光纤耦合器的输入端口12相连接，所述2*2光纤耦合器的输出端口22连接设置有参考光纤。
5.根据权利要求1所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置，其特征在于，所述光源是中心波长不限定的单色或准单色激光器或者宽带激光器，包括但不限于DFB激光器、VCSEL激光器和LED。
6.根据权利要求1所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置，其特征在于，所述传感光纤的类型和长度没有限制。
7.根据权利要求1所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置，其特征在于，所述新型光纤干渉型生命体征监测装置所监测的生命体征信号包括但不限于呼吸和心率。
8.一种基于权利要求1~7任一所述的新型光纤干渉型生命体征监测装置进行的生命体征监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用光纤干涉结构，捕捉到身体运动引发的微扰，导致光程差发生变化，最终导致输出光强发生变化，假设激光光源强度是，分光比为α，两路干涉光的光强分别为和，光电探测器接收到的光强为，两路干涉光的相位差为，为时变量，不考虑光纤损耗，则：
当没有外部扰动的时候，等于0；
当传感光纤监测到有扰动的时候，光纤的长度发生微小变化，同时由于弹光效应，导致光纤的有效折射率发生变化，因此就不等于0，并与外部振动变化一致；
根据接收到的光强，再根据生命体征提取与分析算法，经过信号处理与解调，得到生命体征信号。
CN201710594345.8A 2017-07-20 2017-07-20 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法 Pending CN107233097A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710594345.8A CN107233097A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法
PCT/CN2018/080634 WO2019015354A1 (zh) 2017-07-20 2018-03-27 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710594345.8A CN107233097A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107233097A true CN107233097A (zh) 2017-10-10

Family

ID=59991898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710594345.8A Pending CN107233097A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN107233097A (zh)
WO (1) WO2019015354A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108451506A (zh) * 2018-04-20 2018-08-28 苏州安莱光电科技有限公司 一种非接触式打鼾及睡眠呼吸暂停监测装置
CN108567433A (zh) * 2018-05-16 2018-09-25 苏州安莱光电科技有限公司 一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫
WO2019015354A1 (zh) * 2017-07-20 2019-01-24 苏州安莱光电科技有限公司 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法
CN109363658A (zh) * 2018-09-28 2019-02-22 武汉凯锐普信息技术有限公司 一种基于光干涉原理的呼吸与心跳信号提取方法
CN110558957A (zh) * 2019-08-21 2019-12-13 武汉凯锐普信息技术有限公司 一种生命体征监测装置和方法
CN113295308A (zh) * 2021-05-21 2021-08-24 苏州安莱光电科技有限公司 一种非线性静态工作点调整装置及方法
WO2022021614A1 (zh) * 2020-07-29 2022-02-03 泉州师范学院 无接触智能监护仪及其检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498652B1 (en) * 2000-02-08 2002-12-24 Deepak Varshneya Fiber optic monitor using interferometry for detecting vital signs of a patient
CN102657521A (zh) * 2012-05-07 2012-09-12 复旦大学 一种全光纤心率测量设备
WO2013179140A2 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Global Fiberoptics, Ltd. Optical rotation measuring device, optically rotational ingredient analyzing device, and optically rotational ingredient analyzing method
CN104027108A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 天津大学 一种新型光学心电、脉搏综合检测装置
CN106510620A (zh) * 2016-10-19 2017-03-22 苏州安莱光电科技有限公司 一种全光非接触式生命体征监测装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6549801B1 (en) * 1998-06-11 2003-04-15 The Regents Of The University Of California Phase-resolved optical coherence tomography and optical doppler tomography for imaging fluid flow in tissue with fast scanning speed and high velocity sensitivity
US6816266B2 (en) * 2000-02-08 2004-11-09 Deepak Varshneya Fiber optic interferometric vital sign monitor for use in magnetic resonance imaging, confined care facilities and in-hospital
US7574253B2 (en) * 2003-09-26 2009-08-11 Northwestern University Signal processing using non-linear regression with a sinusoidal model
CN107233097A (zh) * 2017-07-20 2017-10-10 苏州安莱光电科技有限公司 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498652B1 (en) * 2000-02-08 2002-12-24 Deepak Varshneya Fiber optic monitor using interferometry for detecting vital signs of a patient
CN102657521A (zh) * 2012-05-07 2012-09-12 复旦大学 一种全光纤心率测量设备
WO2013179140A2 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Global Fiberoptics, Ltd. Optical rotation measuring device, optically rotational ingredient analyzing device, and optically rotational ingredient analyzing method
CN104027108A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 天津大学 一种新型光学心电、脉搏综合检测装置
CN106510620A (zh) * 2016-10-19 2017-03-22 苏州安莱光电科技有限公司 一种全光非接触式生命体征监测装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.ŻYCZKOWSKI等: "Interferometric Fiber Optics Based Sensor for Monitoring of the Heart Activity", 《ACTA PHYSICA POLONICA A》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019015354A1 (zh) * 2017-07-20 2019-01-24 苏州安莱光电科技有限公司 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法
CN108451506A (zh) * 2018-04-20 2018-08-28 苏州安莱光电科技有限公司 一种非接触式打鼾及睡眠呼吸暂停监测装置
CN108567433A (zh) * 2018-05-16 2018-09-25 苏州安莱光电科技有限公司 一种多功能全光纤非侵入式的状态监测薄垫
CN109363658A (zh) * 2018-09-28 2019-02-22 武汉凯锐普信息技术有限公司 一种基于光干涉原理的呼吸与心跳信号提取方法
CN110558957A (zh) * 2019-08-21 2019-12-13 武汉凯锐普信息技术有限公司 一种生命体征监测装置和方法
WO2022021614A1 (zh) * 2020-07-29 2022-02-03 泉州师范学院 无接触智能监护仪及其检测方法
CN113295308A (zh) * 2021-05-21 2021-08-24 苏州安莱光电科技有限公司 一种非线性静态工作点调整装置及方法
CN113295308B (zh) * 2021-05-21 2023-06-27 苏州安莱光电科技有限公司 一种非线性静态工作点调整装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019015354A1 (zh) 2019-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107233097A (zh) 一种新型光纤干渉型生命体征监测装置和方法
CN206342462U (zh) 一种基于马赫曾德干涉的光纤生命体征监控装置
CN110448282B (zh) 一种光纤感应组件及生命体征监测装置
Witt et al. Medical textiles with embedded fiber optic sensors for monitoring of respiratory movement
US6498652B1 (en) Fiber optic monitor using interferometry for detecting vital signs of a patient
WO2018072232A1 (zh) 一种全光非接触式生命体征监测装置
WO2019127950A1 (zh) 一种基于模间干涉的生命体征监测装置
US20030199771A1 (en) Apparatus and method for measuring pulse transit time
US6871084B1 (en) High-impedance optical electrode
Wang et al. Noninvasive monitoring of vital signs based on highly sensitive fiber optic mattress
CN110558956B (zh) 一种生命体征监测装置
CN107664513B (zh) 一种级联式光纤呼吸传感***及其测试方法
CN112162229B (zh) 用于光纤电流传感器的状态监测装置
US10145726B2 (en) Fiber optic acoustic wave detection system
CN102334984B (zh) 一种可用于人体生理参数测量的智能椅
CN105640542B (zh) 一种儿科护理专用心电监护仪
Xu et al. Long modal interference in multimode fiber and its application in vital signs monitoring
Bennett et al. Monitoring of vital bio-signs by analysis of speckle patterns in a fabric-integrated multimode optical fiber sensor
Wo et al. Noninvasive respiration movement sensor based on distributed Bragg reflector fiber laser with beat frequency interrogation
Xu et al. Unobtrusive vital signs and activity monitoring based on dual mode fiber
CN205594118U (zh) 一种输电线路接地闪络故障定位***
CN108627233A (zh) 一种光纤振动探测***
CN109078239A (zh) 一种智能输液监测***
CN110558957B (zh) 一种生命体征监测装置和方法
CN217611079U (zh) 一种基于光纤环形腔的bcg探测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171010

RJ01 Rejection of invention patent application after publication