質(zhì)量輕、抗干擾能力強(qiáng)、便于復(fù)用、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用光纖光柵作為脈搏信號(hào)測(cè)量傳感器件，光纖光柵的反射波長(zhǎng)作為測(cè)量對(duì)象，利用反射波波長(zhǎng)的變化間接顯示脈搏波的變化。光纖光柵的中心反射波長(zhǎng)分別與光柵周期和光柵區(qū)的有效折射率呈正比，而光柵周期和光柵區(qū)的有效折射率均受溫度和形變的調(diào)制而發(fā)生變化，因而導(dǎo)致光纖光柵的反射波長(zhǎng)產(chǎn)生移動(dòng)。所以，本發(fā)明中，需要控制溫度以實(shí)現(xiàn)光柵不受溫度干擾。本發(fā)明中，通過設(shè)置參考光纖，來實(shí)現(xiàn)消除外部溫度的產(chǎn)生的波長(zhǎng)移動(dòng)。
[0025]本發(fā)明采用光纖光柵作為脈搏信號(hào)測(cè)量傳感器件，利用彈簧片結(jié)構(gòu)將反射波中心波長(zhǎng)與脈搏波之間建立起線性關(guān)系，通過將光纖光柵的反射波長(zhǎng)作為測(cè)量對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波的測(cè)量。如圖1所示，彈簧片結(jié)構(gòu)由測(cè)量光纖光柵6、彈簧片3和支撐桿4構(gòu)成。支撐桿4穿過彈簧片3兩端的小孔，固定在保護(hù)支架I和隔離板9上。當(dāng)彈簧片3受到脈搏波垂直方向震動(dòng)的力的作用時(shí)，彈簧片3受到支撐桿4的限制，將帶動(dòng)固定在彈簧片I上的測(cè)量光纖光柵6在水平方向被拉伸，即產(chǎn)生軸向形變，產(chǎn)生了形變的測(cè)量光纖光柵6中的反射波中心波長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生偏移。該偏移量與彈簧片3的面積和壓力成正比，并與彈簧片3的張力呈反比。由于彈簧片3的面積和張力是固定值，而彈簧片3上收到的壓力是由人體脈搏的震動(dòng)所導(dǎo)致。所以，光纖中反射波的中心波長(zhǎng)變化的體現(xiàn)了人體脈搏的變化。在此彈簧片結(jié)構(gòu)中，彈簧片3與皮膚接觸，相對(duì)于觸頭式的接觸方式，彈簧片結(jié)構(gòu)的接觸面積大，容易找到脈位，便于測(cè)量。
[0026]測(cè)量光纖光柵6被固定在保護(hù)支架I上，光纖前端7接入射光源，光纖后端8接光纖解調(diào)儀。測(cè)量光纖光柵6兩端固定在彈簧片3上。支撐桿4穿過彈簧片兩端的小孔，固定在保護(hù)支架I和隔離板9上。
[0027]參考光柵5的兩端分別固定在保護(hù)支架I和隔離板9上，不會(huì)產(chǎn)生形變，其反射波中心波長(zhǎng)只會(huì)隨著溫度變化而改變，用以消除溫度參量對(duì)測(cè)量光纖光柵反射波譜的影響。壓力控制裝置10是一對(duì)在支撐桿4上的固定裝置，通過改變這對(duì)固定裝置的位置，可以改變彈簧片的受力情況，從而實(shí)現(xiàn)間接地對(duì)測(cè)量位置施力的效果，以更好的模擬中醫(yī)診脈的過程。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明的脈搏測(cè)量結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分，即寸口、關(guān)上和尺中，分別對(duì)應(yīng)人體腕部的寸關(guān)尺三個(gè)部位。本測(cè)試頭通過三個(gè)結(jié)構(gòu)分別代替人手的食指、中指和無名指，對(duì)脈搏波進(jìn)行測(cè)量。
[0029]【具體實(shí)施方式】舉例描述如下:
[0030]測(cè)量時(shí)，先將人手右前臂至于固定底座下，然后將脈搏傳感測(cè)試頭置于人手腕部，將三個(gè)測(cè)試頭分別置于橈動(dòng)脈處，待裝置穩(wěn)定后，從光柵光纖處輸出反射波。
[0031]本發(fā)明基于彈簧片、支撐桿和光纖光柵組成的結(jié)構(gòu)，將彈簧片受到的脈搏震動(dòng)的力轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈻派陷S向形變。當(dāng)彈簧片受到脈搏波上下震動(dòng)的力的作用時(shí)，彈簧片受到支撐桿的限制，將帶動(dòng)固定在彈簧片上的光纖光柵在水平方向被拉伸，即產(chǎn)生軸向形變，導(dǎo)致光纖中發(fā)射波中心波長(zhǎng)發(fā)生偏移。
[0032]將封裝好的光纖測(cè)試頭置于人體右臂手腕，彈簧片緊挨手腕處脈位。脈搏跳動(dòng)產(chǎn)生的力通過上述的結(jié)構(gòu)之后，導(dǎo)致光纖光柵產(chǎn)生形變。光纖光柵的形變導(dǎo)致其反射光信號(hào)的中心波長(zhǎng)發(fā)生偏移。光纖光柵的反射光經(jīng)耦合器入射到波長(zhǎng)解調(diào)部分，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理得到反射波中心波長(zhǎng)的數(shù)值。反射波中心波長(zhǎng)的數(shù)值體現(xiàn)了人體脈搏波的變化。對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、分離等處理，即可得到脈搏波的波形圖。本發(fā)明中設(shè)計(jì)出了 1X3的傳感器列，通過傳感器列來對(duì)寸、關(guān)、尺三處脈位脈搏信號(hào)進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。
[0033]在測(cè)量的過程中，通過調(diào)節(jié)壓力控制裝置的位置，分別對(duì)寸口、關(guān)上和尺中三個(gè)部位施加不同的力，來模擬中醫(yī)脈診過程。
[0034]本發(fā)明中的光纖采用單模光纖，光纖前端接中心波長(zhǎng)為1550nm的寬帶光源。光纖后端接到解調(diào)儀上對(duì)反射波的中心波長(zhǎng)進(jìn)行解調(diào)。通過對(duì)解調(diào)到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、分離等處理，即可得到脈搏波的波形圖。
[0035]本發(fā)明在測(cè)量時(shí)，將手腕脈位處至于彈簧片下，彈簧片不僅能提高測(cè)量的舒適度，并且由于彈簧片的受力范圍廣，對(duì)穴位精確對(duì)準(zhǔn)的要求不高，便于操作。
[0036]本發(fā)明采用光纖光柵作為脈搏信號(hào)測(cè)量傳感器件，利用彈簧片結(jié)構(gòu)將反射波中心波長(zhǎng)與脈搏波之間建立起線性關(guān)系，通過將光纖光柵的反射波長(zhǎng)作為測(cè)量對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波的測(cè)量。光纖光柵的中心反射波長(zhǎng)受溫度和形變兩個(gè)變量的影響，所以在本發(fā)明中，設(shè)置了參考光纖，來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的補(bǔ)償。
[0037]盡管上面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖光柵脈搏測(cè)試頭，其特征在于，包括測(cè)量光纖光柵(6)、彈簧片(3)和支撐桿(4)構(gòu)成的彈簧片結(jié)構(gòu)，支撐桿(4)穿過彈簧片(3)兩端的小孔，固定在保護(hù)支架(I)和隔離板(9)上；彈簧片(3)受到的脈搏波垂直方向震動(dòng)的力作用被支撐桿(4)進(jìn)行限位，彈簧片(3)帶動(dòng)固定在彈簧片(I)上的測(cè)量光纖光柵(6)在水平方向被拉伸，產(chǎn)生軸向形變；產(chǎn)生形變的測(cè)量光纖光柵￠)中的反射波中心波長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生偏移；測(cè)量光纖光柵(6)被固定在保護(hù)支架(I)上，光纖前端(7)接入射光源，光纖后端(8)接光纖解調(diào)儀；測(cè)量光纖光柵(6)的光纖前端(7)、光纖后端(8)這兩端固定在彈簧片(3)上。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵脈搏測(cè)試頭，其特征在于，該結(jié)構(gòu)還包括參考光柵(5)，所述參考光柵(5)的兩端分別固定在保護(hù)支架(I)和隔離板(9)上，不產(chǎn)生形變；壓力控制裝置(10)為設(shè)置在支撐桿(4)上的一對(duì)固定裝置。
3.—種新型三路光學(xué)脈搏測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括用于寸口位置測(cè)量的光纖光柵脈搏測(cè)試頭部分、用于關(guān)上位置測(cè)量的光纖光柵脈搏測(cè)試頭部分以及用于尺中位置測(cè)量的光纖光柵脈搏測(cè)試頭部分；這三部分設(shè)置于支撐板(11)和底座(2)構(gòu)成的空間內(nèi)；所述光纖光柵脈搏測(cè)試頭，包括測(cè)量光纖光柵(6)、彈簧片(3)和支撐桿(4)構(gòu)成的彈簧片結(jié)構(gòu)，支撐桿(4)穿過彈簧片(3)兩端的小孔，固定在保護(hù)支架(I)和隔離板(9)上；彈簧片(3)受到的脈搏波垂直方向震動(dòng)的力作用被支撐桿(4)進(jìn)行限位，彈簧片(3)帶動(dòng)固定在彈簧片(I)上的測(cè)量光纖光柵(6)在水平方向被拉伸，產(chǎn)生軸向形變；產(chǎn)生形變的測(cè)量光纖光柵(6)中的反射波中心波長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生偏移；測(cè)量光纖光柵(6)被固定在保護(hù)支架(I)上，光纖前端(7)接入射光源，光纖后端(8)接光纖解調(diào)儀；測(cè)量光纖光柵(6)的光纖前端(7)、光纖后端(8)這兩端固定在彈簧片(3)上。
4.如權(quán)利要求3所述的新型三路光學(xué)脈搏測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括參考光柵(5)，所述參考光柵(5)的兩端分別固定在保護(hù)支架(I)和隔離板(9)上，不產(chǎn)生形變；壓力控制裝置(10)為設(shè)置在支撐桿(4)上的一對(duì)固定裝置。
5.一種新型三路光學(xué)脈搏測(cè)試方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 利用彈簧片結(jié)構(gòu)將光纖光柵反射波的中心波長(zhǎng)與脈搏波之間建立起線性關(guān)系，通過將測(cè)量光纖光柵(6)的反射波長(zhǎng)作為測(cè)量對(duì)象； 脈搏跳動(dòng)產(chǎn)生的力通過彈簧片結(jié)構(gòu)之后，導(dǎo)致測(cè)量光纖光柵(6)產(chǎn)生形變；測(cè)量光纖光柵(6)的形變導(dǎo)致其反射光信號(hào)的中心波長(zhǎng)發(fā)生偏移；測(cè)量光纖光柵(6)的反射光經(jīng)親合器入射到波長(zhǎng)解調(diào)部分，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理得到反射波中心波長(zhǎng)的數(shù)值；反射波中心波長(zhǎng)的數(shù)值體現(xiàn)了人體脈搏波的變化；對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、分離等處理，得到脈搏波的波形圖。
6.如權(quán)利要求5所述的新型三路光學(xué)脈搏測(cè)試方法，其特征在于，該方法還包括設(shè)置參考光纖(5)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的補(bǔ)償?shù)牟襟E。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖光柵脈搏測(cè)試頭、新型三路光學(xué)脈搏測(cè)試系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括用于寸口位置測(cè)量的光纖光柵脈搏測(cè)試頭部分、用于關(guān)上位置測(cè)量的光纖光柵脈搏測(cè)試頭部分以及用于尺中位置測(cè)量的光纖光柵脈搏測(cè)試頭部分；這三部分設(shè)置于支撐板(11)和底座(2)構(gòu)成的空間內(nèi)；并且，利用彈簧片結(jié)構(gòu)將光纖光柵反射波的中心波長(zhǎng)與脈搏波之間建立起線性關(guān)系，通過將測(cè)量光纖光柵(6)的反射波長(zhǎng)作為測(cè)量對(duì)象。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用光學(xué)方法同時(shí)提取寸關(guān)尺三處的脈搏信號(hào)，測(cè)量裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；并且，是一種針對(duì)電學(xué)測(cè)量方法存在的固有缺點(diǎn)而提出的具有較高可靠性、精確性的光學(xué)測(cè)量方法。
【IPC分類】A61B5-02
【公開號(hào)】CN104856656
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510284422
【發(fā)明人】賈大功, 陳靜, 張紅霞, 明東, 劉鐵根, 張以謨
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日