[发明专利]基于光纤智能结构的新型人体健康监测系统

说明书

1技术领域

本发明所述的是一种新型人体健康监测系统，它是基于光纤智能结构的，涉及到光纤智能结构的设计和工艺等问题；同时涉及信号处理方法，主要是对光纤智能结构的受力信息进行信息处理，因为光纤智能结构的信息是承载有外部信息的，通过分析智能结构的光纤神经网络信息变化实现人体健康或康复快速检测。

2背景技术

随着社会经济的发展，人们对健康的重视程度也越来越高。尤其是对冠心病患者的早期预测与康复期的康复效果检测已引起了广泛重视。目前，已出现了一些康复检测或治疗仪，有的是专门针对某一疾病的，有的是全面进行检查诊断的。纵观这些仪器，大部分是通过血液或者穴位进行健康诊断的，从而做到康复检测或治疗。但是这些仪器多属于有损检测，往往对被检测者带来心理负担，技术实现上也受到限制。本发明提出了一种新型人体健康监测系统，不仅在实现上不受什么限制，而且检测方法也是与传统的完全不同，采用的是无损快速检测新技术。只需通过对被检测者自然站立双脚施力的检测诊断，可以快速判断给出被检测者的健康或康复状况

3发明内容

本发明要解决的第一个问题是设计光纤智能结构，该光纤智能结构的主要功能是传感外部信息，主要是患者的脚部施力大小与力空间分布信息；第二个问题是提供配套硬件电路用来进行信号处理；第三个问题是提供信号处理监控专用软件，通过该软件能够准确得出被诊断者得脚部施力大小与力空间分布信息，由此可快速判断给出被检测者的健康与康复状况。

为了达到上述的发明目的，本发明第一个技术方案为一种新型人体健康监测系统，该系统包括下列模块：

检测面，其中被检测患者双脚自然站立在监测系统的所述检测面上，通过检测被测者双脚施力的大小及其力空间位置分布情况，快速判断得出人体健康状况或康复的效果与程度；

脚部施力信号捕获单元，其中，所述脚部施力信号捕获单元基于光纤智能结构，当被检测者脚部对光纤智能结构产生作用时，光纤智能结构的输出信号能够反映两只脚施力平衡情况；具体包括8路光纤和集成化LCD光源阵列；

8路光纤，所述8路光纤正交排列埋入复合材料中，使其与复合材料完全耦合，所述8路光纤一方面进行传光，另一方面，当脚部对光纤智能结构状态有作用时，光强信号发生变化，此时所述8路光纤具有传感功能；如图1所示。

集成化LCD光源阵列，用于均匀照射所述8路光纤中的每单根光纤，使得能够根据光纤智能结构中多根光纤的输出信号来捕获人体双脚脚部的施力信号；

信号分析与处理单元，所述信号分析与处理单元包括无基极引线的光电三极管、信号放大处理模块、A/D转换模块、SCI串口通信模块和监控计算机，其中：

无基极引线的光电三极管，用于对信号进行光电处理；图2为所设计的光电转换电路。在外加电压VCC＝12V下，当光照射光电三极管时就有光电流i产生，光电流i的大小与光照强度有关，在微弱光照辐射下，光电流大小约为几十微安。此时选择电阻R1和R2的阻值大小要合适。若阻值太大，则电阻消耗太多电压，此时光电三极管集电极与发射极间电压太低，光电三极管不能正常工作；若R1和R2阻值太小，输出电压v不够大，这样不便测量数据。R1为可调电阻，调节其阻值可以使电路工作在最佳状态。

信号放大处理模块，其利用放大电路对光电探测器的输出信号进行放大；由于直接采用前面的光电转换电路输出的电压不够理想，需要进一步作放大处理；根据集成运放的特点及本放大系统参数要求，设计出如图3所示放大电路。

LM324：双列直插式封装四输入集成运算放大器，其工作电压±5V。

R5和R6为反馈支路，反馈类型为电压串联负反馈，加入负反馈，是为了使运放工作在线性区域，减小非线性失真，从而使系统的性能大大改善，达到设计目的。

R3为平衡电阻，取R3＝R4//(R5+R6)，用以减小输入失调电流。