[发明专利]光纤传感器以及监测微运动的方法

说明书

本发明提供用于检测微运动的光纤传感器。在各种实施例中，传感器包括一个环状结构，由一根连续多模光纤排列成基本上位于一个平面内的多个大小相等的环而形成。环状结构内的每个环与相邻环部分重叠且横向偏移。传感器进一步包括一个耦合于环状结构第一端部的光源、一个耦合于环状结构第二端部的接收器、以及一个或多个控制和处理模块。本发明还提供了制造和使用光纤传感器的方法。

引置条款

本说明书提及的所有出版物和专利申请是以引用的方式整体纳入本发明，如同每件单独的出版物或专利申请具体地和个别地通过引用而被纳入整体一样。

技术领域

本发明涉及光纤领域，更具体地，涉及改进的光纤传感器配置及其相关的制造及使用方法。

背景技术

随着互联网设备和数字医疗产业的到来，健康和健康监测已成为一个日益关注的领域。监控生命体征诸如心率、心冲击信号以及呼吸率，在医疗保健机构内外都是需要的。在医疗机构内，生命体征的跟踪：对于医疗服务提供者不在床边时确保患者安全、诊断疾病、监测病人的进展、规划病人的护理等可能是必不可少的。在医疗机构外部，跟踪生命体征及姿态使个人能将他们的健康状况量化和概念化，因此，帮助个人保持关注他们的健康和健康需要、明确进度、保持实现健康和健身目标所需的动力。

当前消费品市场上的生命体征追踪器相当纷扰，例如，当前心率监视器通常需要把监视器放在病人的胸腔周围。很多生命体征追踪器仅包括一种类型的传感器仅监测一种生命体征，诸如，例如心率。另外，在消费品市场很多生命体征监控器不太准确。在医疗机构内部，也有很多更精确的设备，但通常是很大的设备且放在病床边，需要连接到插座和用导线连接到患者。这些床头设备的附件会引起病人的焦虑，而且设备昂贵，不易携带，容易产生电磁干扰(EMI)。

在研究替代现有生命体征监控器设备方面，光纤传感器已经获得了越来越多的关注。光纤传感器具有化学惰性且抗EMI。进一步地，他们可以携带并集成到设备中，诸如床垫和垫子中。固定装置集成设备(Fixture-integrated devices)比起床边设备和可穿戴设备具有更多优势。例如，固定装置集成设备允许减少传感器、电子产品和电源之间的松散连接线或无线数据发射机。这种减少可以导致更高的可靠性、数据质量和安全性。

然而，光纤传感器发展至今，还没有被证明是传统监控系统的合适替代品。例如，题为“用于医疗监护的嵌入医用纺织品中的光纤传感器”一文，《IEEE传感器》期刊，2008年8(7)，第1215-1222页，作者格里耶等人建议将单模宏弯光纤传感器集成到测量呼吸速率的带子中。由于纤维轴宏观偏离直线，宏弯传感器通常会遇到显著的光损失，导致低灵敏度。这种传感器不可能探测到精确测量心率或心冲击信号所需的胸壁的细微活动。

在努力提高灵敏度方面，有人提出光纤传感器的替代方法。例如，美国专利第6,498,652号，瓦沙尼亚等人揭露了一种光纤监控器，其利用光学相位干涉法来监控患者生命体征。光学相位干涉法有一些限制。例如，它需要昂贵的相位调制器和相干光源，这增加了巨大的成本和复杂性且使得广泛商业化使用是不现实的。其它提议的设计努力平衡灵敏度、准确性及成本。因此，需要新型而有用的光纤传感器。

发明内容

本发明提供新型而有用的光纤传感器以及监测姿态和生命体征的相关系统和方法。这里提供的各种实施例克服了以前设计的光纤生命体征监测系统的一个或多个缺点。