[发明专利]一种生命体征监测装置和方法

说明书

本发明涉及一种生命体征监测装置和方法，属于生命体征监测技术领域，解决了现有技术中的问题。该装置包括：脉冲光源用于生成第一光脉冲信号；光纤环形腔，第一光脉冲信号在光纤环形腔中多次环行，并不断衰减，通过在光纤环形腔的第一光纤部分下方铺设纤维网格结构构成微弯光纤传感器，BCG信号作用在微弯光纤传感器使光纤环形腔输出的第二光脉冲信号的衰落时间发生变化；光电探测器用于将第二光脉冲信号转换为电信号；数字信号处理电路用于根据电信号计算出光纤环形腔的衰落时间以获取BCG信号，进而获得生命体征信息。本发明通过测量光纤环形腔的衰落时间获得微弯光纤的光传输损耗信息，进而获得BCG信号，可抑制光源光功率波动导致的测量误差。

技术领域

本发明涉及生命体征监测技术领域，尤其涉及一种生命体征监测装置和方法。

背景技术

生命四大体征包括呼吸、脉搏、体温和血压，是标志生命活动存在与质量的重要征象，是评估身体的重要项目之一。目前生命体征传感技术有光电容积脉搏波描记法(PhotoPlethysmo Graphy，PPG)、心电图(Electrocardiography，ECG)和心冲击图(Ballistocardiogram，BCG)等。PPG和ECG信号的监测大多采用皮肤接触式，BCG信号的监测大多采用非皮肤接触式。BCG是心脏搏动和动脉血流动导致的人体表面对外压力的微弱变化，是由心脏的机械活动引起的身体的运动，其规律与心脏周期同步，反映了心血管系统的信息。

感知BCG信号的方法主要有基于压电薄膜感知和基于光纤感知。对于压电薄膜BCG传感器，它易受外界环境干扰，不易实现。对于光纤BCG传感器，具有灵敏度高、舒适性好和抗电磁干扰等优点。目前已报道的光纤BCG传感器有基于光纤光栅的BCG传感器、基于光纤干涉仪的BCG传感器和基于微弯光纤的BCG传感器。对于基于光纤光栅的BCG传感器，它受限于波长解调设备，不仅体积较大，而且价格昂贵；对于基于光纤干涉仪的BCG传感器，它受限于环境噪声引起参考臂相位漂移；对于基于微弯光纤的BCG传感器，它具有结构简单、成本低等优点，其结构如图1所示，当BCG信号作用在由光纤和网格结构组成的微弯光纤传感器上时，光电探测端的接收光强会随之变化，通过检测光强变化可获得BCG信号，进而获得生命体征信息，但是该系统中的光源光功率波动会引入测量误差。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种生命体征监测装置和方法，用以解决现有基于微弯光纤的生命体征监测系统中的光源光功率波动会引入测量误差等的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种生命体征监测装置，包括：脉冲光源，用于生成第一光脉冲信号；光纤环形腔，所述第一光脉冲信号在所述光纤环形腔中多次环行，并不断衰减，通过在所述光纤环形腔的第一光纤部分下方铺设纤维网格结构构成微弯光纤传感器，BCG信号作用在所述微弯光纤传感器使所述光纤环形腔输出的第二光脉冲信号的衰落时间发生变化；光电探测器，用于将所述第二光脉冲信号转换为电信号；数字信号处理电路，用于根据所述电信号计算出光纤环形腔的衰落时间以获取BCG信号，进而获得生命体征信息。

上述技术方案的有益效果如下：本发明通过测量光纤环形腔的衰落时间获取微弯光纤的光传输损耗信息，进而获得BCG信号，是一种时域测量技术，可抑制光源光功率波动导致的测量误差。由于BCG信号强度与光传输损耗成正比，所以可以根据光传输损耗获取BCG信号强度。

基于上述装置的进一步改进，所述光纤环形腔包括第一光纤耦合器、第二光纤耦合器和光纤环形腔的第二光纤部分，其中，所述第一光纤耦合器，用于将所述第一光脉冲信号输入所述光纤环形腔；所述第一光纤部分，与所述第一光纤耦合器的第一端和所述第二光纤耦合器的第一端连接；所述第二光纤部分，与所述第一光纤耦合器的第二端和所述第二光纤耦合器的第二端连接以构成封闭式的光纤环形腔；以及所述第二光纤耦合器，用于输出所述第二光脉冲信号。