[发明专利]生命体征光纤传感器系统及方法

权利要求书

1.一种检测生理参数的传感器，其特征在于，所述传感器包括：

多模光纤，包括内芯、包层以及外涂层，其中，所述内芯直径大于包层直径的50％，或者内芯直径最少是62.5μm；

LED光源，耦合于所述光纤的第一端；

LED驱动器，电耦合于所述LED光源且配置成能调节LED光源的功率；

接收器，耦合于所述光纤的第二端，所述接收器配置成能检测通过所述光纤的光的强度变化；

变形结构，由设置有开口的网眼形成的一个单网格层构成，其中开口的表面积介于网格层总表面面积的30％和60％之间，网格层是由交织的纤维形成；

其中所述光纤被布置在一个平面内，与变形结构的表面接触，因此向传感器上施加力导致光纤的第一部分弯曲进入网格层的一个开口内且光纤的第二部分则弯曲抵靠于所述网眼；这些力使多模光纤微弯且足以检测生命体征；

所述传感器中：

每根交织的纤维的直径是光纤总直径的25％以内；或者光纤包层直径为125μm且光纤总直径为250μm，每根交织的纤维的直径选定在180～240μm的范围内。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器检测和显示身体的生理参数，所述生理参数包括心冲击BCG波形、心率、呼吸速率、身体的心电图ECG波形、每一搏动的血压变化、心率变异性、压力水平中的一种或多种；所述网格层被配置成在光纤上均匀地分布所施加的力。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，光纤的总直径包括内芯、包层和外涂层的直径。

4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，向传感器上施加力后光纤弯曲量具体为：

其中，向光纤施加力ΔF_dist，使光纤产生变形量ΔX，E_y为杨氏模量，每根交织的纤维在x方向上的直径或宽度是d₁，每个网格开口的宽度为w，D_fiber是光纤总直径。

5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述交织的纤维包括聚合物织物；所述网格层的开口宽度是光纤总直径的100％～300％。

6.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述网格层的开口宽度是光纤总直径的130％～170％。

7.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光纤布置在平面内且具有光纤弯曲直径大于1.5cm的结构；所述光纤最少10米长；所述光纤的数值孔径小于或等于0.29。

8.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述LED光源是一个低功率LED，具有850nm或1310nm中心波长和165nm半峰全宽。

9.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光纤直接由光纤连接器耦合于LED光源和接收器而不需要单独的引导纤维。

10.如权利要求1所述的传感器,其特征在于，所述传感器进一步包括封闭和粘合到多模光纤和变形结构上的外罩，外罩被配置成围绕多模光纤和网格层的周围以均匀分布施加在传感器上的力；或者，所述传感器包括前盖和后盖；多模光纤以及单层网格二者一起夹持在前盖和后盖之间且共同形成一传感器片；

光源向传感器片内嵌入的多模光纤提供光辐射。

11.如权利要求10所述的传感器,其特征在于，所述外罩为柔性外罩；所述外罩由硅胶制成。

12.如权利要求1所述的传感器,其特征在于，所述传感器进一步包括放大器、模数转换器以及控制处理模块；放大器与接收器耦合，放大器放大信号后用模数转换器进行处理；光源、LED驱动器、接收器、放大器、模数转换器与控制处理模块连接；光强度的变化量是由控制处理模块处理和确定的。