专利名称：反射式光纤呼吸传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医学信号检测装置，特别是一种检测呼吸压的反射式光纤呼吸传感器。
目前用于呼吸压检测的传感器有三类，第一类采用热敏传感器探测呼吸气流，取得与呼吸过程相关的电信号；第二类采用电极探测呼吸过程中胸腔阻抗变化，取得相关电信号；第三类采用系在胸腹外围的弹性传感元件，检测与呼吸过程中胸腹容积变化相关的位移信号。在实际应用中，上述方式都存在不足之处。在第一类装置中，信号容易受环境温度影响，第二类装置无法识别由于上呼吸道阻塞造成的无效呼吸，第三类装置是间接测量呼吸压，信号易受环境的电磁等干扰，同时对有效信号检测灵敏度偏低。上述情况在文献CN2260574Y中有记载。
本发明的目的在于提供一种采用光纤传感技术，直接在呼吸道出口附近对呼吸气流形成的压力变化区进行压力测量，灵敏度高，抗电磁干扰能力强，使用方便，能直接检测呼吸压变化全过程的反射式光纤呼吸传感器。
实现本发明目的的技术解决方案为一种反射式光纤呼吸传感器，包括壳体、锥形口，锥形口通过衬套与壳体连接，壳体内设有Y形光纤束，光纤束的二个分支位于壳体下端，并分别与发光管和光敏管藕合，光纤束的合并端位于壳体内的上端，其特征在于在衬套内的上端，设置反射式敏感膜，敏感膜与光纤束的合并端之间设有间隙。
本发明的原理为以“Y”型光纤束合并端作为光纤探头，其与敏感膜间保持一小间隙，两个分支端分别与发光管和光敏管耦合。由发光管发出的光经一束光纤传导照射到敏感膜上，被敏感膜反射后再由另一束光纤传送到光敏管。当敏感膜受力变形时，其与光纤探头间的间隙会随之而改变，从而引起反射光强相应改变。上述光强度与敏感膜变形位移之间有一条实验关系曲线，该曲线包括上升沿和下降沿两部分。上升沿比较陡直，且中段有较好的线性；下降沿比较平缓。本发明采用曲线上升沿中段作为传感器的工作区间，使其具有很高的灵敏度和良好的线性度。通过变换电路将光敏管接收的光强度值转换成与其成线性关系电压值输出，从而实现压力的电测量。
本发明与现有技术相比，其显著优点是1通过光纤传感器，实现了呼吸压的电测量，使用方便；2、灵敏度高，适用于微压测量；3、结构简单，抗电磁干扰性好。
图1是本发明的反射式光纤呼吸传感器的一种结构示意图。
图2是本发明的反射式光纤呼吸传感器的光强与位移实验关系曲线图。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例。结合图1、图2，本发明的反射式光纤呼吸传感器，采用了直径50μm的多模光纤，“Y”型光纤束(1)合并端直径2.5mm，光纤束总长30mm。两个分支端分别与GaAs红外发光二极管(3)和硅光敏二极管(4)耦合。采用厚25μm的镀铝聚四氟乙烯薄膜做敏感膜(2)。发光管(3)发出的光经一束光纤传导照射到敏感膜(2)上，被敏感膜反射后再由另一束光纤传送到光敏管(4)。当敏感膜受力变形时，其与光纤探头间的间隙(10)会随之而改变，从而引起反射光强相应改变敏感膜与光纤探头之间间隙精确定位，控制在0.3±0.05mm。上述光强度与敏感膜变形位移间有一条实验关系曲线，本发明采用曲线上升沿(9)中段作为传感器的工作区间。发光管串联一只500Ω的限流电阻，光敏管串联一只5KΩ的取样电阻。从取样电阻上就可得到与敏感膜变形位移近似成线性关系的电压信号，从而实现压力的电测量。“Y”型光纤传感器中，敏感膜是重要部件。选择不同材料做敏感膜，对传感器灵敏度有着重要影响。敏感膜材料一方面要求有很好的力学特性，主要是合适的弹性系数或顺应性；另一方面是要具有尽可能高的光反射率。以往的“Y”型光纤传感器一般采用金属薄片做敏感膜，可实现较大压力的测量。由于金属薄片弹性系数较大或顺应性较小，因此其灵敏度比较低，用于微小压力检测不够理想。本发明采用镀铝聚四氟乙烯(厚25μm)做敏感膜材料。聚四氟乙烯薄膜具有良好的顺应性，在其表面镀上铝膜，又使其具有了很高的光反射率。选用镀铝聚四氟乙烯薄膜做传感器的敏感膜，从另一途径提高了传感器的灵敏度，解决了这类传感器灵敏度不够高的问题。
为避免膜片与光纤束端面之间空腔内的空气压力变化引入误差，须使之与大气相通。以往的“Y”型光纤传感器在结构设计上是将通气孔设置在光纤束的空隙间，制作难度很大。本发明将通气孔(6)与“Y”型光纤束(1)分离设置，大大降低了传感器的制作难度。通气孔直径1mm，整个装置封装在直径16mm，长40mm的铝制圆柱形壳体(8)内，通过一条五芯电缆可直接与生理信号处理仪、生理信号描计议相匹配，无须另加适配器，使用方便转换电路(5)与发光管(3)、光敏管(4)连为一体，设置在壳体内的底部，使结构十紧凑。
权利要求
1.一种反射式光纤呼吸传感器，包括壳体[8]、锥形口[7]，锥形口[7]通过衬套[9]与壳体[8]连接，壳体内设有Y形光纤束[1]，光纤束的二个分支位于壳体下端，并分别与发光管[3]和光敏管[4]藕合，光纤束的合并端位于壳体内的上端，其特征在于在衬套[9]内的上端，设置反射式敏感膜[2]，敏感膜与光纤束的合并端之间设有间隙[10]。
2.根据权利要求1所述的反射式光纤呼吸传感器，其特征在于敏感膜采用镀铝聚四氟乙烯制成。
3.根据权利要求1或2所述的反射式光纤呼吸传感器，其特征在于反射膜的厚度为20--30微米。
4.根据权利要求1或2所述的反射式光纤呼吸传感器，其特征在于通气孔[6]设置于偏离光纤束一侧的壳体内的上端。
5.根据权利要求1或2所述的的反射式光纤呼吸传感器，其特征在于变换电路[5]设置于壳体内的下端，和光敏管、发光管连为一体。
6.根据权利要求1所述的的反射式光纤呼吸传感器，其特征在于间隙[10]为0.3+0.05mm。
全文摘要
本发明涉及一种检测呼吸压的反射式光纤呼吸传感器。它包括壳体、锥形口,锥形口通过衬套与壳体连接,壳体内设有Y形光纤束,光纤束的二个分支位于壳体下端,并分别与发光管和光敏管耦合,光纤束的合并端位于壳体内的上端,其特征在于:在衬套内的上端,设置反射式敏感膜,敏感膜与光纤束的合并端之间设有间隙。本发明实现了呼吸压的电测量,使用方便,灵敏度高,适用于微压测量,结构简单,抗电磁干扰性好。
文档编号A61B5/08GK1306799SQ00112060
公开日2001年8月8日 申请日期2000年1月28日 优先权日2000年1月28日
发明者骆晓森, 陈进贵, 刘建刚, 段平 申请人:中国人民解放军第二军医大学南京军医学院