专利名称：基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种心血管检测与诊断装置，尤其是一种基于光纤光栅传感的心血管波 动图像监测与健康诊断装置。
背景技术：
心血管疾病是危害人类健康的严重疾病。它是造成死亡的主要原因之一。本病种类繁多， 病因复杂。心血管疾病如果发生在心脏中，便是大家熟悉的冠心病、心绞痛。随着动脉硬化 的加深，血管壁会进一步硬化，血管壁上的垃圾也会逐渐增加，加上此时体内的血液比较粘 稠，这样，在一定条件下，就有可能会造成血管里的一段被堵死，血液不能正常通过，这就 是血栓。发生在脑血管里，叫脑血栓；发生在心脏里，叫心肌梗塞。心肌梗塞会造成心肌坏 死，坏死的心肌将永久丧失其功能，无法再生。据世界心脏联盟统计，在全世界范围内，每 死亡3人，就有1人死因是心血管病症。材料显示，80%死于心血管疾病的人来自于中低收 入的国家和地区，心血管疾病的死亡率仍远远高于包括癌症、艾滋病在内的其它疾病，它的 危害已经逐渐升至为烕胁人类健康的"第一杀手"。预计2020年，心肌梗死将从目前死因的第 五位上升至第一位，全球心血管病死亡率将增加50%，高达2500万人，其中1900万发生在 发展中国家。我国心血管病的患病率、发病率、死亡率三十年来持续上升。近年统计心脑血 管病死亡在人口总死亡中约40%，每年全国死于心脑血管病者约有200万人，死亡率约为 200/10万，高于美、力B、法、日、瑞典、瑞士等国。我国已是心血管病高发国，迫切需要加 强预防、保健。因此对心血管病的检测、监测至关重要，目前市面上很多电子种类的心血管 检测仪器，但由于心血管采集的动态信号弱，信号复杂，传感器测试精度和抗干扰技术难以 达到，系统误差增大，目前实际应用的效果并不是很好。 发明内容
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种采用均布的阵列式光纤光栅 传感器，可直观、实时监测分析心血管的波动动态变化和预测病变发生部位，对人的全身进 行测量的基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置。
为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案
一种基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置，其包括腕部测量单元、 头部测量单元和胸部测量单元，腕部测量单元、头部测量单元和胸部测量单元内均设有若干 个裸光纤光栅传感器，腕部测量单元、头部测量单元和胸部测量单元内的裸光纤光栅传感器 均通过光纤与光纤光栅解调仪器连接，光纤光栅解调仪器与数据处理装置连接。所述腕部测量单元包括矩形麻布片，矩形麻布片上通过硅胶均匀封装有若干裸光纤光栅 传感器，矩形麻布片的两端分别设有粘结搭扣，矩形麻布片可缠绕在手腕、脚腕来测试四肢 脉搏波波形和压力。
所述头部测量单元包括支架，支架上通过硅胶封装有若干裸光纤光栅，使用时，直接将 支架戴在头上，测点主要分布在两耳旁血管和后脑血管，来进行脑血管波动波形和压力测量 的。
所述胸部测量单元包括绷带，绷带上通过硅胶封装有若干纵横交错的裸光纤光栅，若干 纵横交错的裸光纤光栅组成光纤光栅传感带，绷带可选择麻布等一些质地坚硬且有弹性的材 料制作。使用时，将带光纤光栅传感带的绷带覆盖围绕在胸部，来测量心脏及心脏周围血管 的波动波形，心尖血压，动脉系统不同部位的脉搏波波形。
本实用新型中的光纤光栅解调仪器与数据处理装置均为现有设备，在此不再赘述。
本实用新型采用均布的阵列式光纤光栅传感器，利用该传感器的质轻、径细、柔韧易弯 曲、强抗电磁干扰、易于大规模组网等优点，采集心血管的波动信号，并抓取波动信号的特 征量转换为心血管动态图像，进一步进行图像处理与识别，可直观、实时监测分析心血管的 波动动态变化和预测病变发生部位，可对人的全身进行测量，达到心血管的监测和诊断。
本实用新型利用光栅的网络化和复用，系统可以测量多组、多个传感器的信号，将上述 测量的波形以幅值大小为尺度，进行插值和转换成数据图像，获得四肢、脑部、胸部的波动 动态云彩图和变化场。根据心血管图像的变化，提取图像的特征，进行图像的微分运算、图 像相关运算、图像的空间三维成像(以时间、空间、波动幅值为三维坐标)、图像轮廓提取与 识别、数据图像的干扰补偿运算后，可提取医学上需要的心血管参数，主要有可实时显示 心脏、四肢、脑部血管的动态压力图像；通过脉搏转换图像，直观形象地观察心脏早博、心 率不齐等现象；可定量观测、检测出人体的头部、四肢及动脉血管弹性、血液粘度、血流速 度。
图l是本实用新型结构示意图； 图2是传感器阵列网络模拟图； 图3是图2的测试的波动图像云图模拟；
其中l.腕部测量单元，2.粘结搭扣，3.光纤，4.头部测量单元，5.胸部测量单元，6.心血 管波动模拟区。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1中，腕部测量单元1、头部测量单元4和胸部测量单元5内均设有若干个裸光纤光栅传感器，腕部测量单元l、头部测量单元4和胸部测量单元5内的裸光纤光栅传感器均通 过光纤3与光纤光栅解调仪器连接，光纤光栅解调仪器与数据处理装置连接。
腕部测量单元1包括矩形麻布片，矩形麻布片上通过硅胶均匀封装有若干裸光纤光栅传 感器，矩形麻布片的两端分别设有粘结搭扣2，矩形麻布片可缠绕在手腕、脚腕来测试四肢 脉搏波波形和压力。
头部测量单元4包括支架，支架上通过硅胶封装有若干裸光纤光栅，使用时，直接将支 架戴在头上，测点主要分布在两耳旁血管和后脑血管，来进行脑血管波动波形和压力测量。
胸部测量单元5包括绷带，绷带上通过硅胶封装有若干纵横交错的裸光纤光栅，若干纵 横交错的裸光纤光栅组成光纤光栅传感带，绷带可选择麻布等一些质地坚硬且有弹性的材料 制作。使用时，将带光纤光栅传感带的绷带覆盖围绕在胸部，来测量心脏及心脏周围血管的 波动波形，心尖血压，动脉系统不同部位的脉搏波波形。
如图2、图3所示，本实用新型利用光栅的网络化和复用，系统可以测量多组、多个传 感器的信号，将上述心血管波动模拟区6测量的波形以幅值大小为尺度，进行插值和转换成 数据图像，获得四肢、脑部、胸部的波动动态云彩图和变化场。根据心血管图像的变化，提 取图像的特征，进行图像的微分运算、图像相关运算、图像的空间三维成像(以时间、空间、 波动幅值为三维坐标)、图像轮廓提取与识别、数据图像的干扰补偿运算后，可提取医学上需 要的心血管参数，主要有可实时显示心脏、四肢、脑部血管的动态压力图像；通过脉搏转 换图像，直观形象地观察心脏早博、心率不齐等现象；可定量观测、检测出人体的头部、四
肢及动脉血管弹性、血液粘度、血流速度。
权利要求1.一种基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置，其特征在于其包括腕部测量单元、头部测量单元和胸部测量单元，腕部测量单元、头部测量单元和胸部测量单元内均设有若干个裸光纤光栅传感器，腕部测量单元、头部测量单元和胸部测量单元内的裸光纤光栅传感器均通过光纤与光纤光栅解调仪器连接，光纤光栅解调仪器与数据处理装置连接。
2. 根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置，其 特征在于所述腕部测量单元包括矩形麻布片，矩形麻布片上通过硅胶均匀封装有若干裸光 纤光栅传感器，矩形麻布片的两端分别设有粘结搭扣。
3. 根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置，其 特征在于所述头部测量单元包括支架，支架上通过硅胶封装有若干裸光纤光栅。
4. 根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置，其 特征在于所述胸部测量单元包括绷带，绷带上通过硅胶封装有若干纵横交错的裸光纤光栅， 若干纵横交错的裸光纤光栅组成光纤光栅传感带。
专利摘要本实用新型涉及一种基于光纤光栅传感的心血管波动图像监测与健康诊断装置，包括腕部测量单元、头部测量单元和胸部测量单元，前述三者内均设有若干个裸光纤光栅传感器，腕部测量单元、头部测量单元和胸部测量单元内的裸光纤光栅传感器均通过光纤与光纤光栅解调仪器连接，光纤光栅解调仪器与数据处理装置连接。本实用新型采用均布的阵列式光纤光栅传感器，利用该传感器的质轻、径细、柔韧易弯曲、强抗电磁干扰、易于大规模组网等优点，采集心血管的波动信号，并抓取波动信号的特征量转换为心血管动态图像，进一步进行图像处理与识别，可直观、实时监测分析心血管的波动动态变化和预测病变发生部位，对人的全身进行测量，达到心血管的监测和诊断。
文档编号A61B5/024GK201389015SQ20092002048
公开日2010年1月27日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者李术才, 李树忱, 奇 蒋 申请人:山东大学