基于光纤光栅的泪道测压传感器的制作方法

本实用新型涉及泪道测压装置，具体地指一种基于光纤光栅的泪道测压传感器。

背景技术：

泪道阻塞性疾病(Lacrimal Duct Obstruction Diseases,LDOD)包括泪道不同部位的器质性阻塞、慢性泪囊炎及功能性溢泪，是危害人类健康的常见眼部疾病。我国LDOD人群患病率约4.47％。LDOD不仅影响眼部舒适及生活质量，其中慢性泪囊炎还可继发角膜炎、急性泪囊炎、眼眶蜂窝织炎等并发症，同时也是白内障，青光眼等内眼手术的禁忌症。关于LDOD的发病机制，目前较为公认的是炎症机制，其认为：眼部炎症下行或鼻部炎症上行，使泪道粘膜充血水肿，导致泪道暂时性阻塞；而反复的炎症使泪道粘膜及粘膜下组织结构发生不可逆性纤维化改变，进而导致该段泪道的永久性闭塞或功能丧失。

但临床上还有很多现象不能用现有机制解释：“功能性溢泪”患者泪道冲洗通畅、粘膜无炎症改变且影像学检查亦未见狭窄及阻塞征象，但患者却有明显的溢泪症状；部分鼻泪管阻塞患者在“成功的DCR手术”后，吻合口开放、泪道冲洗通畅，却仍有溢泪表现。对这部分患者行磁共振泪道造影发现，相对于术后无溢泪的患者，他们的吻合口液体流出减少，推测可能和功能性溢泪患者类似，泪道虽然通畅，但不能正常排泪。面瘫患者的泪道是通畅的，却因为肌肉收缩功能的下降泪液排入泪道明显减少。上述临床现象均提示：正常的泪道排泪机制对于泪道的功能至关重要，其功能受损在LDOD发病机制中起重要作用。

目前，人们对于泪道排泪动力模式还知之甚少，Kamel等人在泪道探针末端连接一个多道生理记录仪，然后将探针插入泪囊，测量结果显示：正常人眨眼时泪囊内为负压，而LDOD患者眨眼时泪囊内为正压，但泪道内其他部位的压力变化我们仍不知道。因此，设计一种泪道测压传感器能实时测量泪道不同部位的压力，从而分析泪液排泪动力，不仅有利于泪道疾病机制的研究，并有望成为临床诊断的辅助手段。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要提供一种基于光纤光栅的泪道测压传感器，该泪道测压传感器可以实时动态监测瞬目时泪道内多点压力的变化，可同时得到几个测量目标的信息，实现准分布式测量。

为实现上述目的，本实用新型所设计的基于光纤光栅的泪道测压传感器，包括封装套管、穿设在封装套管内的光纤，其特殊之处在于：所述光纤沿其长度方向间隔设置有若干个光栅，所述光栅所在区域的光纤上套设有呈圆筒状的硬质基体，所述硬质基体的侧壁上设置有用于露出光栅的第一开口，所述硬质基体的外周设置有用于感应光栅形变压力的柔性膜，所述封装套管上设置有用于露出柔性膜的第二开口，所述第一开口与第二开口的开口位置相对应。这样，可以利用光栅局部硬质基体和柔性膜的包装排除因局部肌肉收缩导致的光栅形变，灵敏度高、响应速度快、稳定性好。

进一步地，所述光栅的数量为六个，六个所述光栅的设置部位依次与人体泪道腔内的泪点、泪小管、泪囊上部、泪囊下部、鼻泪管上部、鼻泪管下部相对应。

进一步地，所述封装套管为由硅胶材料制备而成的管状构件。

进一步地，所述封装套管的轴向两端均为封闭端。

进一步地，所述封装套管的直径为280～320um。

进一步地，所述光纤的直径为50um。

再进一步地，所述硬质基体为由金属材料制备而成的硬质构件。

更进一步地，所述硬质基体的轴向长度大于柔性膜的轴向长度，且硬质基体的轴向两端穿出柔性膜的轴向两端。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

其一，本实用新型的局部点的压力改变靠光栅形变引起的反射波长变化体现，在光栅所在区域的光纤上封装露出光栅的硬质基体，可以避免除压力外因光纤本身弯曲导致的光栅形变，而光栅表面耦合柔性膜，硬质基体提供局部变形基准，柔性膜感受压力变化产生变形，光纤接收并传出变形信号，进而信号处理获得压力。

其二，本实用新型在光纤外封装硅胶套管将光栅的传感单元平顺而又柔软地串连起来，封装套管末端为盲端，在每一个光栅的传感单元处有开口将柔性膜露向泪道管腔，这样既不影响压力检测，又可使柔性膜的里表面承受套管里面的恒定压力。

其三，本实用新型的光栅所处环境的压力发生变化时，光栅周期发生改变，从而使光栅反射出的光波波长变化，通过测量反射波长的变化，实现该处压力的测量，灵敏度高、响应速度快、稳定性好，并且尺寸小(光纤直径为50um)、重量轻、柔韧度好、能和各种材料耦合，在一根光纤上串连多个光栅，可同时得到几个测量目标的信息，实现准分布式测量。

附图说明

图1为一种基于光纤光栅的泪道测压传感器的结构示意图；

图2为图1所示基于光纤光栅的泪道测压传感器在使用状态时的结构示意图；

图3为图2中光纤置入泪道腔内的放大结构示意图；

图中，封装套管1、光纤2、光栅3、硬质基体4、第一开口5、柔性膜6、第二开口7、光学光纤8、光纤耦合器9、宽带光源10、光纤滤波器11、高分辨小型光谱仪12。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

图中所示的一种基于光纤光栅的泪道测压传感器，包括封装套管1、穿设在封装套管1内的光纤2，光纤2的直径为50um。光纤2沿其长度方向间隔设置有若干个光栅3，光栅3所在区域的光纤2上套设有呈圆筒状的硬质基体4，硬质基体4为由金属材料制备而成的硬质构件，硬质基体4的轴向长度大于柔性膜6的轴向长度，且硬质基体4的轴向两端穿出柔性膜6的轴向两端。硬质基体4的侧壁上设置有用于露出光栅3的第一开口5，硬质基体4的外周设置有用于感应光栅3形变压力的柔性膜6，封装套管1上设置有用于露出柔性膜6的第二开口7，第一开口5与第二开口7的开口位置相对应。光栅3的数量为六个，六个光栅3的设置部位依次与人体泪道腔内的泪点、泪小管、泪囊上部、泪囊下部、鼻泪管上部、鼻泪管下部六个部位相对应。封装套管1为由硅胶材料制备而成的管状构件，它的直径为280～320um，且其轴向两端均为封闭端。

本实用新型的工作原理：泪道各个局部点的压力改变靠光栅形变引起的反射波长变化体现，光栅所在区域的光纤上封装露出光栅的硬质基体，可以避免因光纤本身弯曲导致的光栅形变，而光栅表面耦合柔性膜，硬质基体提供局部变形基准，柔性膜感受压力变化产生变形，光纤接收并传出变形信号，进而信号处理获得压力。在光纤外封装硅胶套管将光栅的传感单元平顺而又柔软地串连起来，封装套管末端为盲端，在每一个光栅的传感单元处有开口将柔性膜露向泪道管腔。这样，既不影响压力检测，又可使柔性膜的里表面承受套管里面的恒定压力。

本实用新型基于光纤光栅传感器高分辨率应变测量的原理，在泪道组织结构分析研究的基础上，结合有限元分析和测试实验，建立柔性膜形变与压力关系的数字模型。根据前数字模型的结果，选择合适的柔性膜，研究光栅与柔性膜之间的形变耦合规律和有限元模型，设计制作串连的光纤光栅阵列，采用铸模铸造的耦合工艺，利用微纳平台，设计制作金属硬质基体、柔性膜与封装套管的泪道测压传感器。

本实用新型的工作过程：将六个光栅3串连在光纤2上，每个光栅3区域的光纤2上从内至外依次套设硬质基体4和柔性膜6，整根光纤2外封装硅胶套管构成泪道测压传感器，将此传感器尾端光纤从泪点引出，经由光学光纤8与光纤耦合器9连接输入和输出光纤，分别输入宽带光源10，输出带光栅波长信息的反射光。当泪道内压力发生波动，柔性膜6随之形变，光纤光栅传感器阵列感应形变信息，其反射光波波长发生移位，经光纤耦合器9进入经由光纤滤波器11处理后输入高分辨小型光谱仪12中，从而得到各点柔性膜6形变数据，进一步根据形变与压力换算，得到泪道内各点压力变化值。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。