用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物及制备方法。本发明专利技术将具有侧发光单元的若干侧发光光纤和具有侧感光单元的若干侧感光光纤与普通纱线通过编织方式形成光纤织物，侧发光光纤与侧感光光纤交替排列，侧发光光纤与侧感光光纤间具有由纱线构成的光隔离区，多个侧发光和侧感光单元在织物表面形成发光和感光阵列，实现红光和红外波段光容积脉搏波的采集与血氧饱和度的计算。本发明专利技术将聚合物光纤作为纱线编织到织物中，相比硅光纤，可提高织物柔韧性，而且聚合物光纤本质安全，不会折断伤人，提高使用的安全性。提高使用的安全性。提高使用的安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物及制备方法


[0001]本专利技术涉及脉搏、血氧饱和度传感器领域，尤其涉及一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物及制备方法。

技术介绍

[0002]人口老龄化、慢性病普遍化并年轻化等社会问题促使人们更加迫切地关注自身的健康情况，人们对远程医疗、居家健康监护等方面的需求不断增加，这为可穿戴健康医疗的发展培育了市场基础。穿戴式传感器便于实现人体信息的实时监测，成为大健康产业发展的基础和重要方向。
[0003]传统穿戴式传感器多作为服饰佩戴在人体或服装上，存在体积大、穿着不舒适等不足。要实现传感器真正的“可穿”，织物型传感器是必然选择，其便于与服装结合且穿着舒适。但是，目前商用的织物型传感器极度缺乏，相关技术亟待研究。光纤外形与纱线兼容，能够与织物完美的融合，光纤传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐汗液腐蚀等优点，在织物型传感器方面具有巨大的潜在价值。
[0004]脉搏和血氧饱和度是人体重要的体征参数，有助于评估心脏、心脑血管、血压、呼吸系统的健康情况。在光容积脉搏波和血氧饱和度检测方面，目前商用产品均采取半导体器件实现发光和感光，这些器件难于与织物结合。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述现有技术存在的不足，提出了一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物及制备方法。
[0006]本专利技术一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物，将具有侧发光单元的若干侧发光光纤和具有侧感光单元的若干侧感光光纤与普通纱线通过编织方式形成光纤织物，侧发光光纤与侧感光光纤交替排列，侧发光光纤与侧感光光纤间具有由纱线构成的光隔离区，多个侧发光和侧感光单元在织物表面形成发光和感光阵列，实现红光和红外波段光容积脉搏波的采集与血氧饱和度的计算。
[0007]光纤传感织物在经向上依次分为上普通织物区域、功能织物区域和下普通织物区域；功能织物区域在纬向上依次分为前光纤固定区、光纤浮长线区和后光纤固定区，光纤浮长线区沿经向方向依次排列3根发光光纤和2根感光光纤，最外侧为发光光纤，发光光纤与感光光纤交替排列，光纤间织入阻光纱线。
[0008]侧发光单元和侧感光单元从外形上分为微弯凸起结构和侧壁开槽结构，其中，微弯凸起结构通过热压、编织或刺绣方式实现，其中微弯凸起顶部研磨成平面；侧壁开槽结构通过压印、研磨、激光加工方式实现。
[0009]一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物的制备方法，其特征是，采用机织制备方法、针织制备方法或刺绣制备方法。
[0010]所述机织制备方法采用平纹、斜纹或缎纹的织物组织，侧发光光纤和侧感光光纤
作为纬纱，其它纱线无弹性，侧发光光纤的侧发光单元和侧感光光纤的侧感光单元，以浮长线方式浮在织物表面，侧发光光纤和侧感光光纤间加入直径大于光纤直径的非透明纱线构成光隔离区，用于光隔离的纱线包括加捻纱线和聚合物纤维。
[0011]所述针织制备方法采取经编衬纬的编织方式，采用编链、编链经平织物组织，侧发光光纤和侧感光光纤作为纬向衬垫纱线衬入针织织物中，用于光隔离的阻光纱线同样作为纬向衬垫纱线衬入，放置在侧发光光纤和侧感光光纤间，用于光隔离的纱线包括加捻纱线和聚合物纤维。
[0012]所述刺绣制备方法是在无弹性的织物上，侧发光光纤和侧感光光纤以刺绣方式缝入织物，每根光纤仅在织物正面形成一个微弯凸起，将这些微弯凸起以阵列方式排列，形成发光区域和感光区域，在发光区域和感光区域间有黑色不透光纱线刺绣而成的光隔离区。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：
[0014]本专利技术将聚合物光纤作为纱线编织到织物中，相比硅光纤，可提高织物柔韧性，而且聚合物光纤本质安全，不会折断伤人，提高使用的安全性。所研发的微弯凸起和侧壁开槽的光纤侧发光和侧感光结构具有较高的发光和感光效率，有助提高传感信号的信噪比，在使用少量光纤和较低光源功率的情况下，即可实现光容积脉搏波的有效采集。所采集的脉搏光信号沿光纤在织物中进行传输，即便传输路径较长也不会受到外界电磁辐射干扰。所制备的光纤织物具有很好的透气性和散热性，穿着热舒适性好，所选取的聚合物光纤具有生物相容性，长期与人体接触不会对皮肤造成刺激，具有较好的接触舒适性。光纤织物的制备采用现有纺织设备，工艺参数调整方便，有利于批量生产。
附图说明
[0015]图1是热压方式形成的微弯凸起结构；
[0016]图2是编织方式形成微弯凸起结构；
[0017]图3是刺绣方式形成微弯凸起结构；
[0018]图4是研磨削顶后的微弯凸起结构；
[0019]图5是压印方式形成侧壁开槽结构；
[0020]图6是研磨方式形成侧壁开槽结构；
[0021]图7是激光加工方式形成侧壁开槽结构；
[0022]图8实施例1中的机织光纤脉搏血氧织物结构；
[0023]图9(a)是实施例1的指尖红光脉搏波波形；
[0024]图9(b)是实施例1的指尖红外光脉搏波波形；
[0025]图10是实施例2中的经编光纤脉搏血氧织物结构。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。
[0027]光纤传感织物在经向上依次分为上普通织物区域、功能织物区域和下普通织物区域；功能织物区域在纬向上依次分为前光纤固定区、光纤浮长线区和后光纤固定区，光纤浮长线区沿经向方向依次排列3根发光光纤和2根感光光纤，最外侧为发光光纤，发光光纤与感光光纤交替排列，光纤间织入阻光纱线。
[0028]侧发光和侧感光单元从外形上分为微弯凸起结构和侧壁开槽结构，其中，微弯凸起结构可通过热压、编织或刺绣方式实现，微弯凸起顶部可研磨成平面；侧壁开槽结构可通过压印、研磨、激光加工方式实现。
[0029]热压方式形成微弯凸起结构的方法为：将聚合物光纤放入具有微弯凹槽的模具中，利用热风装置对聚合物光纤局部进行加热，当加热区域的聚合物光纤软化后，对其进行热压固形，冷却后即可形成微弯凸起结构。热压方式形成的微弯凸起结构外形如附图1所示。
[0030]编织方式形成微弯凸起结构的方法为：通过机织方式，将光纤作为经纱或纬纱，与光纤直径相近且具有一定硬度的纤维对应地作为纬纱或经纱，即光纤与硬性纤维在织物中相互垂直，硬性纤维可以为不锈钢等金属纤维、硬质聚合物纤维、金属纤维合股加捻纱线、聚合物纤维合股加捻纱线等。选择合适的织物组织和纱线密度，光纤4会在与硬性纤维6的交织点处形成微弯凸起结构5，其外形如附图2所示。
[0031]刺绣方式形成微弯凸起结构的方法为：利用绣花机或者人工刺绣方式将光纤4作为刺绣纱线，绣入无弹性织物7内，织物厚度大于光纤直径。每根光纤仅绣入织物一次，在织物正面可形成微弯凸起结构5，其外形如附图3所示。
[0032]为提高发光、感光效率，对微弯凸起结构的顶端进行研磨削顶。研磨工具可采用颗粒度较小的砂纸，研磨削顶后的微弯凸起结构如附图4所示。
[0033]压印方式形成侧壁开槽结构的方法为：将聚合物光纤放置在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物，其特征是，将具有侧发光单元的若干侧发光光纤和具有侧感光单元的若干侧感光光纤与普通纱线通过编织方式形成光纤织物，侧发光光纤与侧感光光纤交替排列，侧发光光纤与侧感光光纤间具有由纱线构成的光隔离区，多个侧发光和侧感光单元在织物表面形成发光和感光阵列，实现红光和红外波段光容积脉搏波的采集与血氧饱和度的计算。2.根据权利要求1所述的一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物，其特征是，光纤传感织物在经向上依次分为上普通织物区域、功能织物区域和下普通织物区域；功能织物区域在纬向上依次分为前光纤固定区、光纤浮长线区和后光纤固定区，光纤浮长线区沿经向方向依次排列3根发光光纤和2根感光光纤，最外侧为发光光纤，发光光纤与感光光纤交替排列，光纤间织入阻光纱线。3.根据权利要求1所述的用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物，其特征是，侧发光单元和侧感光单元从外形上分为微弯凸起结构和侧壁开槽结构，其中，微弯凸起结构通过热压、编织或刺绣方式实现，其中微弯凸起顶部研磨成平面；侧壁开槽结构通过压印、研磨、激光加工方式实现。4.一种用于脉搏和血氧饱和度检测的光纤传感织物的制备方法，其特征是，采用机织制备方法、针织...

【专利技术属性】
技术研发人员：张诚，孙政，张美玲，赵美玲，苗长云，赵晓雪，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：