脉搏传输时间测量装置和方法制造方法及图纸

在一种测量一有生命的对象的脉搏传输时间的方法中，通过传感相间距的第一和第二脉搏点上的脉搏生成第一和第二脉搏波信号。对第一和第二脉搏波信号求微分，根据求微分结果选择第一和第二脉搏波信号的对应点（例如最大斜率点）。确定所选定两点之间的时间延迟，从而得出脉搏传输时间。一优选装置使用至少一个光导纤维脉搏传感器测量脉搏传输时间，该光导纤维脉搏传感器包括一纤维融合耦合区，该耦合区的至少一部分可挠曲，但该耦合区不受张力作用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本专利技术要求1998年8月24日递交的美国临时申请60/097,618和1999年3月28日递交的美国临时申请60/126,339的利益。该两申请结合在此作为参考。人(或哺乳动物)的脉搏是从心脏发出、在整个动脉系统中传播的一种行波扰动。由于脉搏在一液体中的传播速度与该液体的压力成正比，因此可通过测量脉搏波的传播速度来检测血压。检测脉搏传输时间、即脉搏波在两个相间距动脉脉搏点之间传输所需时间即可测量脉搏波的传播速度。使用脉搏传输时间的一血压监测系统的一个例子可见Trimmer等人的美国专利No.4,245,648。该系统使用一对在臂动脉上相距很近(约3cm)的压电传感器检测传播脉搏波。脉搏传输时间为脉搏波到达这两个传感器的时刻之差。使用上述专利所述压电传感器在实用中存在若干重大不足。例如，压电传感器通常在约2Hz以下频率显示出有限灵敏度。成人的脉搏率一般为每分钟60跳或1Hz。婴儿的脉搏率一般约为每分钟120-180跳或2-3Hz。因此，使用压电传感器监测人体的系统的性能无法满足实际需要。在实用中另一个不足起因于下列事实压电传感器要求传感器在受试对象上的部位有导电材料(例如电极和引线)。因此该系统无法使用在导电材料的存在会造成问题的环境中。例如，由于MRL机生成很强的无线电射频场，因此导电材料会造成作MRL检查的病人严重烧伤。另一个不足起因于这两个传感器在同一动脉上靠得太近。这意味着，待测量的脉搏传输时间非常短，从而很难进行精确测量。可以看出，所测量时间越短，一定量的误差对结果的影响越大。本专利技术的另一个方面是提供一种实现上述方法的装置。该装置包括一对脉搏传感器和一根据该方法处理该对脉搏传感器的脉搏波信号的信号处理器。本专利技术的再另一个方面是提供一种测量脉搏传输时间的装置，包括至少一个、最好是两个由可变耦合器纤维光学传感器构成的脉搏传感器，该可变耦合器纤维光学传感器的具有如下所述改进的设计。该装置还包括一信号处理器且可用来实现上述方法或其他脉搏传输时间测量方法。从结合附图的下述详细说明中可清楚看出本专利技术的其他方面。附图的简要说明附图说明图1为本专利技术脉搏传输时间测量装置的方框图。图2为说明图1系统的工作情况的流程图。图3为本专利技术另一装置的方框图。图4为一用于图1和3装置中的可变耦合器纤维光学传感器的俯视图。图5为图4传感器的侧视剖面图。图6(图6a-6d)说明一现有预张紧直线耦合器的正常状态和挠曲状态。图7(图7a-7b)说明-U形融合区的正常状态和挠曲状态。图8示出一用于本专利技术装置中的可变耦合器纤维光学传感器。图9为说明图8传感器对手腕脉搏的响应的曲线图。图10为手腕处传感器响应的另一曲线图。图11为用于本专利技术装置的另一可变耦合器纤维光学传感器的分解图。图12为完成装配的图9传感器的端视图。图13为用于本专利技术装置中的另一可变耦合器纤维光学传感器戴在手腕上的剖面图。图14为用于本专利技术装置中的一颈动脉传感器的立体图。图15为图14传感器的局部侧视图。图16立体图示出图14传感器及其装有插头的光导纤维引线。图17-21曲线图示出脉搏波形和使用图3装置实现图2所示方法得出的对应脉搏传输时间。图22示出图1或图3装置的实际布置。图23示出一现有可变耦合器纤维光学传感器的基本结构。本专利技术详细说明图1为本专利技术脉搏传输时间测量装置的方框图。该装置包括两个任何合适形式的动脉脉搏传感器S1、S2。例如，这两个传感器可为把由脉搏(压力)波造成的皮肤位移转换成表示脉搏波形的对应输出信号的压电、光导纤维或任何公知的传感器。但是，至少一个、最好是两个传感器为按下述改进设计原理构作的可变耦合器纤维光学传感器。脉搏传感器S1、S2与一信号处理器SPU连接，该信号处理器处理这两个传感器的输出信号以确定脉搏传输时间。该信号处理器按照需要可为数字信号处理器或模拟信号处理器。当然，如使用数字处理，传感器输出可经模拟-数字转换器传送给该信号处理器，或者，该处理器内部装有这类转换器。下面同时参见图2说明本专利技术信号处理器SPU的工作情况。首先，在步骤1，传感器S1、S2的脉搏波信号输入该信号处理器。然后，在步骤2，该信号处理器对各脉搏波信号求微分(取导数)。该导数当然表示脉搏波信号的瞬时斜率。然后，在步骤3，该信号处理器使用步骤2的结果从这两个脉搏波信号中选择具有对应斜率特性的点。例如，该信号处理器可选择这两个脉搏波信号中的最大斜率点。最后，在步骤4，该信号处理器计算这两个选定点之间的时间延迟。所算出的时间延迟构成该脉搏传输时间。由于从经求微分的波形中很容易识别这两个脉搏波信号的对应点，因此上述方法可方便地应用于相距很远的传感器S1、S2，尽管脉搏波形在这两传感器部位稍稍不同。此外，如上所述，通过求微分还可选择据以计算一脉搏波到下一脉搏波的脉搏传输时间的一致时标(例如最大斜率点)。这特别有利，因为各心跳的脉搏波形一般是不同的。图3示出本专利技术另一装置。该装置包括一对其设计经如下改进的可变耦合器纤维光学传感器S1′、S2′。但是，为了充分了解该装置的优点，先了解一下关于可变耦合器纤维光学传感器的背景知识是有帮助的。可变耦合器纤维光学传感器通常使用用拉伸、融合工艺制作的所谓的双锥融合渐缩耦合器，在该工艺中，多根光导纤维在高温下拉伸(拉制)后融合在一起。首先剥去各纤维上的塑料包皮露出要形成融合区的部位。这些部位并置、通常互相缠绕一扭或若干扭后在一电炉之类中保持在其软化温度以上的同时拉伸。随着拉伸各纤维的露出部，它们融合在一起，形成一可在各纤维之间耦合光线的细腰部区或融合区。在拉伸过程中，光射入纤维之一的一输入端后在各纤维输出端进行监测以确定耦合比。该耦合比随着细腰区的长度的改变而改变，拉伸纤维直到获得所需耦合比，其拉伸量一般为使得各纤维的光输出相同。该耦合器可拉伸到如下程度，在该细腰区，各纤维的芯不再存在且该包层的直径接近原先芯的直径。该包层变成一新“芯”，该传播光的瞬逝场被逼出到该新芯外部而同时包围这两根纤维，在纤维之间交换能量。对双锥融合渐缩耦合器的详细说明和分析参见J.Bures等人的文章“Analyse d′un coupleurBidirectional a Fibres Optiques Monomodes Fusionners”,Applied Optics(Journal of the Optical Society of America),Vol.22,No12,June15,1983,PP.1918-1922。双锥融合渐缩耦合器的优点在于，弯曲融合区即可改变输出比。由于输出比随弯曲量而变，因此这类耦合器可用于任何把运动耦合到融合区的传感应用中。由于整个可变耦合器纤维光学传感器可用介电材料制成，把光耦合到远处电子装置，因此它们特别适用于传感器部位因有导电元件而可能引起电击、烧伤、火灾或爆炸的场合。例如，在医疗领域，有人提出用可变耦合器纤维光学传感器监测作MRL检查的病人的心跳。参见Gerdt等人的美国专利5,074,309，该专利公开了使用这类传感器监测心血管声音，包括一病人的心脏、脉搏和循环系统中的可听音和次可听音。可变耦合器纤维光学传感器的其他应用可见Gerdt等人的美国专利4,634,858(应用于加速计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量一有生命的对象的脉搏传输时间的方法，包括：通过传感第一和第二脉搏点的脉搏生成第一和第二脉搏波信号，所述第一和第二脉搏点被彼此间隔开；对所述第一和第二脉搏波信号求微分；根据所述求微分结果选择所述第一和第二脉搏波信号的对应点 ；以及检测所选定两点之间的时间延迟。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁C巴鲁克，查尔斯阿德肯斯，戴维W格尔德特，
申请(专利权)人：马丁C巴鲁克，查尔斯阿德肯斯，戴维W格尔德特，
类型：发明
国别省市：US[美国]