本發(fā)明屬于傳感探頭設(shè)備，具體為一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)脈搏探測(cè)(即中醫(yī)中的切脈)通過(guò)醫(yī)生手指觸診患者的動(dòng)脈，根據(jù)脈搏的頻率、強(qiáng)度、節(jié)律等判斷健康狀態(tài)。這種方法具有一些缺點(diǎn)包括：主觀性強(qiáng)：脈象的判斷依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，缺乏客觀的數(shù)據(jù)支持。實(shí)時(shí)性差：傳統(tǒng)脈搏診斷不能提供持續(xù)的、精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)?？芍貜?fù)性低：不同醫(yī)生對(duì)同一患者的脈象可能有不同的判斷，診斷結(jié)果的一致性不高。盡管在某些情況下，經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生能夠提供有價(jià)值的診斷，但該方法缺乏精確性和標(biāo)準(zhǔn)化，因此在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中逐漸被替代或補(bǔ)充?，F(xiàn)代脈搏探測(cè)技術(shù)在技術(shù)手段和應(yīng)用上有了顯著進(jìn)展，包括：光電容積描記法(ppg，photoplethysmography)：這是目前最常見(jiàn)的脈搏探測(cè)方法，基于光源和光電探測(cè)器，通過(guò)檢測(cè)血液流動(dòng)引起的光吸收變化來(lái)測(cè)量脈搏。ppg廣泛應(yīng)用于智能手表、健身設(shè)備和醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備中。超聲波技術(shù)：超聲波通過(guò)檢測(cè)動(dòng)脈壁的運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)量脈搏，通常用于高精度的醫(yī)學(xué)設(shè)備。壓力傳感器：通過(guò)物理壓力傳感器檢測(cè)動(dòng)脈血管的擴(kuò)張與收縮來(lái)獲取脈搏數(shù)據(jù)，這種方法一般應(yīng)用于臨床環(huán)境。

2、但是，目前脈搏的監(jiān)測(cè)技術(shù)存在一些劣勢(shì)，包括尺寸過(guò)大、監(jiān)測(cè)部位受限問(wèn)題，亟需一款微米級(jí)的能夠抗電磁干擾的微型脈搏探頭，可用于探測(cè)身體各個(gè)部位的脈搏情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，包括：光纖、l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、pdms薄膜、光纖適配器；所述光纖適配器連接在光纖左側(cè)端面，所述光纖右側(cè)端面連接有l(wèi)型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)和矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)和光纖端面的連接點(diǎn)均位于光纖纖芯上方，所述矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)完全包裹光纖端面，且完全包裹l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，所述pdms薄膜與矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)連接，且與光纖連接。

4、進(jìn)一步地，所述光纖為g.652.d單模光纖，所述光纖包括包層和纖芯，所述包層外徑為125微米，所述纖芯直徑為8微米。

5、進(jìn)一步地，光纖適配器為標(biāo)準(zhǔn)光纖適配器，包括lc、st、sc、fc、mpo接口。

6、進(jìn)一步地，所述pdms薄膜為柔性材料，厚度為100微米。

7、進(jìn)一步地，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的厚度為20微米，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的起始端中心位置設(shè)置于距離光纖纖芯中心24微米處。

8、進(jìn)一步地，所述矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的厚度為50微米，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)與矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)之間的縫隙間距為30微米。

9、一種基于3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭監(jiān)測(cè)脈搏的方法，所述方法包括：

10、s1、將脈搏隨時(shí)間的強(qiáng)度變化設(shè)為p(t)，隨著脈搏的運(yùn)動(dòng)變化，監(jiān)測(cè)探頭底部的pdms薄膜相應(yīng)出現(xiàn)微小突變，導(dǎo)致l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生α(p(t))角度的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)三角公式，得到腔長(zhǎng)的變化豎直；

11、三角公式:l2＝l1+h*tana(p(t))

12、l2是α角度的旋轉(zhuǎn)后的腔長(zhǎng)，l1是原腔長(zhǎng)，h是l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)對(duì)光纖纖芯偏移的間距；

13、s2、計(jì)算出干涉光程差的變化量δφ；

14、

15、n是空氣的折射率，近似認(rèn)為是1，λ是入射光在真空中的波長(zhǎng)；

16、s3、當(dāng)光打入光纖后，在光纖-空氣界面會(huì)反射一束光ia，隨著光的傳播，在空氣-樹(shù)脂界面會(huì)反射第二束光ib，兩束光在光纖纖芯內(nèi)耦合并發(fā)生干涉，計(jì)算公式為：

17、π是由于在空氣-樹(shù)脂界面出現(xiàn)的半波損失，φ是基于腔長(zhǎng)的光程差,與脈搏運(yùn)動(dòng)有關(guān)；當(dāng)φ出現(xiàn)一個(gè)微小變化δφ時(shí)，io的光強(qiáng)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。

18、關(guān)于上述技術(shù)方案中涉及的名詞、連接詞或者形容詞部分解釋如下：

19、固定連接：是指將零件或部件固定后，沒(méi)有任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。其中分為可拆卸連接和不可拆卸連接兩種。

20、(1)可拆卸連接：利用螺桿、花鍵、楔銷等將零部件固定在一起。這種連接方式在維修時(shí)可以拆卸，且不會(huì)損壞零件。但使用的連接件規(guī)格必須正確(如螺栓、鍵、楔銷的長(zhǎng)度)，并緊固適當(dāng)。

21、(2)不可拆卸連接：主要指焊接、鉚接和過(guò)榫配合等。由于維修或更換時(shí)需鍛、鋸或氧割才能拆卸，所以零配件一般不能二次使用。同時(shí)在連接時(shí)，應(yīng)注意工藝質(zhì)量、技術(shù)檢測(cè)及補(bǔ)救措施(如校正、磨光等)。

22、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)利用雙光子3d打印的高分辨率，在光纖端面打印復(fù)雜的l型微納結(jié)構(gòu)，同時(shí)在光纖外圍打印矩形保護(hù)罩，保護(hù)傳感單元不被破壞。另外，在光纖底部設(shè)置一層pdms(聚二甲基硅氧烷)薄膜，因此該傳感探頭可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶不同位置的脈搏信息，具有尺寸小、靈敏度高、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，其特征在于，包括：光纖、l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、pdms薄膜、光纖適配器；所述光纖適配器連接在光纖左側(cè)端面，所述光纖右側(cè)端面連接有l(wèi)型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)和矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)和光纖端面的連接點(diǎn)位于光纖纖芯上方，所述矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)完全包裹光纖端面，且完全包裹l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，所述pdms薄膜與矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)連接，且與光纖連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，其特征在于，所述光纖為g.652.d單模光纖，所述光纖包括包層和纖芯，所述包層外徑為125微米，所述纖芯直徑為8微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，其特征在于，光纖適配器為標(biāo)準(zhǔn)光纖適配器，包括lc、st、sc、fc、mpo接口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，其特征在于，所述pdms薄膜為柔性材料，厚度為100微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，其特征在于，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的厚度為20微米，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的起始端中心位置設(shè)置于距離光纖纖芯中心24微米處。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，其特征在于，所述矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的厚度為50微米，所述l型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)與矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)之間的縫隙間距為30微米。

7.一種基于權(quán)利要求1～6任一所述的3d直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭監(jiān)測(cè)脈搏的方法，其特征在于，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于傳感探頭設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種3D直接雙光子激光打印微型光纖脈搏傳感探頭，包括：光纖、L型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、PDMS薄膜、光纖適配器；所述光纖適配器連接在光纖左側(cè)端面，所述光纖右側(cè)端面連接有L型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)和矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，所述L型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)和光纖端面的連接點(diǎn)均位于光纖纖芯上方，所述矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)完全包裹光纖端面，且完全包裹L型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，所述PDMS薄膜與矩形樹(shù)脂結(jié)構(gòu)連接，且與光纖連接。

技術(shù)研發(fā)人員：徐偉,汪春亮,孫文業(yè),孔帆帆,王宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常熟理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6