JP6504685B2 - 光ファイバーセンサ及び微動の監視方法 - Google Patents
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Description
過去に、光ファイバーセンサシステムは、加えられた圧力又は力を検知するために開発された。例えば、胡(Hu)が出願した米国出願第14/738,918号において、図1に示すように、光ファイバーセンサは、光ファイバー100を含み、光ファイバー100の第1の端部が、光源(例えば、レーザー、LED、OLEDなど)104に結合され、第2の端部が光信号受信機(例えば、光検出器)106に結合される。光ファイバーはまた、その第1の端部で光源ドライバー(例えば、LEDドライバー)105に結合され、かつ、第2の端部で信号処理コンポーネントに結合されることもでき、信号処理コンポーネントは、例えば、一つ又は複数の増幅器107、アナログディジタル(AD)変換器108、及びフイルタである。光源104は、光ファイバー100へ光波を放射するように構成される。光ファイバーセンサは、表面に加えられた力により光ファイバー100が変形し、クリンプ(crimp)し、又はマイクロ屈曲(micro-bend)し、これによって次に、光ファイバー100中の光波の伝搬に影響を及ぼすように配置される。光ファイバー100のマイクロ変形でも、光ファイバー100内の光強度における検知可能な変化をもたらし得る。光信号受信機106は、光波伝搬の変化を検知するように構成される。光波伝搬における変化は、計算装置109によって処理して分析され、監視中の光強度における検知可能な変化と関連付けられる。例えば、理論的に、仮に前記センサシステムが十分に鋭敏で正確としたら、計算装置は、光波伝搬中の検知された変化を招いた、加えられた圧力、力、圧力もしくは力の変化を定量化でき、且つ加えられた圧力又は力がそれと関連付けられることができ、したがって、患者の位置及び/又は生命徴候を検知することに用いられる。
センサの感度及びマルチモード光ファイバーの検知被覆率/密度を向上させる、新型な光ファイバーセンサ構造の各種の実施形態を開示する。本発明が提供する改善された光ファイバーセンサシステムは、十分に鋭敏で正確に個人の心拍、心弾動信号、呼吸及び/又は体重の変化を検知する。改善された光ファイバーセンサ構造を備える光ファイバーシステムが個人の下方に配置される場合に、上記の生理学的パラメータ又は活動が微動を引き起こし、該微動が、光ファイバーに加えられる圧力の変化を招く。これらの印加された力は、光ファイバーをマイクロ屈曲させ、いくらかの光損失を招く。光信号受信機は、光ファイバー内を伝搬する残りの光を受信して、光損失量を特定することができる。光残量及び/又は光損失量を処理することによって、加えられた圧力又は力の変化を特定し、これにより、患者の対応する心拍、呼吸、及び/又は身体運動を特定する。
図2に示すように、前記改善された光ファイバーセンサ構造は、一本又は多本の環状又は螺旋状構造のマルチモード光ファイバー202を含む。様々な実施形態において、環状光ファイバー構造は、一本の連続する光ファイバー202によって形成された複数のループを含む。環状構造における各ループは、部分的に重なり且つ隣接するループからずれている。
図9は、本明細書に記載された光ファイバーセンサの様々な実施形態の製造方法を提供する。ステップS910に示すように、いくつかの実施形態において、一つの軸が提供される。該軸はステップS920において回転され、ステップS930において、一本のマルチモード光ファイバーが回転する軸の回りにコイルとして巻回される。次いで、ステップS940において、光ファイバーが前記軸から移され、ステップS950において、一つの平面に配置され、そこで平坦な環状配列となる。
本明細書で説明する光ファイバーセンサは、高い光ファイバー密度/検知被覆率と高感度とを必要とする様々な応用に用いられることができる。例えば、当該光ファイバーセンサは、人体の心弾動波形、心拍数、呼吸、姿勢及び/又は他の生理学的パラメータを表わす体重の僅かなシフトを検知するために用いられることができる。様々な実施形態において、生理学的パラメータは、人体の微動によって引き起こされた光ファイバー変形の変化を検知することによって決定される。
用語「略(about)」又は「ほぼ(approximately)」は、(例えば、長さ又は圧力を規定する)数字の指示又は範囲の前に用いられる場合、(+)又は(-)5%、1%、又は0.1%だけ変化可能な近似を指示する。本願で提供された全部の数値範囲は、記述された開始と最後の数字を含む。用語「実質的に(substantially)」は、装置、物質、又は組成の殆ど全て(即ち50%より大きい)又は実質的に全部を指示する。
Claims (4)
- 微動を検知するセンサを製造する製造方法であって、
複数の結合素子に結合された軸を提供するステップと、
前記軸及び前記結合素子を回転するステップと、
回転する前記軸の回りに、前記軸の結合素子と係合する連続するマルチモード光ファイバーを巻回するステップと、
前記軸から前記複数の結合素子を外すことにより、前記軸から前記マルチモード光ファイバーを移すステップと、
前記マルチモード光ファイバーを一つの平面に配置して、巻回されたコイルが平坦な環状配列となるステップと、を含み、
前記微動を検知するセンサは、
実質的に一つの平面上に配置され、かつ、サイズが同じである複数のループに配設された連続するマルチモードの光ファイバーにより形成された環状構造と、
前記環状構造の第1の端部に結合された光源と、
前記環状構造の第2の端部に結合された受信機と、を含み、
前記環状構造における各ループは、部分的に重なり且つ隣接するループから横方向にずれ、
前記受信機は、前記環状構造内を通過する光の強度の変化を検知するように構成される、
ことを特徴とする製造方法。 - 前記マルチモード光ファイバーが前記軸に分配されるように構成されるアームを前記軸に対して第1の位置から第2の位置に前記軸に平行に移動することによって、前記マルチモード光ファイバーを、回転する前記軸に巻回する、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記複数の結合素子は、前記軸の横方向に等距離に又はほぼ等距離に間隔をあけられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - 前記複数の結合素子は、一つ又は複数のテープ、グルー、樹脂、他の接着剤化合物、フック、ラッチ、又は他の物理的結合素子を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
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