中山大學李朝暉獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中山大學申請的專利一種基于片上光學微腔的血壓探測裝置及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115316966B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210860498.3,技術領域涉及:A61B5/021;該發明授權一種基于片上光學微腔的血壓探測裝置及方法是由李朝暉;鐘銳峰;潘競順;李強設計研發完成,并于2022-07-21向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于片上光學微腔的血壓探測裝置及方法在說明書摘要公布了:本發明提出了一種基于片上光學微腔的血壓探測裝置及方法,涉及血壓探測結構設計的技術領域,利用片上光學微腔對人體橈動脈脈搏波進行監測,使得脈搏探測更為便捷,實現了對脈搏波信號的快速采集,然后進行脈搏特征參數點的識別及分析,擬合得到相應的脈搏—血壓模型,后續僅需要在新型片上光學微腔傳感元支持下提取出準確的脈搏特征參數,從而精確推導舒張壓、收縮壓和平均壓,為無創便捷血壓監測,有效預防心血光疾病提供了有效解決方案。
本發明授權一種基于片上光學微腔的血壓探測裝置及方法在權利要求書中公布了:1.一種基于片上光學微腔的血壓探測裝置,其特征在于,所述裝置包括:依次連接的光源發生單元(1)、片上光學微腔傳感元(2)、第一信號處理單元(3)及第二信號處理單元(4);光源發生單元(1)產生光信號,片上光學微腔傳感元(2)內設有微環諧振腔,血壓探測裝置還包括波長鎖定單元(5),波長鎖定單元(5)分別連接光源發生單元(1)與片上光學微腔傳感元(2),將光源發生單元(1)產生光信號的輸出頻率鎖定在片上光學微腔傳感元(2)微環諧振腔的半高寬波長對應的頻率處,光信號在微環諧振腔內發生諧振;片上光學微腔傳感元(2)貼于人體脈搏上,接收脈搏跳動傳遞的壓力,產生線性對應的諧振波長的漂移,形成諧振波長變化量;第一信號處理單元(3)接收從片上光學微腔傳感元(2)輸出的光信號與片上光學微腔傳感元(2)內諧振波長變化量,其中,光信號的輸出功率變化與諧振波長變化呈線性關系,形成“人體脈搏壓力-諧振波長變化量-光信號輸出功率”的線性對應關系,第一信號處理單元(3)根據光信號的輸出功率得到人體脈搏波信號,并傳輸至第二信號處理單元(4),第二信號處理單元(4)對人體脈搏波信號進行預處理和特征參數點識別,擬合建立脈搏-血壓模型; 所述片上光學微腔傳感元(2)包括微環諧振腔(21)、總線波導(22)及襯底(23),微環諧振腔(21)、總線波導(22)均設置于襯底內,輸入至光學微腔傳感元(2)的光信號通過總線波導(22)以倏逝波的形式耦合進微環諧振腔,并在微環諧振腔(21)內發生諧振,片上光學微腔傳感元(2)接收脈搏跳動傳遞的壓力后,總線波導發生形變,場分布改變,且波導模式的有效折射率改變,產生諧振波長的漂移,滿足: 其中,λ為微環諧振腔的諧振波長,Δλ為諧振波長變化量,Δl為波導形變量,由脈搏跳動傳遞的壓力造成,諧振波長變化量Δλ、波導形變量Δl、脈搏跳動傳遞的壓力之間為線性關系,l為原總線波導總長度,Δn為波導折射率變化量,n為原總線波導折射率; 所述片上光學微腔傳感元(2)還設有PDMS軟接觸層,所述PDMS軟接觸層設置于襯底的表面; 波長鎖定單元(5)將光源發生單元(1)產生光信號的輸出頻率鎖定在片上光學微腔傳感元(2)微環諧振腔的半高寬波長對應的頻率處,波長鎖定在微環諧振腔的諧振峰側邊,光信號的輸出功率與諧振波長變化量的定量關系取決于諧振峰的Q值,諧振峰的Q值反映諧振峰斜率大小,當諧振波長改變,固定波長對應的光功率隨之改變,從而將諧振峰變化轉變為光信號輸出功率的改變,確定人體脈搏壓力與光信號輸出功率的線性關系; 第一信號處理單元(3)包括依次連接的摻鉺光纖放大器EDFA、光電探測器PD、濾波器FILTER及示波器OSC,摻鉺光纖放大器EDFA對光功率進行放大,基于“人體脈搏壓力-諧振波長變化量-光信號輸出功率”的線性對應關系,光電探測器PD將光信號轉換為電信號,所述濾波器FILTER為截止頻率是30Hz的低通濾波器,用于提高信號的信噪比,最終根據光信號的輸出功率得到人體脈搏波信號,所述示波器OSC用于顯示人體脈搏波信號; 第二信號處理單元(4)對人體脈搏波信號進行的預處理為:對人體脈搏波信號進行數字濾波處理和高頻濾波處理,并通過小波變換進行人體脈搏波信號的基線校準; 采用閾值差分法對人體脈搏波信號的特征參數點進行識別,包括主波、重搏波和降中峽,基于識別的特征參數點,各個特征參數點作為因變量,舒張壓或收縮壓作為單獨變量,利用回歸分析函數regress進行回歸分析,得到舒張壓和收縮壓分別對應的關系表達式,形成脈搏-血壓模型。
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