高灵敏度全纤维迈克尔森干扰仪呼吸传感器,基于PVA涂层下垂

科学领域:

• 光纤传感器 光纤传感器
• 生物医学工程 生物医学工程
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 准确和非侵入性呼吸系统监测对于诊断和管理各种疾病至关重要.
• 现有的可穿戴传感器经常面临敏感性,舒适性和长期耐用性方面的挑战.
• 光纤传感技术的进步为开发下一代生理监测设备提供了潜力.

研究的目的:

• 提出和描述一种基于单模纤维 (SMF) - - 下降 - - 缩 - - 潘达极化维护纤维 (PMF) 结构的新型可穿戴呼吸传感器.
• 为了评估传感器的性能,从灵敏度,可重复性和与商业设备的相关性来看.
• 评估传感器是否适用于实时医疗监测应用.

主要方法:

• 一个光纤传感器的制造,采用SMF-down-taper-PMF结构,带有PVA涂层的和纤维球体.
• 传感器对曲率,温度和湿度的灵敏度的表征.
• 在活体中对人类志愿者进行测试,以测量呼吸速率和评估性能指标.
• 将传感器数据与商业呼吸道监测设备的读数进行比较.

主要成果:

• 传感器实现了高灵敏度,具有曲率 (34.8508 dB/m-1),温度 (0.0034 dB/°C) 和湿度 (0.5742 nm/%RH) 的特定值.
• 呼吸速率 (0.21-0.41 Hz) 的可靠检测被证明具有<8%的可重复性误差.
• 与商业传感器相比,观察到高的皮尔森相关系数 (>0.9).
• 传感器表现出快速响应时间,上升时间为1.06秒,恢复时间为1.19秒.

结论:

• 开发的可穿戴呼吸传感器表现出高灵敏度,出色的可重复性和快速响应,使其成为医疗监测的一个有希望的工具.
• 独特的光纤结构和PVA涂层提高了合效率和传感器耐用性.
• 传感器在检测呼吸速率方面的舒适性和可靠性能支持其广泛临床采用的潜力.