用于人体脉搏检测的光纤光栅智能服装的研究

• 作 者: 田新宇
• 出 处: 天津工业大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 智能服装 脉搏检测 光纤光栅传感器 脉搏波 光纤传输

随着生活水平的提高,健康观念逐渐开始转变,从以治疗为中心转变为以预防、保健为中心,用于监测人体生理参数的智能服装引起了广泛的关注。脉搏信号能反映人体心血管系统中部分生理或病理特征,是人体的一个重要健康指标,由于光纤光栅具有体积小、重量轻、灵敏度高、与纱线兼容、抗电磁干扰等特点。本课题结合脉搏健康监护的需求,利用光纤光栅传感技术,针对检测人体脉搏的智能服装关键技术进行研究。智能服装主要包括脉搏传感和光纤传输两个部分。脉搏传感部分以光纤光栅传感装置为核心,以服装袖口为载体,用于检测腕部桡动脉脉搏波；光纤传输部分,位于服装的袖筒和衣片上,用于光信号的传输。光纤光栅传感装置主要由两层织物、填充物和光纤光栅传感器组成,并结合光纤光栅传感和材料力学理论,分析了工作原理。研究确定了外层为机织物、内层为低弹针织物的两层织物结构,以及使用高度为2cm的凹形填充物。根据使用需求,利用针织的空气层复合组织结构,实现了光纤光栅传感器和填充物的封装和固定,制作完成了智能服装的脉搏传感部分,并验证了该部分的可靠性。利用衬纬组织编织光纤光路,对光纤损耗较大,无法满足传输的要求。因此,结合服装制作工艺,采用热粘合法制作光纤传输部分,利用圆柱螺旋线的弯曲方式,设计了弯曲半径为25mm的光纤光路,并采用平装袖结构制作了智能服装的光纤传输部分。将脉搏传感和光纤传输两部分结合到服装中,完成整个智能服装系统的搭建,对智能服装的可靠性和稳定性进行了评估实验。结果表明,该智能服装能够满足预期的要求,可实现人体脉搏的检测,同时,该智能服装脉搏检测系统具有可拆卸性,满足服用和洗涤要求,为智能监护服装的研发提供了较好的参考。