传感装置和感测力的方法制造方法及图纸

根据本发明专利技术的实施方案，提供一种传感装置。所述传感装置包括传感器布局，传感器布局包括光纤和邻接所述光纤布置的至少一个间隔器元件，其中所述光纤和所述至少一个间隔器元件经调适以配合接收施加于所述传感器布局的力，从而调制在所述光纤中传播的光学信号。根据本发明专利技术的进一步实施方案，还提供一种感测力的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年3月26日提交的新加坡专利申请号10201400990Q的优先权，出于所有目的将其全部内容以引用方式并入本文。
各实施方案涉及传感装置和感测力的方法。
技术介绍
力传感器广泛用于许多应用，如医疗、健康护理和工业领域。最近，光纤压力传感器由于其电磁免疫性、固有安全的操作模式和重量轻而吸引了大量关注。然而，当施加于传感器的压力超过某个值时，动态工作范围不充足。因此有需要提供具有增强或更大动态工作范围的传感装置。
技术实现思路
根据实施方案，提供传感装置。所述传感装置可包括传感器布局，所述传感器布局包括光纤和邻接所述光纤布置的至少一个间隔器元件，其中所述光纤和所述至少一个间隔器元件经调适以配合接收施加于所述传感器布局的力，从而调制在光纤中传播的光学信号。根据实施方案，提供感测力的方法。所述方法可包括：将光信号提供给光纤用于在光纤中传播，将力施加于光纤和邻接光纤布置的至少一个间隔器元件以调制在光纤中传播的光信号，和检测由力调制的光学信号。附图说明在图中，不同视图中的类似参考符号一般指代类似零件。附图不一定依比例绘制，而是基本上着重于说明本专利技术的原理。在以下描述中，参考以下附图描述本专利技术的各实施方案，其中：图1示出传感装置的示意图。图2A示出图1传感装置的作为重量的函数的传感器输出线图，而图2B示出图1传感装置的传感器垫的灵敏度的线图。图3示出具有含和不含间隔器的传感器垫的传感装置的传感器输出的线图。图4A示出根据各实施方案的传感装置的示意性立体视图。图4B示出图示根据各实施方案感测力的方法的流程图。图5A示出根据各实施方案的传感装置的示意性立体视图。图5B示出图5A传感装置的传感器布局的示意性俯视图。图5C示出图5A传感装置的传感器布局的示意性立体视图。图6示出各实施方案的传感器垫的顶或底层中至少一者的网状结构区段的图像。图7示出图示各实施方案的传感装置的光学损耗与重量之间的关系的结果线图。图8A和图8B示出利用各实施方案的传感器垫的坐靠应用的测定结果。图9A和图9B示出利用各实施方案的传感器垫的站立应用的测定结果。图10示出图示根据各实施方案用于体重测定的方法的图。图11示出利用各实施方案的传感器垫测定的典型心冲击描记图(ballistocardiogram，BCG)波形。具体实施方式以下详细描述参考了通过图示方式示出可实践本专利技术的特定细节和实施方案的附图。这些实施方案经过充分详细描述，使得本领域技术人员能够实践本专利技术。在不脱离本专利技术范围下可采用其它实施方案且可作出结构、逻辑和电学变化。各实施方案不一定相互排斥，因为一些实施方案可与一个或多个其它实施方案组合以形成新实施方案。在方法或装置其中之一的上下文中描述的实施方案类似地对于其它方法或装置有效。类似地，在方法上下文中描述的实施方案类似地对于装置有效，且反之亦然。在实施方案上下文中描述的特征可相应地适用于在其它实施方案中的相同或类似特征。在实施方案上下文中描述的特征可相应地适用于其它实施方案，即使在这些其它实施方案中未明确描述。此外，关于实施方案中的特征而描述的增加和/或组合和/或替换可相应地适用于其它实施方案中的相同或类似特征。在各实施方案上下文中，关于特征或元件使用的冠词“一”和“所述”包括对特征或元件中的一个或多个的引述。在各实施方案上下文中，短语“至少大体上”可包括“精确地”和合理方差。在各实施方案上下文中，应用于数值的术语“约”或“大致”涵盖确切值和合理方差。如本文所使用，术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。如本文所使用，“A或B中的至少一个”形式的短语可包括A或B或A和B两者。相应地，“A或B或C中的至少一个”形式或包括其它列出项目的短语可包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。各实施方案可提供具有可调节或增强动态工作范围的生命征象监测装置(或传感装置)。各实施方案可提供一种组成自或包括光纤传感器垫(或光纤传感器布局)和收发器的方法和医疗装置(或传感装置)，以测定呼吸速率、心率、体力或身体运动中的至少一个。待测定的体力可包括体重和/或心力，例如心搏力等。传感器垫可按某一方式构造使得传感器垫的顶层和底层可含有具有大面积网状结构的聚酯纤维，且在顶层与底层之间可以是一段多模纤维和一个或多个虚拟纤维(例如间隔器)或作为间隔器的塑料/金属管/棒以调节(例如增强)传感器垫的动态工作范围。收发器可组成自或包括光源、检测器和具有显示和警报功能以报告结果并提示装置用户的信号处理单元。图1示出传感装置100的示意图，其图示传感装置100的各个组件或元件。传感装置(或传感器)100可包括传感器垫(指示为片材1)102，其可以是不含任何间隔器的微弯型光纤传感器垫；光源(L1)110和检测器(D1)112。传感器垫102可包括顶层和底层，且可按某一方式构造，使得顶层和底层各自可含有具有大面积网状结构的一个或多个聚酯纤维，其中在顶层与底层之间是一段多模纤维。虽然传感装置100的传感器垫102、光源110和检测器112示出为相互分离，但应明白传感器垫102、光源110和检测器112可相互耦接，包括例如相互机械耦接且/或光学耦接。传感装置100可用作各种测定的测试机构，其中可将待测定的力或重量施加于传感器垫102。作为非限制性实例，传感器垫102可具有大致25cm×20cm的承重用接触面积，其中出于传感器表征的目的选择了0.05m2的面积。图2A示出传感装置100的作为重量的函数的传感器输出的线图250，其图示作为重量的函数的传感器输出的典型曲线。正如所观察般，存在大体完美高斯拟合。图2B示出传感装置100的传感器垫102的灵敏度的线图252，其图示传感器垫的灵敏度的典型曲线。如图2A中所示出般，例如利用检测器112获得的呈电压振幅形式的传感器输出与重量之间的关系为非线性。从图2B可观察到传感器垫102和传感装置100在大约100Pa下具有较高灵敏度。在约300Pa后灵敏度为低。这意味着传感器垫112对大体重可具有比小体重低的灵敏度。此外，传感装置100的动态工作范围小于约13kg。为了解决上述问题，各实施方案可提供一种方法和装置，其中，可将一个或多个虚拟塑料棒/管或纤维用作间隔器或间隔器元件以增强传感器垫的动态工作范围，如图3中所图示。图3示出在大致0.05m2传感器垫面积内，具有含和不含间隔器的传感器垫的传感装置的传感器输出的线图350。在其中传感器垫包括间隔器的各实施方案中，所述间隔器可具有约0.9mm的直径，和约450cm的总长度。线图350示出不含任何间隔器的传感器垫的结果352和含间隔器的传感器垫的结果354。从图3可见，具有间隔器的传感器垫和传感装置的动态操作范围可延伸超过约50kg，而对于不含间隔器的传感器垫，传感器无法在超过约15kg下工作。图4A示出根据各实施方案的传感装置400的示意性立体视图。传感装置400包括传感器布局(由虚线框402表示)，传感器布局包括光纤404和邻接光纤404布置的至少一个间隔器元件406，其中光纤404和至少一个间隔器元件406经调适以合作接收施加于(或施用在)传感器布局402的力(由箭矢407表示)，从而调制在光纤404中传播的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感装置，包括：传感器布局，包括：光纤；和邻接所述光纤布置的至少一个间隔器元件；其中所述光纤和所述至少一个间隔器元件经调适以配合接收施加于所述传感器布局的力，从而调制在所述光纤内传播的光学信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.26 SG 10201400990Q1.一种传感装置，包括：传感器布局，包括：光纤；和邻接所述光纤布置的至少一个间隔器元件；其中所述光纤和所述至少一个间隔器元件经调适以配合接收施加于所述传感器布局的力，从而调制在所述光纤内传播的光学信号。2.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述光纤和所述至少一个间隔器元件相互分开地布置。3.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述光纤和所述至少一个间隔器元件布置在同一平面中。4.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述光纤按蜿蜒形状布置且具有相互面向的至少两个区段。5.根据权利要求4所述的传感装置，其中所述光纤的所述至少两个区段至少大体上相互平行地布置。6.根据权利要求4所述的传感装置，其中所述光纤的所述至少两个区段相互分开地布置。7.根据权利要求4所述的传感装置，其中所述至少一个间隔器元件布置在所述光纤的所述至少两个区段之间。8.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述光纤布置为具有至少一个弯曲区段。9.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述光纤包括多模光纤。10.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述至少一个间隔器元件包括虚拟光纤、管或棒中的至少一者。11.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述传感器布局还包括覆盖层对，且其中所述光纤和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智浩，张榉腾，黄顺发，杨秀峰，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG