一种基于光纤传感的肺活量检测装置及其检测方法

1.本技术属于肺活量检测的技术领域，具体的涉及一种基于光纤传感的肺活量检测装置及其检测方法。


背景技术：

2.肺活量反映了呼吸功能的潜在能力。通过肺活量的测量可以的得到人呼吸能力的强弱并从中判断疾病康复后呼吸能力的下降程度以及从事劳动任务的能力。
3.日常生活中主要采用带有气压传感器或者气体流量传感器的设备来实现肺活量的测量。在长期的使用后，这些传感器会逐渐老化，并且有可能因为自校准组件的缺失而产生较大的误差。此外，由于这两种传感器的敏感度较低，较为微弱的呼气行为可能没有办法被检测到而导致仪器上肺活量累计值的中止。这将导致一些患有肺部疾病的患者的肺活量无法被测量，另外，使用者的吹气方式对检测结果影响极大，导致该种传感器的检测结果可靠性较差。一些简易的仪器(比如以排水法为原理的仪器)可用于该种情况的肺活量检测，但是其使用过程较为繁琐，得到的结果比较不直观。
4.为了提高肺活量测量的相应呼气值，一些设计也在其他研究项目中被提出：利用电离原理的固态的传感器可以相应低至1.8m/s的气流速度，具有较高的敏感度。然而制造此测量设备的材料需要加以考虑以防止静电的发生。此外在下一次使用前，该传感器需要进行完全干燥的处理。
5.另一种利用非接触式电极电阻抗原理的仪器具有100khz的测量频率，它被嵌入于衣物中(比如衬衫中)，它具有在日常生活中随时测试的优点。然而如果整段呼气过程被人为中止一小段时间再继续，该设备会产生较大的误差。这种缺陷会对一些拥有肺部疾病的患者的肺活量测量结果造成影响。
6.还有一种利用电阻抗断层扫描技术的可穿戴式设备，如果患者在测量过程中人为中止一小段呼气过程，该设备的数据记录能够保持稳定；然而，该设备的穿戴过程较为麻烦，难以满足患者日常肺活量监测的便捷需求。


技术实现要素：

7.本技术针对现有技术的上述不足，提供一种基于fbg技术来准确检测肺活量，其检测的灵敏度和精准度更高的肺活量检测装置。
8.为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种基于光纤传感的肺活量检测装置，该装置包括介质流通管，所述的介质流通管的上端设置有吹气口，所述的介质流通管的下端设置有出气口，所述的介质流通管上开设有与内部孔径连通的通孔，所述的通孔上封堵有fbg(光纤布拉格光栅)传感器，所述的fbg传感器与解调仪相连接。
9.采用上述结构，本技术的这种肺活量检测装置引入了fbg(光纤布拉格光栅)传感器，fbg被安装在介质流通管上，在实验过程中，传感器将实时反映并输出fbg的中心波长到解调仪上，实验者将通过信号处理后得到记录呼吸过程中、中心波长随着时间的累积不断
变化的波形图，实现仅搭载fbg传感器的情况下独立得出肺活量测试结果；由于fbg传感器具有高敏感性，可以精细地反映它表面的压力和温度变化，通过对其表面压力变化信息的提取并处理，就可以获得更加准确、精准的肺活量数值。
10.进一步的，所述的介质流通管包括相互连接的第一流通管和第二流通管，所述的吹气口位于第一流通管的管口，所述的fbg传感器位于第二流通管上；采用该结构，可以将吹气先流经第一流通管，然后进入至第二流通管形成更加稳定的吹气气流，实现更加精准的检测。
11.更进一步的，所述的第一流通管的内部孔径大于第二流通管的内部孔径；采用该结构，气流先通过大孔径，然后再流入小孔径，这种方式可以提高管内气体压力以增加fbg传感器检测的灵敏度。
12.进一步的，所述的fbg传感器上包裹有保护膜，所述的保护膜用于fbg传感器的隔热和隔水；采用上述结构，可以对fbg传感器起到保护作用，防止fbg传感器过热或者与水接触而导致其检测结果的假阳性或假阴性。
13.更进一步的，所述的fbg传感器至少设置有两个，且其中一个靠近吹气口，另一个位于第二流通管中间位置，可以对介质流通管内的气流进行多位点同步检测，提高检测的精准度。
14.更进一步的，所述的fbg传感器设置有三个，且其中一个靠近吹气口，一个靠近出气口，另一个位于第二流通管靠近中部位置；靠近吹气口和出气口位置的两个fbg传感器的延展方向一致；采用上述结构，靠近吹气口的两个位置的传感器信号幅值较大，靠近出气口的位置放置fbg传感器可以用于检测水汽的体积和温度变化，能用于系统变量(温度、水汽)的校准。
15.进一步的，所述的第二流通管的尾端设置有水汽收集口，处于吹气状态时所述的水汽收集口密封；采用该结构，在累积一定的水汽后将水汽引流，避免水汽在装置中长期的留存而造成污染，也可以避免水汽直接流出。
16.进一步的，所述的介质流通管上设置有配重块，所述的介质流通管在配重块上倾斜设置；采用该结构，配重块可以增加检测装置在检测过程的稳定性，不会轻易发生位移而影响检测的准确性；而倾斜设置的介质流通管可以与人体吹气姿态适配。
17.本技术还提供一种利用上述的基于光纤传感的肺活量检测装置的检测方法，具体包括：
18.(1)测试者先使用肺活量测试仪(wqs-20000，现有商用测试仪)测试得出第一组肺活量数据；
19.(2)结束采集后，测试者需静坐1-5分钟；
20.(3)测试者使用与肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置(即本技术的检测装置)进行第二轮肺活量测试；
21.(4)结束采集后，测试者需静坐1-5分钟；
22.(5)再重复进行步骤(1)-(4)3-6次，以完成实验数据收集。
23.进一步的，采用步骤(3)所述的肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置(即本技术的检测装置)进行肺活量检测、其每相邻两次之间的肺活量检测间隔为1.5-2分钟；在一次肺活量结束后本仪器需要1.5-2分钟的冷却时间，传感器的信号变化受
两个因素影响，温度和气体压力；气体压力对应肺活量，温度则对应室温与呼出气体的温差。每次检测后传感器冷却至室温可以保证下次检测的准确性，因为每个检测信号都将对因温度和气体压力的影响而综合分析，从而分离出气体压力对应的信号；冷却时间指的是fbg传感器表面温度从呼出气体的温度冷却至室温所需的时间。
24.进一步的，所述的肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置(即本技术的检测装置)具体为：将肺活量测试仪串联于基于光纤传感的肺活量检测装置(即本技术的检测装置)的出气口上、实现肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置之间的串联。
25.本技术的优点和有益效果：
26.1.本技术的检测方法用以评估fbg传感器在实验过程中记录的信号和测试者肺活量的关系，其呼气过程的强弱、幅值、时长等特征均能由fbg中心波长的偏移量的曲线反映：当停止呼气时，曲线将快速下降，该特征可以作为呼气中断/呼气停止的标志，当短时间内再次吹气，曲线将快速上升一小段时间回到持平抖动的状态；因为本方法通过fbg的设置对测量肺活量的整个过程可以动态监测，因此可以识别呼气过程中的不同状态，从而更精准的进行肺活量的测试；而现有电子原理的肺活量计对相同肺活量采用不同吹气方式(吹气的速度)给出的结果则有较大差别，因此不够稳定；本技术的方法能够以较小误差记录整段带有不同吹气特征的肺活量的测量过程。
27.2.本技术的方法将现有的成熟的商用肺活量检测仪与本技术基于光纤传感的肺活量检测装置进行串联，在具体的检测过程中相同测试者每次吹气对应的肺活量大小变化较大：如第一次测试3500ml，而第二次测试4000ml；如果不进行串联将无法得知测试者在基于光纤传感的肺活量检测装置吹出的肺活量值与商用肺活量检测仪的检测结果的对应关系，也难以对测试结果产生的fbg中心波长偏移曲线进行解读；而串联后，可以得到每次吹气量的具体大小关系(直接由串联的商用肺活量检测仪读取)，以此帮助计算通过fbg中心波长偏移量得到的肺活量结果，通过串联的方式，测试者的一次呼吸可以用现有设备和自制设备同时采集，便于对比两种设备的检测结果；此外，现有的商用肺活量设备虽然可以连贯的对测试者进行肺活量测试，然而其无法与其他医疗设备进行集成和进行多项指标测试；现在正在研究的呼吸监测设备能够同时测试更多指标。
28.3.本技术基于光纤传感的肺活量检测装置的三个特定位置设置了三个fbg传感器，靠近吹气口的两个位置根据经验信号幅值较大，底部主要是用于收集水汽，也可以放置fbg用于检测水汽的体积和温度变化，但并不是主要用于肺活量的测试，功能是用于系统变量(温度、水汽)的校准。
29.4.本技术的fbg传感器外壁包裹了保护膜，可以减少温度和水汽对fbg的影响，尽管一定程度上会减少信号变化的幅度，但是拥有不同肺活量的测试者吹气带来的气压导致的信号变化都会因此减小，肺活量的判断不受影响。
附图说明
30.图1本技术基于光纤传感的肺活量检测装置第一视图的结构示意图。
31.图2本技术基于光纤传感的肺活量检测装置第二视图的结构示意图。
32.图3本技术基于光纤传感的肺活量检测装置剖视图的结构示意图。
33.图4本技术基于光纤传感的肺活量检测装置与解调仪连接的结构示意图。
34.图5算法的得出的积分结果与和自制仪器相连的肺活量测试仪显示结果。
35.图6由于fbg响应的延迟性该中心波长随着时间偏移的图像。
36.如附图所示：1.介质流通管，101.吹气口，102.出气口，103.内部孔径，104.通孔，105.第一流通管，106.第二流通管，107.水汽收集口，2.fbg(光纤布拉格光栅)传感器，3.解调仪，4.配重块。
具体实施方式
37.下面将结合实施例和附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是优选实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；
38.此外要说明的是：当部件被称为“固定于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在另一中间部件，通过中间部件固定。当一个部件被认为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在另一中间部件。当一个部件被认为是“设置于”另一个部件，它可以是直接设置在另一个部件上或者可能同时存在另一中间部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.如附图1-4所示，为本技术的一种基于光纤传感的肺活量检测装置，该装置包括介质流通管1，所述的介质流通管1的上端设置有吹气口101，所述的介质流通管1的下端设置有出气口102，所述的介质流通管1上开设有与内部孔径103连通的通孔104，所述的通孔104上封堵有fbg(光纤布拉格光栅)传感器2，所述的fbg传感器2与解调仪3相连接(上述连接可以将fbg传感器感应获得的信号传输至解调仪，解调仪与电脑等数据收集存储设备连接，将数据传输至电脑中进行收集和处理)。
40.采用上述结构，本技术的这种肺活量检测装置引入了fbg(光纤布拉格光栅)传感器，光纤光栅传感器被安装在介质流通管上，在实验过程中，传感器能实时反映并输出fbg中心波长的偏移结果到解调仪上，实验者将通过信号处理后得到记录呼吸过程中、中心波长随着时间的累积不断变化的波形图，实现仅搭载fbg传感器的情况下独立得出肺活量测试结果；由于fbg传感器具有高敏感性，可以精细地反映它表面的压力和温度变化，通过对其表面压力变化信息的提取并处理，就可以获得更加准确、精准的肺活量数值。
41.如附图1-4所示，本技术所述的介质流通管1包括相互连接的第一流通管105和第二流通管106，所述的吹气口101位于第一流通管105的管口，所述的fbg传感器2位于第二流通管106上；采用该结构，可以将吹气先流经第一流通管，然后进入至第二流通管形成更加稳定的吹气气流，实现更加精准的检测。
42.如附图3所示，本技术所述的第一流通管105的内部孔径大于第二流通管106的内部孔径；即本技术的介质流通管是一个具有轴向通孔的空心管道结构，内部的空心孔径的
大小存在差异；采用该结构，气流先通过大孔径，然后再流入小孔径，这种方式可以提高管内压力变化以增加fbg传感器检测的灵敏度。
43.作为示例，本技术的第一流通管105和第二流通管106各自的轴向延伸长度的比例没有限定，但是第一流通管管径的轴向长度设计要确保能安装肺活量吹嘴后(在吹气口位置设置一个吹嘴，方便与人的嘴巴适配，且便于吹气)保留一段距离，第二流通管管径的轴向长度要确保在安置fbg传感器的不同位置形成足够大的动压差；各自的管径大小比例没有限定，但要确保第一流通管的管径是第二流通管管径的2-3倍以上以提高气体在自制仪器内的流动速度。
44.作为示例，本技术所述的fbg传感器2上包裹有保护膜，所述的保护膜用于fbg传感器的隔热和隔水；所述的保护膜可以是现有技术的透明胶带，将fbg传感器充分的包裹，可以设置两层(沿着长传感器厚度方向相对的两个表面各设置一层，两层外沿彼此粘合将传感器完全包裹)，内层与介质流通管的内径接触用于感应气流、并隔绝水汽，外层的可以隔绝环境空气；采用上述结构，可以对fbg传感器起到保护作用，防止fbg传感器过热或者与水接触而导致其检测结果的假阳性或假阴性；设置传感器的位置也要实现密封，防止气流从这些地方泄露；可以将温度和水汽对fbg的影响将至最低(灵敏度不会发生变化)。
45.作为示例，本技术所述的fbg传感器2至少设置有两个，且其中一个靠近吹气口101，另一个位于第二流通管106靠近中部位置(即图中104位置，)，可以对介质流通管内的吹气进行多位点同步检测，提高检测的精准度。
46.作为示例，如附图1-4所示，本技术所述的fbg传感器2设置有三个，且其中一个靠近吹气口101，一个靠近出气口102，一个位于第二流通管106靠近中部位置；靠近吹气口和出气口位置的两个fbg传感器的延展方向一致，在附图中当装置处于检测状态时，上述两个传感器位于介质流通管的下部位置、可以与吹气气流更加充分的接触；采用上述结构，靠近吹气口的两个位置的传感器信号幅值较大，靠近出气口的位置放置fbg传感器可以用于检测水汽的体积和温度变化，能用于系统变量(温度、水汽)的校准。
47.本技术的fbg传感器，其数量为两个及以上时，多个fbg在同一根光纤上彼此相互串联，然后与解调仪相连接；本技术的解调仪最终与电脑等能实现数据传输、存储和处理的装置连接。
48.如附图1所示，本技术所述的第二流通管106的尾端设置有水汽收集口107，处于吹气状态时所述的水汽收集口密封；采用该结构，在累积一定的水汽后将水汽引流，避免水汽在装置中长期的留存而造成污染，也可以避免水汽直接流出。
49.如附图1-4所示，本技术所述的介质流通管上设置有配重块4，所述的介质流通管1在配重块上倾斜设置(具体，配重块底部平直，介质流通管在配重块上固定后，其管道可以称45度角度倾斜延伸，与人体吹气姿态适配，方便吹气)；采用该结构，配重块可以增加检测装置在检测过程的稳定性，不会轻易发生位移而影响检测的准确性；而倾斜设置的介质流通管可以与人体吹气姿态适配。
50.下述具体描绘采用本技术上述基于光纤传感的肺活量检测装置进行肺活量检测的具体方法：
51.本技术还提供一种利用基于光纤传感的肺活量检测装置的检测方法，具体包括：
52.(1)测试者先使用肺活量测试仪(wqs-20000)测试得出第一组肺活量数据(现有商
用肺活量测试仪)；
53.(2)结束采集后，测试者需静坐1分钟；
54.(3)测试者使用与肺活量测试仪相连接的肺活量检测装置进行第二轮肺活量测试；
55.(4)结束采集后，测试者需静坐1分钟；
56.(5)再重复进行步骤(1)-(4)四次，以完成实验数据收集。
57.主要结果：
58.表1.实验结果记录(ml毫升)
[0059][0060]
通过上述检测数据可知，连接的肺活量测试仪的测试结果与基于光纤传感的肺活量检测装置的测试结果在一定程度上有相关性；通过对比实验得出连接后肺活量的衰减比例，以衰减后肺活量帮助对fbg中心波长偏移曲线进行解读
‑‑
》曲线判断出衰减后肺活量
‑‑
》通过比例衰减等关系算出未衰减的实际肺活量。第二组实验中由于肺活量测试仪与自制仪器相连接(由热熔胶固定接口处以防止漏气)，吹气过程中肺活量测试仪内的压力传感器感受到的压力变小，示数变小，靠近下侧的fbg(出气口)的中心波长偏移曲线更为稳定。
[0061]
如附图5所示，每次对自制仪器进行肺活量测试的fbg数据处理与积分结果，与每次连接的肺活量测试仪测试结果相对应，且根据连接的肺活量测试仪测试结果大小进行排序：将以上25组串联得到的肺活量测试结果从低到高排列，蓝色为算法根据fbg中心波长变化曲线的出的积分结果，横坐标代表志愿者编号，按照现有设备检测的肺活量值排序；本技术的检测仪器是通过解调仪得到fbg中心波长的偏移量，根据一段呼气实验过程中的偏移量绘制出fbg中心波长偏移曲线，并对曲线的曲率、幅值、积分综合分析，计算得到肺活量。
[0062]
表2 v＝10m/s
[0063]
名称当前值进度标准平均值sg平均值 动压1401.026pa已达到(it＝121)10.0096pa994.032pasg平均值 动压2882.052pa已达到(it＝89)16.5138pa884.133pasg平均值 速度319.6177m/s已达到(it＝119)0.538622m/s19.2629m/ssg平均值 速度431.661m/s已达到(it＝89)0.378983m/s31.6513m/ssg平均值 速度510.0082m/s已达到(it＝65)0.000218793m/s10.0082m/s
[0064]
表3 v＝12.5m/s
[0065]
名称当前值进度标准平均值
sg平均值 动压1674.686pa已达到(it＝122)17.4083pa662.106pasg平均值 动压21452.69pa已达到(it＝91)26.9941pa1452.77pasg平均值 速度325.6245m/s已达到(it＝120)0.73107m/s24.7435m/ssg平均值 速度440.4099m/s已达到(it＝91)0.467904m/s40.41m/ssg平均值 速度512.509m/s已达到(it＝64)0.00022581m/s12.509m/s
[0066]
表4 v＝15m/s
[0067]
名称当前值进度标准平均值sg平均值 动压11121.78pa已达到(it＝118)27.2141pa1110.27pasg平均值 动压22286.01pa已达到(it＝89)44.9141pa2299.7pasg平均值 速度350.4791m/s已达到(it＝116)0.911945m/s32.1934m/ssg平均值 速度432.8202m/s已达到(it＝87)0.558064m/s50.6037m/ssg平均值 速度515.0069m/s已达到(it＝67)7.47195e-05m/s15.0069m/s
[0068]
表5 v＝17.5m/s
[0069]
名称当前值进度标准平均值sg平均值 动压11766.14pa已达到((t＝92)44.7075pa3502.68pasg平均值 动压23513.59pa已达到(it＝79)75.4259pa3502.68pasg平均值 速度340.3413m/s已达到((t＝90)1.14605m/s43.0455m/ssg平均值 速度462.1131m/s已达到(it＝81)0.764278m/s62.0456m/ssg平均值 速度517.4989m/s已达到(it＝53)0.00034904m/s17.4989m/s
[0070]
表6 v＝20m/s
[0071][0072][0073]
上述表2-6是利用solidworks里的flow simulation对水密条件下该自制设备(未串联商用肺活量测试仪)的吹气口施加不同的吹气速度，两个fbg传感器所在的位置的空气流动速度和附近的动压数值。在flow simulation里的迭代算法中，“名称”：人为结合测试目标不同位点赋予的名称。“当前值”：在目前的对应迭代次数时求解出的动压/速度值。“进度”：表示数值迭代完成度的进度。“标准”：停止标准。在标准网格中，选择满足一项(即，一旦满足以下条件之一，自动完成计算)，或全部满足(即，一旦满足以下所有条件，自动完成计算)。如果分析间隔期间目标的振幅偏差(增量)小于计算开始之后flow simulation自动确定的或者在计算控制选项对话框中手动指定的目标收敛标准，即认为该目标是收敛的。平均值-标分析间隔内的目标平均值；表格中速度3为靠近出气口位置的fbg所在位置的吹气速度、速度4为靠近吹气口位置的fbg所在位置的吹气速度、速度5为吹气端口(吹气口位
置)所朝方向施加的吹气速度；随着速度5(模拟的吹气速度)的增大，速度4(靠近吹气口的fbg传感器放置位置，动压2)和速度3(远离吹起口的fbg传感器放置位置，动压1)也正比关系地呈倍数型增大.并且速度4代表的吹气速度始终大于速度3代表的吹气速度。
[0074]
通过上述表2-6和附图6的结果可知：当吹气速度大时，fbg所感受到的压力会变大，中心波长曲线在开始阶段会上升的更快，并在更高中心偏移量的区域保持稳定，当吹气速度小时，fbg所感受到的压力变小，中心波长曲线在开始阶段会上升的更慢，并在更低中心偏移量的区域保持稳定。
[0075]
上述模拟显示了在水密内部结构下不同吹气速度对管内部不同压力感受口带来的压力变化。在真实实验中，端口a(出气口102)将于商用肺活量测试仪相连显示与真实肺活量正相关的肺活量数据对算法的演算结果进行校准。虽然气体总流动腔体积与形状发生了改变，但是经过自制仪器端的压力大小仍被期望与吹气速度有着正相关的关系，并且于两端压力感受端存在压力差。
[0076]
如附图6(算法的得出的积分结果“此处的算法具体在对呼出气流温度进行评价和补偿后，确定动态呼出气流流量在fbg中心波长偏移图的体现。并对不同时间段体现的气体流量进行积分以得出测试者的肺活量大小”与和自制仪器相连的肺活量测试仪显示结果)，由于fbg响应的延迟性该中心波长随着时间偏移图像被分析如下：在开始吹气(上升阶段)压力并没有被良好反应，应该结合斜率和相持阶段进行补偿，得出该阶段累计的吹气量；在吹气相对稳定阶段，气流产生的压力能被传感器良好反应进入信号的相持阶段，测试者处在发力阶段，对仪器产生的抖动影响较大，应结合不同位点的传感器进行补偿；图6中的蓝线代表一次肺活量测试过程中不同时间段靠近吹气口处安装的fbg(动压2，速度4对应的位置)记录的中心波长偏移过程。红线代表一次肺活量测试过程中不同时间段靠近出气口处的fbg(动压1，速度3对应的位置)中心波长偏移曲线。
[0077]
通过上述实施检测数据和检测结果，得出如下主要结论：该算法得出的结果显示出在大趋势下fbg中心波长偏移值的积分大小与和自制仪器相连接的肺活量测试仪显示结果拥有正相关性；但是个体值的对比显示算法得出的结果需被进一步精确；除此之外，在3000以上(对应真实肺活量3800以上)的数值与在2500以下的积分增长趋势有较大差别，该差别可能由于算法精度导致，但更大概率由商用设备自身对不同肺活量和吹气方式检测误差导致。
[0078]
当前缺陷：
[0079]
1.当前的测试样本数量有限，未能提供更多肺活量区间(真实值1000-2000，5000-6000
…
)与算法的出积分结果的关系。
[0080]
2.高肺活量志愿者(普遍拥有更长的吹气时间)在吹气过程中无意削弱吹气力度带来的额外时间，导致积分累计值未被算法减小但导致商用设备检测值偏低。位于本次使用的上端的fbg(更加靠近震动源)的数据将会被同步处理分辨较大的震动与呼气的衰减和停止。并且实现记录整段带有小停顿的肺活量测量过程进一步满足医疗需求。
[0081]
本技术上述数值的检测，以及与现有肺活量测试仪检测数据的对比以及相关性分析，说明本技术这种通过设置fbg来检测肺活量的装置方案是可行的，并且其检测的灵敏度和精准度高，为现有肺活量的检测提供一种全新的检测方式；该仪器的优点体现于可以与其它使用fbg传感器的仪器进行集成(fbg尾端都连接到同一解调仪上)，在健康监测中，不
同的数据可以快速汇总、同步检测，便于综合判断病人的健康状况。除此之外，基于fbg技术的传感技术可以有效规避电子设备的缺陷；而且本技术是通过光纤布拉格光栅测量方式，是一种没有电的测量方式，本身不会产生电火花并且不会被外界的电磁信号干扰，所以系统会更稳定。

技术特征：
1.一种基于光纤传感的肺活量检测装置，其特征在于：该装置包括介质流通管，所述的介质流通管的上端设置有吹气口，所述的介质流通管的下端设置有出气口，所述的介质流通管上开设有与内部孔径连通的通孔，所述的通孔上封堵有fbg传感器，所述的fbg传感器与解调仪相连接。2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的肺活量检测装置，其特征在于：所述的介质流通管包括相互连接的第一流通管和第二流通管，所述的吹气口位于第一流通管的管口，所述的fbg传感器位于第二流通管上。3.根据权利要求2所述的基于光纤传感的肺活量检测装置，其特征在于：所述的第一流通管的内部孔径大于第二流通管的内部孔径。4.根据权利要求1所述的基于光纤传感的肺活量检测装置，其特征在于：所述的fbg传感器上包裹有保护膜，所述的保护膜用于fbg传感器的隔热和隔水；所述的fbg传感器至少设置有两个，且其中一个靠近吹气口，另一个位于第二流通管靠近中部位置。5.根据权利要求4所述的基于光纤传感的肺活量检测装置，其特征在于：所述的fbg传感器设置有三个，且其中一个靠近吹气口，一个靠近出气口，一个位于第二流通管靠近中部位置；靠近吹气口和出气口位置的两个fbg传感器的延展方向一致。6.根据权利要求1所述的基于光纤传感的肺活量检测装置，其特征在于：所述的第二流通管的尾端设置有水汽收集口，处于吹气状态时所述的水汽收集口密封。7.根据权利要求1所述的基于光纤传感的肺活量检测装置，其特征在于：所述的介质流通管上设置有配重块，所述的介质流通管在配重块上倾斜设置。8.一种利用基于光纤传感的肺活量检测装置的检测方法，其特征在于：具体包括：(1)测试者先使用肺活量测试仪测试得出第一组肺活量数据；(2)结束采集后，测试者需静坐1-5分钟；(3)测试者使用与肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置进行第二轮肺活量测试；(4)结束采集后，测试者需静坐1-5分钟；(5)再重复进行步骤(1)-(4)3-6次，以完成实验数据收集。9.根据权利要求8所述的利用基于光纤传感的肺活量检测装置的检测方法，其特征在于：采用步骤(3)所述的肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置进行肺活量检测、其每相邻两次之间的肺活量检测间隔为1.5-2分钟。10.根据权利要求8所述的利用基于光纤传感的肺活量检测装置的检测方法，其特征在于：所述的肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置具体为：将肺活量测试仪串联于基于光纤传感的肺活量检测装置的出气口上、实现肺活量测试仪相连接的基于光纤传感的肺活量检测装置之间的串联。

技术总结
一种基于光纤传感的肺活量检测装置及其检测方法，该装置包括介质流通管，所述的介质流通管的上端设置有吹气口，所述的介质流通管的下端设置有出气口，所述的介质流通管上开设有与内部孔径连通的通孔，所述的通孔上封堵有FBG(光纤布拉格光栅)传感器，所述的FBG传感器与解调仪相连接；本申请具有基于FBG技术来准确检测肺活量，其检测的灵敏度和精准度更高的优点。优点。优点。


技术研发人员：王静 卓昀煜 任勇
受保护的技术使用者：宁波诺丁汉大学
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/10/7