目的:探索一种根据呼吸信号对儿童肺炎进行快速准确判别的方法，避免传统诊断时X射线产生的儿童癌症诱导性。方法:采用马赫-曾德光纤传感器搭建儿童肺炎呼吸信号（RSP）检测系统，依据儿童肺部啰音产生的振动信号，提取被监测者的RSP。通过离散余弦变换等预处理方法，进行信号压缩和去噪；通过Hilbert变换、自回归（AR）模型谱估计等信号处理方法，实现RSP的多特征提取；构建支持向量机（SVM）分类模型对采集的RSP进行分类。结果:所提出的方法对患肺炎与未患肺炎儿童RSP的分类准确率为94.41%，较以往方法提升较大。结论:基于光纤传感器的儿童肺炎诊断系统具有较高的检测准确率，有希望在临床中推广使用。

目的 研制一种新型的基于氧敏感指示剂Ru(bpy)3Cl2和固定化葡萄糖氧化酶(GOD)的复合敏感膜光纤传感器,用于实时检测葡萄糖溶液质量浓度.方法 以多孔SiO2纳米粒子为载体固定GOD,并采用溶胶-凝胶法同时加入Ru(bpy)3Cl2制备葡萄糖敏感膜,通过提拉法在光纤端面沉积敏感膜制成光纤传感探头,搭建光纤传感器用于实时检测葡萄糖溶液质量浓度.结果 光纤传感器检测葡萄糖溶液质量浓度为50～900 mg/dL(2.78～50.00 mmol/L),在用于实时监测葡萄糖溶液质量浓度变化时响应时间短,测试标准曲线线性良好.结论 SiO2多孔材料固定化酶光纤葡萄糖传感器具有灵敏度高、响应速度快、检测范围大等优点,未来可以检测人体血液中的葡萄糖质量浓度.

目的 研制基于光纤内镜的可视腰椎穿刺装置, 并对其应用效果进行初步研究.方法 收集10具家猪腰段脊柱标本, 随机分为实验组 (n=5) 和对照组 (n=5) .可视腰椎穿刺装置由穿刺针、光纤内镜、外置光源、图像传感器、图像采集系统组成, 可在直视下进行腰椎穿刺操作.实验组使用可视腰椎穿刺装置在家猪腰椎标本上模拟腰椎穿刺操作, 对照组使用传统穿刺方法.评估可视腰椎穿刺装置对穿刺部位各组织结构的分辨能力, 并与对照组比较评估其穿刺成功率.结果 可视腰椎穿刺装置能清楚地分辨穿刺部位各组织结构, 穿刺成功率较传统穿刺方法显著提高 (P＜0.05) .结论 可视腰椎穿刺装置在提高腰椎穿刺的准确性及成功率方面具有一定优势, 可为临床腰椎穿刺技术发展提供新的思路.

为了满足POCT仪器体积小、操作简单、携带方便、结果报告及时化的检验模式新要求,设计并开发一款基于Y形光纤的便携式免疫荧光定量检测仪.该设备以恒流源驱动激光二极管作为激发光源,Y形光纤作为光信号传输介质,光电二极管作为荧光信号接收传感器,替代复杂庞大的传统共聚焦光学系统,使光路设计及信号采集模块小型化;设计Sallen-Key拓扑结构的二阶有源低通滤波器对信号进行放大滤波处理,以减少杂波干扰,提高系统灵敏度;采用STM32 F103微处理器为主控芯片,控制步进电机驱动机械扫描模块、光电信息采集模块、数据处理及显示模块完成免疫层析试纸条的荧光值定量检测.AD采集精度实验显示,该系统的AD采样偏差为10μV,标准差为1.91E-06;实测荧光微球实验表明,荧光微球稀释倍数和荧光强度信号之间的乘幂关系良好,相关系数为0.99,该系统检测灵敏度高,重复性好.

基于保偏光纤的温度双折射效应,提出一种高精度、低成本、具有良好互易性的反射式保偏光纤温度传感器(Polarization-Maintaining Fiber Temperature Sensor,PMF-TS).采用体积小、重量轻的光纤温度探头,可与半导体激光器激光输出光纤集成,组成多功能激光治疗仪探针,通过实时、精确监测靶组织的温度变化,闭环控制半导体激光器的输出能量及脉冲频率,满足体内深度肿瘤组织精准微创激光热疗的应用需求.完成了样机研制及测试,结果表明,PMF-TS的测温分辨率为0.01℃,远优于18B20数字温度传感器及PT100铂电阻温度传感器.经过PMF-TS的闭环控制以后,半导体激光器在-40℃～70℃环境温度范围内,输出功率的波动可以控制在±0.1 W以内.

人体内压力监测对检查器官或组织病变、实时分析术中情况起着十分重要的作用.相对于传统的机电式压力传感器,光纤压力传感器具有体积小、灵敏度高、安全性高、抗电磁干扰能力强等优势,在医疗领域得到了广泛的应用.该文综述了光纤压力传感器的发展历程及在医疗领域压力监测中的应用.重点分析了光纤压力传感器在心血管及血液、颅内、气道、胃肠道等组织或器官内的压力监测.分析表明,光纤压力传感器在不同的组织或器官内均可以达到良好的监测效果.

以倏逝波光纤荧光生物传感器为平台,以邻苯二甲酸酯类(PAEs)污染物为靶标,优化了基于受体作用理论的生物传感分析技术,实现了PAEs雌激素结合活性的定性筛查.对7种典型邻苯二甲酸酯的雌激素结合活性测试结果为BBP>DBP>DIPP,其他4种物质几乎无雌激素结合活性,结果与文献广泛报道结论相一致,验证了所建立方法的准确性.在最优测试条件下,光纤传感界面可再生300次以上,为雌激素活性污染物的筛查提供了一种低成本、自动化方法.

为了提高射频消融系统中肿瘤组织温度和阻抗的控制精度,设计了基于模糊控制的温度与阻抗监测系统.系统采用光纤光栅温度传感器测量组织温度,运用电阻采样、互感器隔离的方式测量组织阻抗;选用模糊控制算法对温度和阻抗进行控制,并通过建立分层多规则集结构模糊控制器,降低了控制复杂度.经过实验验证,治疗温度上升速度快、过渡时间短,最大超调量为1℃,稳态精度为±0.4℃,控制算法适应性强,可以实现对肿瘤组织均匀、平稳的加热治疗,对临床治疗肿瘤具有较高的实用价值.

光纤光栅的基本传感原理为外界物理参量变化引起光纤光栅中心波长漂移,通过监测光纤光栅中心波长大小获得外界物理参量具体信息,从而实现对外界物理参量的传感.基于光纤光栅的材料特性和传感原理,光纤光栅传感器具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗磁场干扰、灵敏度高和准确度高等应用特点.医用传感器应用于人体检测,需考量生物信号的特殊性和复杂性,兼顾生物相容性、可靠性和安全性.光纤光栅传感器的应用特性能满足医用传感器的特殊要求,故光纤光栅传感器逐渐成为医用传感器领域的研究重点,并使光纤光栅传感技术在心脏监测、呼吸监测、温度监测、超声领域和外科领域等医疗设备领域广泛应用.

目的 基于涡轮传感器及氧传感器测定呼吸机使用患者的呼吸代谢指标,探讨不同性别患者的呼吸代谢变化特征和影响因素.方法 基于COSMED代谢车的气体分析器测定122例不同性别患者呼吸代谢,其中A组男84例,B组女38例;分析不同性别患者的吸入氧量、呼出二氧化碳量、氧通气当量、最大摄氧量,平均吸入、呼出氧气量、潮气量、肺泡通气量,平均吸入、呼出二氧化碳量、呼吸商、呼吸频率等指标的差别,分析BMI值对呼吸代谢值的影响.结果 A、B两组间平均O2分压(O2 exp)比较有统计学差异:分别为(161±38)vs.(142±29)和118±53)vs.(86±39),男性患者明显高于女性患者(P＜0.05).2组间CO2产量无统计学差异(P＞0.05).氧通气当量(VE/VO2)(47.56±17.45)vs.(28.98±12.12)2组间有统计学差异.二氧化碳通气当量VE/VCO2、呼吸商R、每公斤摄氧量、平均呼出CO2量2组间比较均无统计学差别(P＞0.05).平均呼出O2量(33.98±.10.71)vs.(29.26± 11.12)2组间比较有差别(P＜0.05),潮气量VT(0.30±0.09)vs.(0.34±0.09)、摄氧量VO2(142±30) vs.(161±38)两组间有差别,男性患者均高于女性患者(P＜0.05).分钟通气量、平均CO2分压、CO2产量两组间比较均无差别(P＞0.05).结论 基于传感器测定不同性别人群的呼吸代谢精确、安全,可以辅助分析呼吸代谢状况、评估肺功能,可针对性的满足临床重症患者的诊治需求.