【摘 要】
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在生物医疗领域中,实时监测人体组织内部压力,对于了解病患病情,指导心血管、脑部等疾病的治疗以及提高病患的救治水平有着重要的意义。临床上现有的无创压力检测方法及有创压力检测方法在压力测量精度、传感器安装空间、抗电磁干扰能力等方面存在一定的局限性。近年来,光纤法布里-珀罗（F-P）压力传感器凭借其测量精度高、体积小、抗电磁干扰、结构简单、成本低等优势,在人体组织压力检测方面具有广阔的应用前景。因此,研
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目:“心脏消融导管远端三维接触力光纤光栅传感检测新原理与新方法”（No:51905398）；
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在生物医疗领域中,实时监测人体组织内部压力,对于了解病患病情,指导心血管、脑部等疾病的治疗以及提高病患的救治水平有着重要的意义。临床上现有的无创压力检测方法及有创压力检测方法在压力测量精度、传感器安装空间、抗电磁干扰能力等方面存在一定的局限性。近年来,光纤法布里-珀罗（F-P）压力传感器凭借其测量精度高、体积小、抗电磁干扰、结构简单、成本低等优势,在人体组织压力检测方面具有广阔的应用前景。因此,研究光纤F-P腔压力传感器及其传感特性对于人体血压、颅内压等有创压力检测技术有着重要科学意义和临床应用价值。本文的主要研究工作:（1）构建了一种用于人体有创压力实时检测的微泡型光纤F-P腔结构。基于F-P腔光干涉原理,通过对F-P腔传感模型进行理论计算与力学仿真,分析了F-P腔传感模型的设计参数与灵敏度。提出了一种基于光纤光栅（FBG）传感的温度补偿方法。通过压力、温度传感特性实验,验证了基于FBG的温度补偿方法的可行性,有效避免温度对于压力测量的误差影响。（2）提出一种普通单模光纤与多模光纤熔接,结合氢氟酸溶液腐蚀及光纤熔接技术制造F-P腔的方法。通过实验法与单一变量法,探索了氢氟酸溶液腐蚀时长、熔接放电强度及放电时间对于微泡结构的影响规律。使用不锈钢管与医用导管封装了两个外径仅3mm的微泡型光纤F-P腔压力传感器,以满足血压、颅内压等不同体内压力的测量需求。（3）给出了一种微泡型光纤F-P腔压力传感信号解调算法,并搭建了微气压测试系统及温度特性测试系统。开展了微泡型光纤F-P腔压力传感器的压力、温度传感特性实验研究。实验结果表明:1号与2号微泡型光纤F-P腔压力传感器在-50k Pa～50k Pa的压力范围内,压力测量灵敏度分别为:8.57pm/k Pa和8.87pm/k Pa;温度系数分别为1.066pm/℃和1.061pm/℃;动态压力测试结果与电阻压力传感器具有较好的一致性,压力测量最大误差分别为7.19%和7.62%。（4）开展了心脏-血管压力模拟测试与鼠颅内压力测试实验,评价微泡型光纤F-P腔压力传感器的传感性能。心脏-血管压力模拟测试验证了所制备的传感器应用于介入式导管术的操作可行性,以及因不同病理导致的心血管内部压力变化测量的有效性;鼠颅内压力测试实验结果表明,所制备的传感器可以有效检测不同实验操作下鼠颅脑内的实时动态压力。
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