研究目的
开发一种基于光纤布拉格光栅（FBG）传感器的生理压力测量方法，用于智能纺织品的可穿戴应用，通过脉搏波分析实现压力的连续监测。
研究成果
FBG传感器通过测量脉搏波信号并分析庞加莱图偏移，成功检测出生理应激反应。该技术可实现连续、可穿戴的应激监测，并有望集成至智能纺织品中。未来工作需解决微型化、耐用性、能效及运动伪影抑制等问题，以实现多生命体征传感器。
研究不足
挑战包括将光纤光栅（FBG）解调仪微型化至口袋尺寸，用丝线等材料加固易损的FBG传感器，降低光电特性带来的功耗，以及消除可能干扰脉搏波测量的身体运动噪声。
1：实验设计与方法选择：
本研究设计实验使用光纤光栅（FBG）传感器测量脉搏波信号，并通过脉搏峰峰值间隔（PPI）的庞加莱图分析压力状态。压力诱导采用心算测试和色词测试。
2：样本选择与数据来源：
受试者包括两名20多岁男性用于详细分析，以及34名受试者用于脉率验证。数据采集自FBG传感器、心电图（ECG）和电子血压计。
3：实验设备与材料清单：
FBG传感器系统（PF-25，长野计器株式会社）、Nd:YVO4激光器（266 nm，1.9 W，200 kHz）、相位掩模（Ibsen photonics A/S，间距1063.3 nm）、光纤（单模，纤芯直径10 μm，包层125 μm）、心电图仪（PVM-2701，日本光电工业株式会社）、电子血压计（HEM-1020，欧姆龙株式会社）、医用胶带、压力测试监测器。
4：9 W，200 kHz）、相位掩模（Ibsen photonics A/S，间距3 nm）、光纤（单模，纤芯直径10 μm，包层125 μm）、心电图仪（PVM-2701，日本光电工业株式会社）、电子血压计（HEM-1020，欧姆龙株式会社）、医用胶带、压力测试监测器。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过紫外照射制备FBG传感器；以恒定压力将传感器安装于受试者手腕；在静息与压力状态下测量脉搏波信号；通过闪光心算和色词测试施加压力；按指定间隔（如每90秒采集30秒数据）收集数据；分析PPI及庞加莱图。
5：数据分析方法：
从脉搏波信号计算PPI；利用庞加莱图检测压力诱导的变化；将FBG测得的脉率与参考设备对比；采用统计相关性与中位数分析进行验证。
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Phase mask
Ibsen photonics A/S
Used in the FBG fabrication system to define the diffraction grating period on the optical fiber.
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Electronic sphygmomanometer
HEM-1020
Omron Co., Ltd.
Used to measure reference pulse rates for comparison with FBG sensor-derived pulse rates.
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FBG sensor system
PF-25
Nagano Keiki Co., Ltd.
Used to measure pulse wave signals by detecting shifts in Bragg wavelength for stress detection and vital sign monitoring.
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Nd:YVO4 laser
Used as a light source in the FBG sensor fabrication system to create diffraction gratings via UV irradiation.
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Electrocardiogram
PVM-2701
Nihon Kohden Co., Ltd.
Used as a reference device to measure R-to-R intervals (RRI) for validating pulse wave measurements from the FBG sensor.
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Optical fiber
Single-mode fiber used in the FBG sensor for pulse wave signal transmission and sensing.
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Cylindrical lens
Used in the FBG fabrication system to focus UV laser light onto the phase mask and optical fiber.
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Spectrum analyzer
Used to measure the Bragg reflected light intensity during FBG sensor fabrication and calibration.
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ASE light source
Used in the FBG sensor system to provide broadband near-infrared light for Bragg wavelength detection.
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Circulator
Used in the FBG fabrication system to connect the optical fiber to the ASE light source and spectrum analyzer.
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Medical tape
Used to secure the FBG sensor on the subject's wrist with constant mounting pressure for consistent signal output.
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