温度监测装置及系统

技术领域

本发明涉及温度监测技术领域，尤其涉及一种温度监测装置及系统。

背景技术

目前，手术创口处的术前温度和术后温度监测对手术的实施以及术后的恢复治疗有着重要的影响。

在相关技术中，温度监测装置包括体温计、体温枪和红外测温仪等。但上述温度监测装置因体积较大、监测精度低等问题无法应用于创口处。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种温度监测装置及系统，能够对皮下组织温度进行监测，提高了温度监测精度和响应速度，并减小了温度监测装置的体积。

根据本发明的第一方面实施例的温度监测装置，包括：注射器；针头，与所述注射器连接；信号发生模块，设置于所述注射器内，用于发送第一光信号；信号传输模块，设置于所述注射器内，所述信号传输模块与所述信号发生模块耦合连接，用于传输所述第一光信号；温度监测模块，设置于所述针头内，所述温度监测模块与所述信号传输模块连接，用于根据所述第一光信号监测皮下温度，并根据所述皮下温度生成第二光信号；转换模块，设置于注射器内，所述转换模块与所述信号传输模块耦合连接，用于将所述第二光信号转换为电信号。

根据本发明实施例的温度监测装置，至少具有如下有益效果：通过使用针头对温度监测模块进行封装，减轻了对皮下组织的损伤，降低了温度监测装置的体积。通过使用第一光信号和第二光信号对皮下温度进行监测，提高了皮下温度监测的精度和响应速度。

根据本发明的一些实施例，所述信号发生模块包括：光源发射器，与所述信号传输模块耦合连接，用于产生所述第一光信号。

根据本发明的一些实施例，所述信号传输模块包括：环形器，所述环形器的第一端口与所述光源发射器耦合连接；光开关，所述光开关的第一端口与所述环形器的第二端口耦合连接，所述光开关的第二端口与所述温度监测模块连接，所述光开关用于把所述第一光信号传输给所述温度监测模块。

根据本发明的一些实施例，所述温度监测模块包括：光纤布拉格光栅，与所述光开关的第二端口耦合连接。

根据本发明的一些实施例，所述针头内壁设有固定件，所述固定件用于固定所述光纤布拉格光栅；其中，所述固定件由填充于所述针头管道内的固定剂固化形成。

根据本发明的一些实施例，所述固定件沿所述针头内壁延伸方向的宽度为0.17mm。

根据本发明的一些实施例，所述转换模块包括：图像传感器，所述图像传感器的一端与所述环形器的第三端口耦合连接，所述图像传感器用于将所述第二光信号转换为所述电信号。

根据本发明的一些实施例，所述温度监测模块包括至少两个所述光纤布拉格光栅。

根据本发明的第二方面实施例的温度监测系统，包括：如上述任一实施例所描述的温度监测装置；数据处理模块，与所述转换模块连接，用于对所述电信号进行处理，并生成对应的温度信号。

根据本发明的一些实施例，还包括：显示模块，与所述数据处理模块连接，用于接收所述温度信号。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例温度监测装置的一结构示意图；

图2为本发明实施例温度监测装置的另一结构示意图；

图3为本发明实施例温度监测系统的一模块框图。

附图标记：

温度监测装置100、注射器110、针头120、温度监测模块130、光源发射器140、环形器151、光开关152、转换模块160、固定件170、皮下组织200、数据处理模块300、显示模块400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1和图2，本申请实施例提供了一种温度监测装置。该温度监测装置包括：注射器110、针头120、信号发生模块、信号传输模块、温度监测模块130和转换模块160。针头120与注射器110连接。信号发生模块设置于注射器110内，用于发送第一光信号。信号传输模块设置于注射器110内，信号传输模块与信号发生模块耦合连接，用于传输第一光信号。温度监测模块130设置于针头120内，温度监测模块130与信号传输模块连接，温度监测模块130用于根据第一光信号监测皮下温度，并根据皮下温度生成第二光信号。转换模块160设置于注射器110内，转换模块160与信号传输模块耦合连接，用于将第二光信号转换为电信号。具体地，针头120直径为0.3mm，将针头120插入皮下组织700，信号传输模块将信号发生模块产生的第一光信号发送给温度监测模块130。受到皮下温度变化的影响，满足条件的第一光信号在温度监测模块130进行反射，从而生成第二光信号。此时，第二光信号携带有皮下温度信息。第二光信号通过信号传输模块传输到转换模块160，转换模块160对第二光信号进行处理，以生成对应的电信号。根据对电信号进行分析，即可得到对应的皮下温度，从而实现对皮下温度的测量。

本申请实施例提供的温度监测装置通过使用针头120对温度监测模块130进行封装，减轻了对皮下组织200的损伤，降低了温度监测装置的体积。通过使用第一光信号和第二光信号对皮下温度进行监测，提高了皮下温度监测的精度和响应速度。

参照图2，在一些实施例中，信号发生模块包括：光源发射器140。光源发射器140与信号传输模块耦合连接，光源发射器140用于产生第一光信号。具体地，光源发射器140包括应用于光纤传感器、光纤陀螺等装置的超宽带光源。第一光信号的波长λ

在一些实施例中，信号传输模块包括：环形器151和光开关152。环形器151的第一端与光源发射器140耦合连接。光开关152的第一端口与环形器151的第二端口耦合连接，光开关152的第二端口与温度监测模块130连接，光开关152用于把第一光信号传输给温度监测模块130。具体地，光源发射器140产生的第一光信号从环形器151的第一端口输入，并从环形器151的第二端口输出至光开关152，从而降低了第一光信号的损耗。光开关152将第一光信号传输给温度监测模块130，温度监测模块130根据第一光信号实现对皮下温度的监测。

在一些实施例中，温度监测模块130包括：光纤布拉格光栅，光纤布拉格光栅与光开关15的第二端口耦合连接。具体地，温度监测模块130包括至少一个光纤布拉格光栅，每一个光纤布拉格光栅均通过单模光纤对应与光开关152的第二端口连接。通过控制光开关152第二端口的导通状态，实现对温度监测模块130的分时控制。例如，光开关152的第二端口包括至少一个子端口，每一个光纤布拉格光栅均与一个子端口对应连接。光开关152对每一个子端口的导通状态进行分时控制，当一个子端口导通时，与该子端口连接的光纤布拉格光栅接收到第一光信号，其余光纤布拉格光栅无法接收。接收到第一光信号的光纤布拉格光栅根据第一光信号生成第二光信号。其中，第二光信号携带有皮下组织200的温度信息。第二光信号通过对应的子端口和环形器151的第二端口传输至转换模块160，从而实现一个光纤布拉格光栅对皮下温度的监测。当温度监测模块130包括多个光纤布拉格光栅时，可以对多个光纤布拉格光栅监测到的皮下温度进行平均值处理，以提高了皮下温度监测的精度。

在一些具体的实例中，光纤布拉格光栅通过使用紫外激光在光纤纤芯上刻写而成。当光源发射器140产生的连续超带宽第一光信号通过环形器151和光开关152传输至光纤布拉格光栅时，满足布拉格波长的窄带光被反射回去，从而形成第二光信号。其余波长的第一光信号发生透射，在下一个具有不同中心波长的布拉格光栅处再进行反射。被反射回来的窄带光谱的中心波长(第二光信号的波长)与原始波长(第一光信号的波长)相比已发生了偏移，即第二光信号中携带了皮下温度信息。其中，布拉格波长λ

请再次参照图1，在一些实施例中，针头120内壁设有固定件170，该固定件170用于固定光纤布拉格光栅。其中，该固定件170由填充于针头120管道内的固定剂固化形成。具体地，固定件170为医用胶水。将光纤布拉格光栅去除涂覆层，并将单模光纤和光纤布拉格光栅通过光纤切割刀进行端面切割，通过光纤熔接机对切割后的两个端面进行熔接，以使得两者形成一体结构。熔接后的单模光纤涂覆一层医用胶水，以便于固化后的医用胶水对光纤布拉格光栅的位置进行限定。其中，单模光纤涂覆的位置与光纤布拉格光栅的栅区设有一定的间隔距离。

例如，固化后的医用胶水的厚度为0.17mm，以防止在针头120内壁使用医用胶水对光纤布拉格光栅进行固定时，部分胶水溢出至栅区位置。在针头120的中心位置放置熔接后的单模光纤和光纤布拉格光栅，并使得光纤布拉格光栅的栅区位于针头120的三分之一处(以针尖为起始点的针头120三分之一处)。此时，在针尖注入0.05mL的医用胶水，医用胶水封住针头120内壁和光纤布拉格光栅的光纤部分，以使光纤布拉格光栅靠近单模光纤的部分为固定状态，远离单模光纤的部分为自由状态。

在一些实施例中，转换模块160包括图像传感器。图像传感器的一端与环形器151的第三端口耦合连接，图像传感器用于将第二光信号转换为电信号。具体地，图像传感器为线性图像传感器。针头120对光纤布拉格光栅进行保护。当皮下温度作用于针头120时，光纤布拉格光栅的光纤部分发生伸缩，即光纤轴向发生变化，从而导致光谱漂移。第一光信号通过光纤布拉格光栅后生成的第二光信号经过光开关152和环形器151传输给图像传感器。图像传感器在预设时间间隔内通过光电二极管等器件生成电信号，并对该电信号进行分析，以得到对应的皮下温度。

参照图3，本申请实施例提供了一种温度监测系统。该温度监测系统包括如上述任一实施例所描述的温度监测装置100和数据处理模块300。数据处理模块300与转换模块160连接，数据处理模块300用于对电信号进行处理，以得到对应的温度信号。具体地，温度信号用于表征皮下温度，数据处理模块300包括数据采集卡等，数据处理模块300对图像传感器生成的电信号进行解析处理，从而得到皮下温度。

例如，当皮下温度发生变化时，光纤布拉格光栅的光纤被拉伸或压缩，从而导致光纤布拉格光栅的周期发生变化，光纤布拉格光栅的峰值反射率也相应的产生移动。在一些具体的实例中，当皮下温度升高时，第二光信号的波长向波长增大的方向移动。通过解析温度与波长的漂移关系，即可得到光纤布拉格光栅的灵敏度。根据波长的漂移和灵敏度计算得到光纤布拉格光栅与波长的关系y＝70.42x-109109.72，其中，x表示光纤布拉格光栅的中心波长，y表示温度信号。

在一些实施例中，温度监测系统还包括：显示模块400，显示模块400与数据处理模块300连接，显示模块400用于接收温度信号。具体地，数据处理模块300将生成的温度信号传输给显示模块400，以使显示模块400显示对应的皮下温度。

本申请实施例提供的温度监测装置及系统通过使用针头对光纤布拉格光栅进行封装，降低了外界电磁场对皮下温度监测的干扰，提高了温度监测装置的耐腐蚀性和易更换性，从而延长了温度监测装置的使用寿命，并使得该温度监测装置能够与CT等设备同时使用。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。