[發明專利]一種分布式拉曼光纖多目標探測系統

有效

• 申請號: 202110553633.5
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113288055B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 邵鵬飛;邢金玉;徐亮
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N21/65
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發明公開了一種分布式拉曼光纖多目標探測系統，包括光發生模塊、傳感器模塊和信號解析模塊；其光發生模塊是由激光器發出激光，并設置由光環形器和光纖布拉格光柵構成的各級聯單元，獲得各不同光譜段的反射光進入光復用器，并經選擇形成出射光進入傳感器模塊；傳感器模塊是由各光纖布拉格光柵依次串聯構成的縱向結構，使出射光在傳感器模塊中各光纖布拉格光柵上一一對應得到反射并進入信號解析模塊；經解析獲得測量區域的溫度信息和化學信息，其測量區域是與縱向結構對應的縱向位置。本發明尤其適于術后封閉傷口檢測，能夠實時定量獲取術后封閉傷口關于物質和溫度的信息，從而實現對術后封閉傷口狀態的量化表征。

技術領域

本發明涉及分布式拉曼光纖多目標探測系統，更具體的說是一種尤其適于術后封閉傷口檢測的分布式拉曼光纖多目標探測系統。

背景技術

在醫療器械領域中，手術部位感染(Surgical site infection,SSI)是手術傷口或手術過程中打開或操作的器官/間隙的任何感染，為常見的術后并發癥。為減少微生物進入、減少開裂、加快愈合，大部分術后傷口會采取包括縫合、敷料覆蓋等措施使傷口處于“封閉”狀態。術后封閉傷口在數百萬例/年的手術傷口中占有較大比例，其感染是SSI中難以及早發現、檢測難度最高的一種，會對患者造成沉重的醫療負擔甚至危及生命。

目前SSI的診斷主要依靠臨床判斷，包括切口部位產生紅斑、硬結、發熱和疼痛以及全身紅腫、發熱和白細胞增多等。這些診斷方法存在很大的主觀性，對醫生的經驗和一致性要求很高，無法及時有效診斷感染情況。封閉傷口往往涉及較深的位置，且不同深度特性各異，監測術后封閉傷口內不同深度分布的微生物、抗生素、溫度這些發生SSI的主要參數能為實時觀測術后封閉傷口愈合狀態、做出合理的診斷結果與治療方案提供重要依據，有利于及早發現感染、減少治療誤區、縮短療程、減輕痛苦。而已有單一深度探測的方案無法反應感染的真實情況。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種分布式拉曼光纖多目標探測系統，其尤其是應用于術后封閉傷口的探測，采用單探測器進行監測，實現針對術后封閉傷口內的微生物、抗生素，以及溫度變化的實時監測，獲得微生物、抗生素和溫度的三項感染關鍵因素沿傷口深度方向的分布情況，為根據術后封閉傷口愈合狀態給出合理的診斷結果和治療方案提供可靠依據。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明分布式拉曼光纖多目標探測系統的特點是：包括光發生模塊、傳感器模塊和信號解析模塊；所述光發生模塊是由激光器發出激光，設置由光環形器和光纖布拉格光柵構成的各級聯單元，獲得各不同光譜段的反射光進入光復用器，經光復用器的選擇形成出射光進入傳感器模塊；所述傳感器模塊是由各光纖布拉格光柵依次串聯構成的縱向結構，使出射光在傳感器模塊中各光纖布拉格光柵上一一對應得到反射并進入所述信號解析模塊；經由所述信號解析模塊的解析獲得測量區域的溫度信息和化學信息，所述測量區域是指與縱向結構相對應的縱向位置。

本發明分布式拉曼光纖多目標探測系統的特點也在于：

所述光發生模塊是由激光器發出激光I₁，所述各級聯單元分別是：

第1級聯單元：由第1光環形器和第1光纖布拉格光柵FBG₁構成，激光I₁經第1光環形器入射到第1光纖布拉格光柵FBG₁，形成透射光I₂以及波長為λ₁的反射光R₁，所述反射光R₁再經第1光環形器進入光復用器；

第2級聯單元到第n-1級聯單元的各中間級聯單元：是由本級光環形器接收上一級透射光并入射到本級光纖布拉格光柵，經本級光纖布拉格光柵分別形成本級透射光和本級反射光，所述本級反射光再經本級環形器進入光復用器；