[發明專利]光纖光柵溫度傳感器及其探頭

有效

• 申請號: 201110172431.2
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102274006A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 趙維崧
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: A61B5/01
• 分類號: A61B5/01;A61N5/02;G01K11/32
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 曲志波

技術領域

本發明涉及到一種光纖光柵溫度傳感器及其探頭，尤其涉及一種光纖布拉格光柵溫度傳感器，此傳感器尤其適用于骨腫瘤微波熱療的臨床應用。

背景技術

腫瘤是一類嚴重威脅人類生命和健康的疾病。其特點之一在于擴散性很強，而且由于腫瘤細胞與周圍的正常人體組織細胞無明顯分界線，因此采用一般手術治療方法很難完全切除腫瘤細胞，在手術后容易復發。放射性療法和化學療法雖然能殺死腫瘤細胞，但是同時也使大量的正常組織細胞受到損害，導致患者的身體狀況進一步惡化，難以接受后續治療。目前世界各國相繼研制利用微波來治療腫瘤，其作用機理為：將較高頻率的微波作用于腫瘤部位，腫瘤細胞和周圍正常組織細胞在微波的作用下升溫，利用腫瘤細胞比正常組織細胞死亡溫度低的特性，將溫度控制在一定范圍內（42-44°C），持續一定時間，就可以達到既殺滅腫瘤細胞，又保證了正常組織細胞的活性的治療目的。但是，如果溫度高于45°C，則正常組織細胞也會受到嚴重損傷。因此，在進行微波熱療時，對腫瘤部位的精確加溫控溫是實現腫瘤微波熱療技術的關鍵，同時，對于腫瘤部位的精確測溫是實現精確加溫控溫的基本前提。

腫瘤測溫系統是體外微波熱療儀的組成部分，在體外微波熱療儀治療過程中，實時監測腫瘤部位的溫度。測溫傳感器普遍做成探針形式，插入腫瘤部位，在治療過程中進行實時測溫。傳統的微波熱療儀溫度傳感器大多為電子式傳感器或熒光光纖溫度傳感器，由于體外高頻熱療儀是大功率高頻治療設備，因此會產生非常強的電磁干擾，它會干擾周圍環境的電子設備，使它們不能正常工作，因此在微波治療過程中使用電子式傳感器存在失效的可能性。使用熒光式光纖溫度計測量溫度時，由于任意一點光纖的彎曲都會影響到光譜的強度，產生光強損耗，影響測量精度，所以熒光式光纖溫度計具有精度低，可靠性差的缺點，不適合長期連續性測量。

在骨腫瘤微波熱療過程中，通常要把探針針頭插入骨膜等比較堅韌的組織，對于探針的機械強度有較高的要求，傳統溫度傳感器空心針頭的制作方法通常為：將一段壁厚為0.1mm的不銹鋼圓管的一端插入不銹鋼圓棒，采用膠接或者焊接的方式將不銹鋼圓管與不銹鋼圓棒聯接在一起，然后切出斜面作為針尖。這種空心針頭的壁厚較薄，插入骨腫瘤部位時經常會折斷，因而失效，而且會對患者造成不必要的損傷。由于采用焊接或者膠接的聯接方式，反復使用后將導致針尖部位的不銹鋼圓棒處密封不嚴而且容易脫落，也容易對患者造成不必要的損傷。為了減輕傳感器的整體重量，傳統溫度傳感器的手柄通常采用非金屬材料，從而進一步降低了傳感器整體的機械強度。不適用于骨腫瘤微波熱療的臨床應用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的上述不足，設計提供一種應用于微波熱療的光纖光柵溫度傳感器，結構簡單，重量輕，體積小，堅固耐用，使用安全方便，使用光信號傳輸，不受微波輻射干擾，能精確測量探針插入點的溫度，能確保實現腫瘤微波熱療的療效及微創性，尤其適用于骨腫瘤微波熱療的臨床應用。

一種光纖光柵溫度傳感器，它包括探頭和與之連接的解調系統，所述探頭包括連接在一起的針頭和手柄，其特征是所述針頭是帶有針尖的圓棒，在圓棒一端底面中心設置一盲孔，該盲孔延伸至接近圓棒有針尖的另一端；在盲孔中通過石英玻璃毛細管固定光纖布拉格光柵。

本方案的具體特點還有，在盲孔中設置光纖布拉格光柵是指將所述光纖布拉格光柵根部5mm尾纖的涂覆層剝除并在在位于石英玻璃毛細管中后部的光纖布拉格光柵根部5mm尾纖表面涂膠后插入到所述石英玻璃毛細管內接近前端的位置，光纖布拉格光柵頂端距離石英玻璃毛細管前端約5mm，膠固化后，光纖布拉格光柵處于一端自由狀態。然后將光纖布拉格光柵連同石英玻璃毛細管一起插入針頭盲孔并在針頭根部涂膠，將針頭和光纖固定。膠固化后，石英玻璃毛細管在針頭內處于自由狀態，它與針頭內壁的接觸不會引起光柵的形變，因而不會影響測量精度。

所述圓棒為奧氏體不銹鋼圓棒，圓棒直徑2mm，盲孔直徑1mm，盲孔盲端距奧氏體不銹鋼圓棒另一端5mm。

所述手柄為醫療用鋁合金制成，呈中空管狀，在手柄前部內腔設置有環臺，環臺將手柄分為內腔分為內徑不同的兩段，前段設置內螺紋與針頭固定連接；采用膠接和螺紋連接的方式將所述針頭和手柄聯接在一起。手柄后段固定光纖外層保護套管。前段螺紋孔深度為5mm，通過這段螺紋孔，可以將針頭和手柄聯接在一起。手柄后段內徑3.2mm，深度50mm，通過這段內孔，可以將光纖外層保護套管和手柄聯接在一起。