[發明專利]端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲傳感器及系統

有效

• 申請號: 201210438356.4
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102944298A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 王代華;馬茲國;賈平崗
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術領域

本發明具體涉及一種端部敏感型光纖光柵高強度聚焦超聲（High?IntensityFocused?Ultrasound）傳感器及系統，能對高強度聚焦超聲聲場分布進行準確快速測量，屬于傳感技術領域。

背景技術

高強度聚焦超聲治療是新興的無創/微創治療腫瘤癌癥技術。高強度聚焦超聲治療利用聚焦超聲產生的巨大能量，殺死超聲聚焦區域內的腫瘤細胞，而周圍組織受損較小，它具有非侵入性治療等優點。為了能進行完全和有效的高強度聚焦超聲治療，必須準確地確定高強度聚焦超聲聲場分布、聲能量分布和聲焦域大小。目前主要采用壓電水聽器測量高強度聚焦超聲聲場，但壓電水聽器存在難以承受高聲壓的缺點，主要應用于對低強度聲場的測量。一般通過低強度聲場下壓電水聽器測量結果理論推算得到高強度聲場特性，理論推算得到高強度聲場參數很不準確，這給高強度聚焦超聲治療帶來安全隱患。光纖水聽器（Fiber?optic?hydrophone）具有屏蔽電磁干擾、承受高聲壓和高空間分辨率等優勢，光纖水聽器主要有基于Fresnel端面反射原理的光強型光纖水聽器、光纖Fabry-Perot水聽器和光纖Bragg光柵水聽器。

基于Fresnel端面反射原理的光強型光纖水聽器可實現高強度聚焦超聲聲場端部敏感，能測量極高聲壓，但是最小可測聲壓高（≥0.9MPa）、聲壓分辨率低，難以滿足高分辨率聲場測量要求（[1]Staudenraus?J?and?Eisenmenger?W，Ultrasonics,Vol?31,No?4,267-273,1993；[2]Canney?M?S,et?al,Journal?of?theAcoustical?Society?of?America,Vol?124,No?4,2406-2420,2008；[3]Umchid?S,et?al,Ultrasonics,Vol?49,No?3,306-311,March?2009；[4]Ueberle?F?and?Jamshidi-Rad?A,Proceedings?of?the?26th?International?Conference?on?Low?Temperature?Physics,Beijing,China,Vol?279,No?1,012001-012007,2011）。

光纖Fabry-Perot水聽器主要通過在光纖端部鍍膜（包括鋁膜的PET（聚乙烯對酞酸鹽）（[5]Beard?P?C?and?Mills?T?N,Electronics?Letters,Vol?33,No?8,801-803,1997）、殼聚糖膜（Chitosan?membrane）（[6]Chen?L?H,et?al,Proceedingsof?the?SPIE?Conference?on?Advanced?Sensor?Systems?and?Applications?IV，Beijing,China,Vol?7853,pp.78530-78534,2010）和聚對二甲苯-C（Parylene-C）（[7]MorrisP，et?al,Journal?of?the?Acoustical?Society?of?America,Vol?125,No?6,3611-3622,2009.））構成Fabry-Perot腔實現。一方面需要苛刻的鍍膜技術使得膜層厚度很難保證，另一方面在高強度聚焦超聲場中傳感頭端面的聚合物薄膜或反射面金屬層會被打壞或脫落。