[發明專利]一種柔性光纖傳像束及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110146637.1
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112960901B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 薄鐵柱;史小玄;賈金升;劉輝;王辰;劉暢
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012;C03B37/028;C03C25/66;C03C13/04
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 霍紅艷;劉鐵生

本發明是關于一種柔性光纖傳像束及其制備方法和應用，所述柔性光纖傳像束包括多個柔性單元，所述柔性單元包括按密堆積方式排列的多個傳像單元，所述傳像單元包括皮玻璃層和芯玻璃層。本發明所制備的柔性光纖傳像束，其單纖維直徑為4.0μm～5μm，像元數≥100000，其理論分辨率大于100lp/mm，具有高分辨率特征。

技術領域

本發明涉及一種柔性光纖傳像束及其制備方法和應用，屬于醫療內窺鏡用光纖傳像束領域。

背景技術

醫療內窺鏡是一種經人體的天然孔道，或者微小的手術切口進入人體，利用光纖傳像、傳光原理及其柔軟彎曲性能，對肉眼不易觀察的隱蔽部位進行直接快速的檢查和診療的一種技術。隨著微創手術的蓬勃發展，醫療內窺鏡以診療精準、創口小等突出優點，在現代醫學中得到了越來越廣泛的應用，已逐漸成為人類窺視、治療人體器官的重要工具之一。醫療內窺鏡在200多年的發展過程中，結構由最初的硬管式內窺鏡、半曲式內窺鏡，逐漸發展到了光纖內窺鏡，圖像質量也發生了一次次質的飛躍。

光纖內窺鏡系統主要由窺鏡系統、圖像顯示系統和照明系統組成，其中柔性光纖傳像束是窺鏡系統的重要組成部分，主要起觀察和成像的作用，是影響內窺鏡圖像質量的關鍵元件。醫療內窺鏡的成像質量直接影響著內窺鏡的使用效果和診療的精準度。因此，作為內窺鏡系統的關鍵元件——柔性光纖傳像束，必須具備分辨率高、彎曲部分柔韌性好，圖像傳輸質量佳等性能。

柔性光纖傳像束由上萬根光纖按照一定的規則順序嚴格排列成束，能夠實現傳光和傳像功能，并可實現任意彎曲，是內窺鏡系統的核心光學元件。使用光纖傳像束來傳輸圖像是其它的光學系統無法代替的，其最重要的特征就是傳像束兩端的光纖一一嚴格對應，每根光纖都有良好的光學絕緣性，其獨立傳光不受鄰近其它光纖的影響。對于光纖傳像束而言，透過率、分辨率、斷絲率是最重要的參數。

柔性光纖傳像束的制備技術分為層疊法和酸溶法。層疊法是將光纖束按照特定的形狀和尺寸排列而制成的，其特點是工藝簡單，但是存在單元絲徑無法做小，導致分辨率低，單元絲直徑小于50μm，排列難度大，容易產生錯位等結構缺陷，因此采用層疊法無法制備出醫療用高分辨率柔性光纖傳像束。酸溶法是采用復絲制束工藝。該方法制造光纖傳像束所用的單根光纖包含三種材料，分別為高折射率、高透過率的光纖芯玻璃和低折射率的耐酸性能良好的光學包層玻璃以及可酸溶玻璃。三種玻璃經過纖維拉制后形成硬質光纖束，然后將硬質光纖束浸泡在一定濃度的酸溶液中，經過一段時間的腐蝕，酸溶玻被溶解掉，成為一根根離散的單絲，從而制得柔性光纖傳像束。該方法的優點是可獲得更細的單元絲，更小的像元尺寸，因此其分辨率較高。但是酸溶法的缺點是由于單元絲的尺寸太小(6～10μm)，極易在酸溶過程中產生單元絲的斷裂，導致圖像出現暗區，極大的影響了圖像分辨率和成像質量。

綜上所述，光纖傳像束的分辨率與單元絲直徑成反比，理論上單元絲直徑越小，光纖束的分辨率越高。但是隨著光纖束截面尺寸、單元絲直徑的減小，光纖結構單元的強度逐漸下降，導致斷絲率的增加，造成了光纖束分辨率和成像質量的惡化。因此，如何解決酸溶法的斷絲問題，提高成像質量是該技術領域的難點問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種柔性光纖傳像束及其制備方法和應用，其不但解決了光纖傳像束小截面與高分辨率之間的矛盾，同時獲得了柔性好、斷絲率低的光纖傳像束。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。本發明提出的一種柔性光纖傳像束，所述柔性光纖傳像束包括多個柔性單元，所述柔性單元包括按密堆積方式排列的多個傳像單元，所述傳像單元包括皮玻璃層和芯玻璃層。

優選的，前述的柔性光纖傳像束中，其中所述密堆積方式為正六邊形、正方形或正三角形密堆形式。

優選的，前述的柔性光纖傳像束中，其中所述柔性單元的尺寸(對邊距)30μm～40μm；所述傳像單元為單纖維。