CN103948374B - 一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器 - Google Patents
一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器 Download PDFInfo
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Abstract
一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器，涉及一种光纤测温传感器。本发明为了解决现有的热电阻型、热电偶型温度传感器易受到强电磁场的干扰，无法进行温度的实时测量，影响治疗效果的问题。本发明的光纤光栅探头包括光纤纤芯和制作在其上的光纤光栅，光纤光栅探头的探入端为自由端，光纤光栅探头的连接端与单模光纤的一端连接，单模光纤的另一端通过光纤连接器与布拉格波长测量设备连接，医用硬质套管和医用柔性护套连接构成防护套，防护套套装在光纤光栅探头和单模光纤上，且医用硬质套管位于光纤光栅探头一侧，光纤光栅探头和单模光纤的连接处设置有去应力刻槽。本发明可以在强电磁环境下实时测量，满足监控肿瘤热疗等治疗过程的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤测温传感器，具体涉及一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器，属于医用温度测量技术领域。
背景技术
在医疗领域，经常需要测量人体的温度。在肿瘤热疗、热化疗和磁疗过程中，需要通过外加射频电磁场等方法加热肿瘤部位，使肿瘤部位温度达到42-44摄氏度，从而杀死肿瘤细胞，又能使正常人体组织不受到损伤。为了达到治疗目的，并不对人体造成损害，需要对肿瘤部位的温度进行实时的监测，以便准确控制电磁场强度，有效杀死肿瘤细胞，保证治疗效果。由于常用的热电阻型、热电偶型温度传感器易受到强电磁场的干扰，无法进行温度的实时测量，影响治疗效果，因此，亟待研发一种抗电磁干扰且可以进入人体内部的温度测量装置。
光纤温度传感器具有抗电磁干扰、质地柔软等优点。其中光纤光栅传感器具有温度响应速度快、写入技术成熟、体积小、重量轻等优点，利用布拉格波长的温度敏感性进行测量，温度测量精度高、不受电磁场干扰，可以进行体内实时温度测量，十分适合在强电磁干扰环境下进行人体实时温度测量。
但光纤光栅由于具有温度、应变双敏感性，如果不加处理就作为传感器进入人体，会在人体肌肉组织作用下发生变形，引起布拉格波长变化，从而影响温度测量结果。
发明内容
本发明为了解决现有的热电阻型、热电偶型温度传感器易受到强电磁场的干扰，无法进行温度的实时测量，影响治疗效果的问题，进而提供一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器。
本发明为了解决上述技术问题所采取的技术方案是：
本发明所述一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器包括光纤光栅探头、医用硬质套管、单模光纤、医用柔性护套和光纤连接器；所述光纤光栅探头包括光纤纤芯和制作在其上的光纤光栅，光纤光栅探头的探入端为自由端，光纤光栅探头的连接端与单模光纤的一端连接，单模光纤的另一端通过光纤连接器与布拉格波长测量设备连接，所述医用硬质套管和医用柔性护套连接构成防护套，防护套套装在光纤光栅探头和单模光纤上，且医用硬质套管位于光纤光栅探头一侧，所述光纤光栅探头和单模光纤的连接处设置有去应力刻槽。
布拉格波长测量设备是一种使用频率最高，范围最广的光纤传感器，这种传感器能根据环境温度以及/或者应变的变化来改变其反射的光波的波长。光纤布拉格光栅是通过全息干涉法或者相位掩膜法来将一小段光敏感的光纤暴露在一个光强周期分布的光波下面。这样光纤的光折射率就会根据其被照射的光波强度而永久改变。这种方法造成的光折射率的周期性变化就叫做光纤布拉格光栅。
优选的：所述去应力刻槽设置在光纤纤芯的光纤包层的表面上。更加有效地避免了应力影响。
优选的：所述医用硬质套管为陶瓷套管。如此设置，有效地增加结构强度，避免光纤弯曲造成测量误差。
优选的：所述医用硬质套管为石英套管。如此设置，有效地增加结构强度，避免光纤弯曲造成测量误差。
优选的：所述医用柔性护套为医用塑料护套。如此设置，更好地满足探头进入人体的卫生要求。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本发明的抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器利用去应力处理的光纤光栅探头，防弯曲陶瓷或石英套管封装，连接用单模光纤和医用塑料护套，光纤连接器构成温度测量探头，利用在光纤光栅和连接用单模光纤间刻槽及套管封装避免应力影响。
本发明的测温传感主体为去应力处理的光纤光栅，具有抗电磁干扰、精确测温的特点；光纤光栅探头及单模光纤所用材料符合医用标准；光纤光栅探头尺寸小，适于人体体内温度测量，且温度测量准确性高，具体如下：
(1)制作在光纤纤芯上的光纤光栅为温度测量主体，光纤光栅探头的一端为自由端，另外一端采用刻槽减少连接单模光纤弯曲对光纤光栅带来的测量误差。
(2)为了减少光纤光栅弯曲带来的测量误差，在光纤光栅外部套陶瓷套管或石英套管，增加结构的强度，避免光纤弯曲造成的测量误差。
(3)光纤光栅连接于一端单模光纤上，该单模光纤的长度保证探头可以进入人体，另外一端连接到布拉格波长测量设备上。
(4)光纤光栅探头被医用塑料护套包覆，满足探头进入人体的卫生要求。
(5)光纤连接器使光纤光栅探头可以方便地和布拉格波长测量设备进行连接。
附图说明
图1是一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器的结构图；
图2是光纤光栅探头刻槽处理示意图；
图3是本发明的光纤测温传感器的使用状态示意图；
图中：1为光纤光栅探头，2为硬质套管，3为单模光纤，4为医用柔性护套，5为光纤连接器，6为去应力刻槽，7为光纤纤芯，8为光纤光栅，9为布拉格波长测量设备，10为光纤包层。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
具体实施方式一：本实施方式的一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器包括光纤光栅探头1、医用陶瓷套管、单模光纤3、医用塑料护套和光纤连接器5；所述光纤光栅探头1包括光纤纤芯7和制作在其上的光纤光栅8，光纤光栅探头1的探入端为自由端，光纤光栅探头1的连接端与单模光纤3的一端连接，单模光纤3的另一端通过光纤连接器5与布拉格波长测量设备9连接，所述医用陶瓷套管和医用塑料护套连接构成防护套，防护套套装在光纤光栅探头1和单模光纤3上，且医用陶瓷套管位于光纤光栅探头1一侧，所述光纤光栅探头1和单模光纤3的连接处设置有去应力刻槽6，所述去应力刻槽6设置在光纤纤芯7的光纤包层10的表面上。
具体实施方式二：本实施方式的一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器包括光纤光栅探头1、医用石英套管、单模光纤3、医用塑料护套和光纤连接器5；所述光纤光栅探头1包括光纤纤芯7和制作在其上的光纤光栅8，光纤光栅探头1的探入端为自由端，光纤光栅探头1的连接端与单模光纤3的一端连接，单模光纤3的另一端通过光纤连接器5与布拉格波长测量设备9连接，所述医用石英套管和医用塑料护套连接构成防护套，防护套套装在光纤光栅探头1和单模光纤3上，且医用陶瓷套管位于光纤光栅探头1一侧，所述光纤光栅探头1和单模光纤3的连接处设置有去应力刻槽6，所述去应力刻槽6设置在光纤纤芯7的光纤包层10的表面上。
图1显示了光纤测温传感器的结构。它的温度敏感元件为光纤光栅探头1，该光纤光栅探头1在周围温度发生变化时，其对应的布拉格波长会随之发生单调改变，达到温度敏感的效果。光纤光栅探头1连接到单模光纤3上，并由单模光纤连接到布拉格波长测量设备9上。为了避免光纤光栅在人体内发生弯曲，在光纤光栅1连接单模光纤3的一端进行了去应力刻槽处理，并将光纤光栅探头1固定在防弯曲陶瓷或石英套管封装2中。陶瓷或石英套管2与医用塑料护套4相连，保护其中的光纤光栅探头1和单模光纤，单模光纤的另外一端固定有光纤连接器5。
图2显示了光纤光栅探头部分的结构。光纤光栅8制作在光纤纤芯7上，在光纤包层10靠近连接单模光纤3的一端进行刻槽处理。
图3显示了该测温传感器的实际使用方法。将该光纤测温传感器的光纤光栅探头1一端经医用导管进入人体，到达肿瘤区域，并在电磁加热治疗时监控肿瘤区温度。单模光纤经光纤连接器与布拉格波长测量设备连接，测量对应被测温区(如肿瘤区)温度的布拉格波长，并给出对应的温度值。
该光纤测温传感器在实际使用前需要进行温度标定。可以使用恒温水浴等装置标定其布拉格波长与测量温度之间的线性关系。
该光纤测温传感器的敏感参数为布拉格波长，与周围的电磁环境无关，可以在电磁加热时使用，实现被测温区(如肿瘤区)温度的实时测量。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (5)
1.一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器，包括光纤光栅探头(1)、医用硬质套管(2)、单模光纤(3)和光纤连接器(5)；所述光纤光栅探头(1)包括光纤纤芯(7)和制作在其上的光纤光栅(8)，光纤光栅探头(1)的探入端为自由端，光纤光栅探头(1)的连接端与单模光纤(3)的一端连接，单模光纤(3)的另一端通过光纤连接器(5)与布拉格波长测量设备(9)连接，所述医用硬质套管(2)位于光纤光栅探头(1)一侧，其特征在于：一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器还包括医用柔性护套(4)，医用硬质套管(2)和医用柔性护套(4)连接构成防护套，防护套套装在光纤光栅探头(1)和单模光纤(3)上，所述光纤光栅探头(1)和单模光纤(3)的连接处设置有去应力刻槽(6)。
2.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器，其特征在于：所述去应力刻槽(6)设置在光纤纤芯(7)的光纤包层(10)的表面上。
3.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器，其特征在于：所述医用硬质套管(2)为陶瓷套管。
4.根据权利要求2所述的一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器，其特征在于：所述医用硬质套管(2)为石英套管。
5.根据权利要求3或4所述的一种抗电磁干扰医用体内光纤测温传感器，其特征在于：所述医用柔性护套(4)为医用塑料护套。
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