CN106551788A

CN106551788A - 具光导槽的光学针

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Publication number: CN106551788A
Application number: CN201610149446.XA
Authority: CN
Inventors: 曾效参
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-04-05
Also published as: US20170087055A1; US10226398B2; JP2017060733A; TW201711670A; EP3146955A1; TWI595870B

Abstract

本发明提出一种光学针，包括一光源耦合座，一结合于该光源耦合座的针体及至少一条光导；该针体具有一光导槽，沿该针体长度方向延伸，并容纳该光导的一部份；该光源耦合座提供一介接面，用以介接一光源；该光导槽一端对准该光源耦合座的介接面，以将该光导的一端对准该介接面；其特征在于，该光纤之长轴由该对准该介接面的光源端向该光导槽端缩减。本发明也提供该光学针的制作方法。

Description

具光导槽的光学针

【技术领域】

本发明是关于一种光学针，特别是一种具有光导槽的穿刺用针，以传递光束进入一物体。

【先前技术】

穿刺用针是一种广泛应用在工业、服务业以及日常生活的物品。在许多应用上，穿刺针需要具有导光的功能。这种应用包括工业探测、医学探测以及治疗等。

最近，透过对人体「穴道」以穿刺针刺激，达成改善身体状况的应用，流行在许多国家。其中一种应用称为「针灸」，是以穿刺针从皮肤插入人体，达到所谓穴道的位置，并对该穴道提供热能、光能或电能，以刺激穴道的生理作用。至于提供能量的方法，包括烧炙针体，以将热能传递到穴道。此外，也可以电的形式提供电能，藉金属材质的穿刺针传递。最近则发展出以光，特别是雷射光的形式，传递光能的应用方式。

为能够藉由穿刺针传递光束形式的光能，业界开发出多种医学上或针灸上应用的光学针。此外，为提供穿刺针传递光束的应用，例如作为探测光源的应用，也有类似的设计提出。

CN103901233A揭示一种光纤探针，该光纤探针的末端以蚀刻方式形成一针尖，针尖具有椭圆形端面。在针尖表面也提供一金属镀膜，并使针尖裸露。

CN104287960A揭示一种光纤针灸针，包含针灸针与位在针内的光纤。光纤顶部形成锥形尖端，并位在该针灸针尖的微孔开口处，以引导雷射光进入针尖处的针灸部位。该针灸针另提供微孔，以容许电信号与光信号通过。

CN204073134揭示一种多信道雷射治疗仪，包括8条互相独立的雷射治疗信道，并均包括雷射光源与光纤。雷射光以连续或脉冲的形式，照射人体穴位。

TW M493360U揭示一种应用于静脉雷射之光纤针头，在针头基座设透孔，一端可套接光纤管体，使管体内的光纤穿过透孔。该创作另提供一套盖，套在该基座上。可于对光纤消毒后封闭该套盖。

US 2014/0121538A1揭示一种光纤与金属针的结合体，该针内部提供多数光纤信道，以容光纤通过。针尖形成两种倾斜角度，使光纤在该针尖处突出于第二倾斜角度，但不突出于第一倾斜角度。

US 2014/0243806A1揭示一种内建光纤的空心针，针内形成多数管孔，以容纳多数光纤。并提供一集线器，以将多数光纤光学链接到一雷射光源。该集线器配备多数光导，以导引雷射光源的雷射到各光纤中。

WO 2014/133500A1揭示一种诊断用探针，探针针体提供多数空管，以容纳光纤。光纤的终点位在该针体长度上的不同位置，以提供周围组织的探测信息。

由先前技术的光学针设计可知，现有技术虽然提供具有导光功能的穿刺针，但针体结构均属复杂。现有光学针的设计，主要是以金属或其他硬质材料的针管，支持管内的光纤，提供导光功能。这种结构制作较为困难，组装也不易。且光纤占用针管，排挤光学针输送其他流体、电或光的空间。

此外，习知光学针主要采取与光源分离的形态。但从现有技术的光学针设计也可得知，针体内所配备的导光材料直径非常微小，与有效对光束作远距传递的导光材料直径，难以匹配。两者之间通常必须使用耦接器，才能对准。这种耦接器的使用造成光学针系统体积庞大，并提高制造、使用的成本。

【发明内容】

本发明的目的在提供一种新颖的光学针结构，该光学针使用的导光材料不须占用光学针的主要信道。

本发明另一目的是在提供一种不须使用光纤耦合器，即容易与光源结合的光学针。

本发明另一目的是在提供一种组装容易的光学针。

本发明的目的也在提供一种新颖的光学针制作方法，用以制作ㄧ种导光材料不须占用光学针主要信道的光学针。

根据本发明的光学针，乃是包括一针体及一光源耦合座。并可选用的包括一光导，例如为一光纤；该针体具有一光导槽，用以容纳该光导的一部分；该光源耦合座提供一接口，用以介接一光源；该光导槽一端对准该光源耦合座的介接面，以将该光导的一端对准该介接面；其特征在于，该光源耦合座内形成一光导空间，用以容纳该光导。该光导空间由接近该介接面之一端向接近该光导槽之一端延伸，且该光导空间之口径由该介接面端向该光导槽端缩减。该口径之缩减可为连续缩减或梯度缩减。

该光学针如包括该光导，则该光导配置于该光导空间中，由该介接面端向该光导槽端延伸，并沿该光导槽向该针体之尖端延伸。且该光导截面之长轴由该介接面端处向该光导槽端处缩减。在本发明的较佳实例中，该长轴可为该光导之直径。该长轴尺寸之缩减可为连续缩减或梯度缩减。该介接面可包括在一凹槽内，该凹槽可容纳该光源。

在本发明的应用上，该光学针用以传输光束进入一物体，该物体可为人体组织、一长管或一囊袋。该针体的针尖可形成切口，以利插入。该针体的顶端可侧向延伸形成一平板或一漏斗状空室，以强化与该光源耦合座的结合。

本发明光学针的介接面可供连结一光源。该光源可为一光纤缆线，也可为一小型雷射头。如为雷射头，该雷射头可包括一激光束产生装置，用以产生一雷射光；一电源，用以供电至该激光束产生装置；一耦合器，用以将该雷射光耦合至该光源耦合座；及一开关，用以控制该电源之供电。该雷射头提供ㄧ耦合部，具有与该光源耦合座所提供的凹槽形状兼容之形状，以使该雷射头可以稳固的插置在该光源耦合座上，并使发光面对准该光纤的介接端。

本发明也揭示一种光学针的制法。该方法包括：制备一针体，该针体具有一光导槽。提供一光导，该光导具有一第一端，连接该第一端之缩小段，以及连接该缩小段之第二端。该光导截面之长轴由该缩小段与第一端连结处向与第二端的连结处缩小。使该光导之第二端进入该光导槽中。如有必要并使该缩小段及/或第一端留在该光导槽之外。形成一具有光源介接面的光源耦合座，以包覆该针体的一部分及该光导的第一端或该第一端与缩小段，并使该光导的第一端端面对准该介接面，以接受由该介接面进入的光束。该介接面可位在一凹槽内，且形成该光源耦合座后，使该光导的第一端对准该凹槽。该形成光源耦合座的步骤尚可包括在该光源耦合座形成一凹槽的步骤。该方法并可包括一封闭该光导槽的步骤。

在本发明的一种较佳实施例中，该光导槽位在该针体的实质中心。在本发明的另一种较佳实施例中，该光导槽位在该针体的中心以外之部分。例如，形成在一种管状的针体的管壁上。该形成光源耦合座的步骤可以灌模浇铸方式实施。该封闭该光导槽的步骤可以包括以一塑性材料涂布该针体表面的方式实施。该形成光源耦合座的步骤与该封闭该光导槽的步骤可以同一灌模浇铸步骤完成。

本发明上述及其他目的及优点，可由以下详细说明并参照下列图式而更形清晰。

【图式简单说明】

图1显示本发明具有光导槽的光学针一种实施例结构立体示意图。

图2显示图1光学针结构截面示意图。

图3为图1光学针组合示意图。

图4为本发明具有光导槽的光学针制作方法流程图。

图5显示本发明具光导槽的光学针一种实施例示意图。

【实施方式】

本发明提供一种光学针的新颖结构及制法。虽不欲为任何理论所拘束，但本发明人发现，传统光学针结构过于复杂，其中一种原因是光导尺寸过细，不易组装于针体内。此外，光学针所使用的光导体或光纤，与传统用以传递光束所使用的光纤，尺寸差距太大，必须使用光耦接器，才能达成有效的转换。本发明首先提出以光导槽的形式组装光导的技术，以解决习知技术的难题。此外，藉由使光导体或光纤尺寸向长度方向缩小的工艺，可以简化光学针所使用的光导与光源或雷射光源的介接，因而完成本发明。

以下以实施例说明本发明具有光导槽的光学针。但须说明，对于实施例的说明，目的在以实例显示本发明的基本结构与精神，实施例的记载，尚不得作为限制本案专利范围的依据。

图1显示本发明具有光导槽的光学针一种实施例结构立体示意图。图2为其截面示意图。如图所示，本实施例的光学针，乃是包括一针体10、一光源耦合座20及一光导30。图3并显示该针体10具有一光导槽11，用以容纳该光导30的第二端33。图3为图1、2中的光学针组合示意图。

在本发明的较佳实例中，该针体10可以任何刚性材料制作。适用的材料包括金属、陶磁、塑料、玻璃或碳纤维。在图1、2虽未显示，但该针体10顶端可横向延伸形成一平板，以强化与该光源耦合座20的结合。该针体10的光导槽11的内径应足以容纳该光导30的一部份。例如，光导槽11的直径较好不大于针体的半径，且不影响针体穿刺性能。因此，适用的光导槽内径可为针体截面半径的1/4到1倍。

在本发明的较佳实例中，该针体10的针尖可形成切口12，以利穿刺之用。该切口的形状并无任何限制，但以制作容易的形状较佳。

该光源耦合座20可以刚性或挠性材料制作。适用的材料包括塑料、硅胶、树脂等可塑性材料。也可使用金属、陶瓷等易于加工的材料。在图1、2的实例中，该光源耦合座20的顶面表面形成平面。但该顶面表面形状并非任何技术限制。例如，该顶面表面也可为凸面，凹面或其他形状。该表面上也可以任何工艺形成特定段差、导槽、倒角等设计。在图1、2的实例中，该光学针可作为针灸针或加热针使用。

在图1的实例中，该光源耦合座20提供一凹槽21，其底部形成一介接面，开口则向该光源耦合座20的顶面，以形成一空间，用以容纳一光源。该凹槽21开口形状较好与该光源的相对应部分的轮廓相匹配，以使该光源能稳固容纳在该凹槽21内。例如，该光源如为一光纤，其直径约为500um，则该凹槽21即提供略大于500um的内径，以供插接。该光源如为一雷射光源，则该雷射光源可以提供一耦合部，例如外径约为500um的管状部分或端部，则该凹槽21也提供略大于500um的内径，以供该耦合部插接。该介接面较好为平面。如该光源耦合座20并不提供该凹槽21，则该介接面提供在该光源耦合座20的顶面。此时可以习知配合套筒(Mating sleeve)或互联器(interconnector)来联结光源和光源耦合座，使其稳固准直，即光源耦合座已提供凹槽或凸起介接构造，避免光源和光源耦合座松脱，也可以加用配合套筒(Mating sleeve)或互联器(interconnector)。

此行业技术人员均知，上述光源耦合座20所提供的介接面22，未必是一个物理上的物体表面。该介接面可以是一想象的面。再者，该介接面也可为该光纤30的第一端31上方表面。

该光导30可以任何导光材料制作，较好为光纤，适用的材料包括：玻璃、塑料、金属氧化物等。该光导30的外表较好施以保护膜，通常可以涂布方式形成。保护膜的材料并无特别的限制。该光导30的截面形状可为椭圆形，但也可为圆形、方形、8字形或多边形。如有必要，也可用两条甚至多条光纤螺旋编织成一束光导。在以下的说明中，将以光纤为例，说明该光导30的结构与制作。

本发明的特征之一是，该光导(光纤)30之长轴由该介接面端(第一端)31向该光导槽端(第二端)33缩小。在使用圆形横切面的光纤时，该长轴即为该光纤之直径。该长轴尺寸之缩小可为连续缩小或梯度缩小。在此设计下，该光纤30沿其长度方向将包括：第一端(介接面端)31，连接该第一端之缩小段32，以及连接该缩小段之第二端(光导槽端)33。该第一端31是用以对准该光源耦合座20的介接面，以耦接该光源。该第二端33用来配置在该针体10的光导槽11

内，并延伸到针尖12部分。而该光纤30之长轴或直径，则由该缩小段32与第一端31连结处，向缩小段32与第二端33的连结处缩小。在本发明的应用上，该第一端31的长轴或直径，可介于200um至1000um之间，较好在450um到550um之间。但其确切尺寸应配合该光源的发光面尺寸而决定且并非任何技术限制。该光纤的第二端33的长轴或直径，可介于30um至100um之间，较好在40um到50um之间。但其确切尺寸应配合该针体10针尖部分内径而定，也并非任何技术限制。在前述的针尖内径为100um的条件下，该第二端33的长轴或直径可为40-50um，使该光纤30容易组装在该针体10的光导槽11内。

该光导30的第二端33较好终止于该针尖12处。但也可由该针尖12处内缩或突出。该光导可为侧光光纤或尾光光纤，视使用目的而定。

形成该光纤30的缩小段32的方法并无任何限制，但较好是能将一条光纤的长轴作渐进缩小的工艺。适用的方法包括加温拉伸、模塑等方法。其中，加温拉伸可以形成连续缩小的光纤尺寸，有利于光束的传递。模塑方法可以形成梯度的尺寸缩小，优点是容易控制光纤各段的尺寸精度。该缩小段32的长度并无特别限制，但以尽量缩短为宜。例如，该第一端31长轴如为500um，该第二端33长轴如为50um，则该缩小段32的长度可在5mm到50mm之间，使其尺寸缩减比例为每mm 1/5到1/50之间。这种比例可缩短该缩小段32的长度，但能获得良好的光功率传递效果。其他的尺寸缩减比例也可以应用在本发明，而得到相同或类似的效果。此外，该缩减比例也未必是线性的比例。

该针体10的光导槽11是用来容纳一光导30。在本发明的一种较佳实例中，该光导槽11设置在该针体10的中心部分，并沿该针体10的长度方向延伸。在本发明另一种较佳实例中，该针体10为一管状针体，而该光导槽11则开设于该针体10之管壁上，并沿该针体10的长度方向延伸。在后者的实例中，该针管可以用来传输其他流体，或者容纳电或信号的介质。该光导槽11的形成方式并无任何限制，各种已知之工艺都可以用来形成该光导槽11。适用的方法包括：铸造、蚀刻、微放电加工、微铣削、雷射切割、冷锻、加热延伸等方法。只要能在针体10上形成一向长度方向延伸的凹槽，足以容纳光导30即可。

在结构上，当该光导30配置在该针体10上时，可使该第二端33进入该光导槽11中。该光导槽11较好为固定内径，故将光导30置入后，该缩小段32与该第一端31即会位在该光导槽11(及该针体10)外部，即该针体10上方。将已经配置光导30的针体10以治具定位，置入一模具中，该模具具有该光源耦合座20(及该针体10)的配合形状。对该模具内部供应该光源耦合座20之材料，待其硬化后取出。进行必要的退火，即完成该具有光导槽的光学针的制作。完成后的光学针，该光导30的第一端31端部对准该光源耦合座20的介接面。如该光源耦合座20含有一凹槽21，则该光导30的第一端31端部对准该凹槽21中将容纳的光源的发光面。

以下说明本发明光学针的制作方法。图4即为本发明光学针制作方法一种实例的流程图。如图所示，在制作本发明光学针时，首先在401制备一针体10，该针体10具有一光导槽11，沿该针体10的长度方向延伸。该针体10顶端并可包括一横向延伸的平板。其次，于402提供一光导30，例如一光纤，该光导30具有一第一端31，连接该第一端之缩小段32，以及连接该缩小段之第二端33。该光导30之长轴由该缩小段32与第一端31连结处向与第二端33的连结处缩小。该光导尺寸的缩减可为连续缩减或梯度缩减。接着，于403使该光导30之第二端33进入该光导槽11中。如该空腔11的内径为固定，则使该缩小段32及/或第一端31留在该针体10之外。于步骤404形成一具有光源介接面的光源耦合座20，以紧密包覆该针体10的一部分及该光导30的第一端31与缩小段32，如有必要并及于该光纤30的第二端33。并使该光导30的第一端31端部对准该光源介接面，以接受由该介接面进入的光束。于步骤405在该针体10表面涂布一保护层，该保护层覆盖该光导槽11，并填充该光导槽11与该光导30之间的缝隙。如此即完成本发明具有光导槽的光学针的制作。

在本发明的上述实例中，该光源耦合座20并不提供该凹槽21，而是仅提供一介接面。在这种实例中，由于该光导30已经提供介接光纤缆线所需的缩小段32，利用一个市售的雷射光源，例如前述的指向器，向该光源耦合座20的介接面照射，也可达到将光功率传递到该光导30的第二端33的目的。如须提供该凹槽21，该凹槽可在步骤404中同时完成，也可在一稍后步骤中完成，例如以铣刀加工、雷射加工等方法形成。在该步骤也可同时加工该介接面，使其具备所需的光学形状或特性。

在上述方法中，形成该光源耦合座20的方法较好使用模塑方法，例如射出成形技术。在此种实例中，于步骤403所完成的半成品，置于该光源耦合座20的模具中适当位置，并保持两者的相对位置，再于该模具内注入该光源耦合座20之材料，使其定形。将完成的成品作必要的退火以及其他加工，即完成本发明的具有光导槽的光学针。为在加工程序中保持该光导30与该针体10的相对位置，可利用适当的治具固定。该治具于该光源耦合座20成形后将会成为光源耦合座20的一部分。

本发明的具有光导槽的光学针另可包括一光源。该光源可为一光纤缆线，也可为一雷射头。如果该光源为一光纤缆线，则该光纤缆线之一端会链接一光源装置(未图标)，以发出该光学针所需要的光功率，藉由该光纤缆线传输到该介接面，进入该光导30。在这种实例中，只要将该光纤缆线的另一端插置到该光源耦合座20的凹槽21中，即可藉由该光纤30的缩小段32，将该光源装置所产生的光功率，耦接到该光纤的第二端33，以供应用。

在本发明的另一种实例中，该光源为一雷射头。该雷射头包括一激光束产生装置，用以产生一雷射光。并提供一耦合端，作为该雷射头的发光面，并用以插置在该光源耦合座20的凹槽21中，使该发光面对准该光纤30的第一端31。在此设计下，该耦合端的形状与尺寸较好与该凹槽21相容。例如，光源耦合端和针体耦合座之间，可互为凹凸公母插槽配置，使该雷射头可以稳固的插置在该光源耦合座20上，并使发光面对准该光纤30的第一端31。

可以应用在本发明的激光束产生装置，包括各种小型的雷射光产生装置。例如市售的指向器所使用的红光雷射产生器，即可应用在本发明。由于这种雷射光源的构造已为熟知技术，其详情不须在此赘述。

除以上所述的光源形态之外，由于该光纤30已经提供介接光纤缆线所需的缩小段32，利用一个市售的雷射光源，例如前述的指向器，向该光源耦合座20的介接面照射，也可达到将光功率传递到该光纤30的第二端33的目的。换言之，在应用时，该光源耦合座20上未必须要插置一光纤缆线或一雷射头。

图5显示本发明具光导槽的光学针一种实施例示意图。如图所示的实施例中，该具光导槽的光学针100可与一Y形耦接器(Y-connector)110搭配使用，以将该光学针100的光导30导入一留置导管120中。该留置导管120可为任何医学上、化学上、工业上所使用的导管。较常见的医学用针管包括：骨头留置针管、静脉留置针管、血液透析动脉瘤管留置针管等，用以留置一条输液治疗管于骨头、血管、组织、腹腔等人体组织。该Y形耦接器110提供一出口111，用以插入该留置导管120的入口121。并提供二入口112、113，其中第一入口112用来供该光学针100插入，而第二入口113则可供流体管(未图示)插入，以输入药液、输液或血液制品等。在图5所示的应用例中，该具光导槽的光学针100可以向该留置导管120的末端或留置导管120全长，乃至于超过留置导管120前端的部分提供光能，以照射该留置导管120穿刺目标及/或其周围，例如该处的人体组织等。

由以上说明可知，本发明提供一种全新的光学针结构。该光学针提供一光导槽，可以简化光学针的制作。该光学针所适用的光导可与任何形式的光源，特别是雷射光源结合，而不须使用光纤耦合器。本发明提供一种制作简便的光学针，可以有效利用现有穿刺针的设计，形成实用的光学针。

【符号说明】

10 针体

11 光导槽

12 切口

20 光源耦合座

21 凹槽

22 介接面

30 光导

31 第一端

32 缩小段

33 第二端

40 光源

100 光学针

110 Y形耦接器

111 出口

120 针管

121 入口

112 入口

113 入口

Claims

1.一种光学针，包括一光源耦合座及一结合于该光源耦合座的针体；该针体具有一光导槽，沿该针体长度方向延伸，用以容纳一光导的一部分；该光源耦合座提供一介接面，用以介接一光源；该光导槽一端对准该光源耦合座的介接面，以将一容纳在该光导槽内的光导的一端对准该介接面；其特征在于，该光源耦合座内在该介接面与该光导槽的端面间形成一光导空间，用以容纳该光导的一部份；且该光导空间之口径由该介接面端向该光导槽端缩减。

2.一种光学针，包括一光源耦合座，一结合于该光源耦合座的针体及至少一条光导；该针体具有一光导槽，沿该针体长度方向延伸，并容纳该光导的一部份；该光源耦合座提供一介接面，用以介接一光源；该光导槽一端对准该光源耦合座的介接面，以将该光导离开该光导槽的一端对准该介接面；其特征在于，该光导之长轴由该对准该介接面的光源端向该光导槽端缩减。

3.如权利要求第1或2项的光学针，其中，该介接面包括在一凹槽内，该凹槽可容纳一光源的一部份。

4.如权利要求第1或2项的光学针，其中，该光导口径尺寸之缩减为连续缩小或梯度缩小。

5.如权利要求第1或2项的光学针，其中，该针体的针尖形成切口。

6.如权利要求第2项的光学针，其中，该光源耦合座以一塑料制成，并包围该针体的一光源端。

7.如权利要求第1或2项的光学针，其中，该光导槽形成在一管状针体的管壁上。

8.如权利要求第2项的光学针，其中，该光导为一光纤且该长轴为该光纤之直径。

9.一种光学针的制法，包括以下步骤：

制备一针体，该针体具有一光导槽，沿该针体长度方向延伸；

提供一光导，该光导具有一第一端，连接该第一端之缩小段，

以及连接该缩小段之第二端；

该光导之长轴由该缩小段与第一端连结处向该缩小段与第二端的连结处缩减；

使该光导之第二端进入该光导槽中；及

形成一具有光源介接面的光源耦合座，以包覆该针体的一部分

及该光纤的第一端，并使该光纤的第一端对准该光源介接面，以接受由该光源介接面进入的光束。

10.如权利要求第9项的方法，其中该光源介接面位在一光源容纳空间内，且形成该光源耦合座后，使该光纤的第一端对准该光源容纳空间。

11.如权利要求第9或10项的方法，另包括在形成该光源耦合座的同时或其后，填充该光导槽与该光导间之缝隙，以覆盖该光导槽的步骤。

12.如权利要求第9或10项的方法，其中，该光导为一光纤且该长轴为该光纤之直径。

13.如权利要求第9或10项的方法，其中，该长轴尺寸之缩减为连续缩小或梯度缩小。

14.如权利要求第9或10项的方法，其中，该针体的针尖形成切口。

15.如权利要求第9或10项的方法，其中，该光导槽形成在一管状针体的管壁上。