CN109283688B - 一种反射型匀光器以及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反射型匀光器以及其制备和应用，该匀光器为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套，该管套的侧面设有贯穿管套内外两侧并能够均匀出光的狭缝。该匀光器可采用管套内金属镀膜等形式将光从管套侧面的狭缝中反射输出，同时通过控制狭缝的宽度使光沿管套径向保持均匀，实现了单侧线性匀光的功能，当然，狭缝可设置为螺旋状或孔洞状等，故也可实现螺旋线性出光或沿着单侧线/螺旋线点状出光。

Description

一种反射型匀光器以及其制备和应用

技术领域

本发明涉及一种医疗器械技术领域，具体涉及一种反射型匀光器以及其制备和应用。

背景技术

光纤在医疗领域用于将光从光源引导至病灶部位，广泛应用于光动力治疗、外科手术止血和肿瘤激光热疗。由于光纤端面一般仅有几微米至百微米量级，出射的激光对组织的照射面积很小，需要一种匀光装置将激光均匀分布在病灶部位。一般来说，对匀光装置的要求为沿侧面出光，均匀发光长度为5mm-20mm左右，并且要足够细以利于在穿刺针、内窥镜等装置中使用。

目前已有多种散射型侧面发光匀光装置，通过光纤芯中的散射体(例如粉末、小球、光栅等)将光散射出光纤侧面。例如美国专利U.S.Pat Nos.5196005和5330465在光纤尾部的二氧化硅芯层中埋入了散射体粉末，并且散射体粉末的浓度随着长度增加而增加。U.S.Pat Nos.5269777中的散射体粉末选择在光纤的外包层中掺入，而不是掺杂在光纤芯层中。U.S.Pat No.4986628采用了聚合物中掺入散射体的办法。美国专利U.S.PatNos.6398778B1采用了在光纤中制作光纤光栅对光进行散射，光纤光栅是type II型布拉格光栅，通过光栅引起折射率调制将光沿光纤侧向散出。U.S.PatNo.5207669提出了将多模光纤的外包层沿光纤长度方向逐渐减薄的方式构成。由于外包层的减薄，光纤芯中传输的部分光通过疏逝波的方式向侧面耦合发出，剩下的继续在芯层中传输并持续耦合出光纤。

以上种种构成匀束器的办法具有一些不足点，包括制作特殊掺杂浓度的散射体和渐变规格的光纤光栅需要较高的加工工艺，不可避免的造成造价的上升；部分散射体结构在光强较强的时候容易产生热吸收导致的破损，从而破坏匀光器功能；由于散射体和光栅等是向侧向360度散射，无法控制侧向出光的方向，功率分散在径向360度之内，如果病灶部位在照射区域一侧，造成光线过于分散而一侧的病灶组织光功率密度不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种反射型匀光器以及其制备和应用，不仅解决了现有技术中存在的不足，还能使光沿着狭缝均匀出光，且狭缝的设置增加柔性，提升治疗效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明的一个发明点为提供一种反射型匀光器，其为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套，该管套的侧面设有贯穿管套内外两侧并能够均匀出光的狭缝。

进一步地，所述导光装置为以下两种结构中的任意一种：(a)所述导光装置为内部具有空腔的管套，光通过管套内壁的反射进行传输，并从狭缝中均匀输出；(b)所述导光装置包括透明棒和管套，所述管套套合于透明棒外，光在管套的反射作用下沿着透明棒传输，并从管套的狭缝中均匀输出。

进一步地，所述导光装置的长度为5mm-20mm，导光装置的内径为0.1-2mm；

进一步地，所述管套内壁具有抛光和/或镀有金属膜层以使其内壁光传输效率提升。

进一步地，所述透明棒为采用透明材质构成棒状结构，所述透明材料包括石英或聚合物；所述透明棒的折射率为1.5。

进一步地，所述管套的内壁为具有金属膜层反射体的反光型内壁或先抛光处理再镀有具有反光效果的金属膜层。

进一步地，所述狭缝的形状包括条形、螺旋状或孔洞状，所述孔洞状的狭缝为由多个孔洞构成的条形的或螺旋状的狭缝。

进一步地，所述狭缝的大小为：狭缝宽度随长度变化满足公式①其中，d(z)为z处狭缝的宽度；L为管套的长度；z为延着光的传输方向，测定点z处的狭缝长度；r为导光装置的内径；通过控制狭缝的宽度可以使出射的光均匀分布。该公式也是本发明的一个发明点。

进一步地，所述狭缝的出射透过率满足公式②其中，T(z)为在z处光从狭缝内出射的透过率。该公式也是本发明的一个发明点。

进一步地，当透过率T(z)<1时，z处狭缝的宽度与公式①中d(z)的宽度一致。

进一步地，当透过率T(z)>1时，z处狭缝的宽度需要在公式①中计算所得的d(z)的基础上进行修正。

本发明的另一个发明点为提供一种所述的狭缝的制作方法，所述方法为：在管套上通过机械加工或刻蚀等方法制作能够匀出光的所述狭缝，所述狭缝的宽度d符合公式①计算所得的宽度，通过该方法所制得的狭缝，其各处光的透过率基本一致。

本发明的又一个发明点为提供一种匀光器的制作方法，所述方法为：

A.若导光装置为一管套，则其制备方法为：准备管状结构的管套，然后在管套上制作能够匀出光的狭缝；B.若导光装置包括管套和透明棒，则其制备方法为：准备所述的透明棒，再在透明棒外面通过镀膜方式镀高反射金属膜构成反射型导光结构，所镀的金属膜构成了金属材质的所述管套。

本发明最后一个发明点为提供一种反射型匀光器的应用，该匀光器能够用于光纤导管中或穿刺针中用于为体内深处输出均匀光场的光实现疾病的治疗，该匀光器还能够用于内窥镜中实现疾病的查看检测等；所述匀光器的应用过程为：将所述匀光器的一端连接光源，将匀光器上的狭缝对准需要照射部位进行照射。

本发明提供了一种反射型匀光器以及其制备和应用，其主要的有益效果为：该匀光器可采用管套内金属镀膜等形式将光从管套侧面的狭缝中反射输出，同时通过控制狭缝的宽度使光沿管套径向保持均匀，实现了单侧线性匀光的功能，当然，狭缝可设置为螺旋状或孔洞状等，故也可实现螺旋线性出光或沿着单侧线/螺旋线点状出光。

此外，狭缝的设置不仅能够扩大出光面积，且匀出光能够提升对于患处的照射效果，提高光的利用率，最终提高照射效率和治疗效果。更重要的是，其与无缝隙的金属管相比，其更柔软，即在刚性的基础上能够提高匀光器的柔性，使得其能够在血管中进行更好的行走，即能够更顺畅的到达人体深处的患处，如肿瘤处。

在从权中，本申请还给出了缝隙宽度的公式，基本能够保证缝隙各处的出光均匀，使得匀出光的缝隙制作有一个量化的依据，制作更方便，效果更好。

本发明中的匀光器对于治疗需要光照射的多种疾病，尤其是用光敏剂治疗的肿瘤。当然，还可作为光源应用在内窥镜等中。

附图说明

图1是不含有透明棒的所述导光装置的立体结构示意图；

图2是含有透明棒的导光装置的结构示意图；

图3是含有透明棒的导光装置的截面结构示意图；

图4是在狭缝不同地方的光透过率分布示意图；

图5是狭缝外1mm处的匀光效果二维示意图；

图6是图5中轴线处光强沿狭缝长度z的分布示意图；

图7是管套上螺旋狭缝的结构示意图；

图8是管套上另一种螺旋狭缝的结构示意图；

图9是管套上孔洞状狭缝的结构示意图；

图10是管套为锥形结构的结构示意图；

图11是实施例9所述的光纤穿刺针闭合时的结构示意图；

图12是实施例9所述的光纤穿刺针打开时的结构示意图；

图13是实施例10所述的光纤穿刺针的结构示意图；

图14是光纤穿刺针头部和锥形瓣的结构示意图；

图15是光纤穿刺针头部和锥形瓣的截面结构示意图；

图16是光纤穿刺针头部的结构示意图；

图17是光纤穿刺针在振动马达的驱动下的结构变形示意图；

图18是分瓣状针头有光辐照时温度分布示意图；

图19是主体管的切面结构示意图(从内向外看)；

图20是缠绕在光纤主体部外的主体管的横截面结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通方法人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种反射型匀光器，其为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套11，如图1所示，该管套11的侧面设有贯穿管套11内外两侧并能够均匀出光的狭缝12，则管套11内的光能够从狭缝12中均匀射出，该狭缝12可以为贯穿管套11的整个长度方向，也可以为管套11长度方向的一部分，根据需要进行设置。

则所述导光装置可以为以下两种结构中的任意一种：(a)所述导光装置为内部具有空腔的管套11，如附图1所示，光在空的管套11内通过管套11内壁的反射进行传输，然后通过狭缝12进行光的均匀输出；(b)所述导光装置包括透明棒13和管套11，所述管套11套合于透明棒13外，如图2-3所示，由于管套11的反射作用，光主要集中在透明棒13中进行传输，然后通过狭缝12进行光的均匀输出。

作为进一步优选的实施方式，所述导光装置的长度为5mm-20mm，如10mm，导光装置的内径为0.1-2mm，即管套11的内径为0.1-2mm，如0.4mm；外径根据实际需求设置，一般不超出光纤导管的外径，如0.6mm。该规格的匀光器能够较好的与本申请人之前所申请的一些光纤导管进行配合应用，实现体内深处肿瘤的高效率光照。采用光敏剂治疗肿瘤时，光照以及光照的效果对于治疗效果起着重要作用，因此，高效的照射可实现提升治疗效果的作用。

作为进一步优选的实施方式，所述管套11内壁具有抛光和/或镀有金属膜层，这样的内壁对光的耗损少，使光的光传输效率提升。

优选所述管套11的内壁为具有金属膜层反射体的反光型内壁，或先抛光处理再镀有具有反光效果的金属膜层，则使得管套11内壁形成高反射效果的膜层。

优选所述金属膜层包括银膜或金膜，效果更优。

作为进一步优选的实施方式，所述管套11包括金属管套、聚合物管套或石英管套。但由于金属的折射率低，反射性强，故优选金属管套，对于实现本申请的目的或技术效果有益。

作为进一步优选的实施方式，所述透明棒13为采用透明材质构成的实心棒状结构，所述透明材料包括石英或聚合物等；所述透明棒13的折射率优选为1.5，对光的传输效率高。

作为进一步优选的实施方式，所述狭缝12包括条形、螺旋状或孔洞状的狭缝。

在本实施例中，在使用过程中，将该匀光器一端连接光源，该光源可以是激光器通过光纤引入，然后光纤中的光射入管套11内，也可以是非相干光通过聚焦引入。将匀光器缝隙部位对准需要照射部位，形成线性均匀分布的光场，同时根据需要转动匀光器对照射部位进行扫描。

实施例2

在实施例1的基础上，能够均匀出光的狭缝12需要满足以下条件，即狭缝12宽度随长度变化满足公式①其中，d(z)为z处狭缝12的宽度；L为管套11的长度；z为延着光的传输方向，测定点z处的狭缝12长度；r为导光装置的内径(即管套11的内径)；通过该公式①来控制狭缝12的宽度可以使出射的光均匀分布。

所述狭缝12中光的透过率满足公式②其中，T(z)为在z处光从狭缝12内出射的透过率，L为管套11的长度；z为延着光的传输方向，测定点z处的狭缝12长度；r为导光装置的内径。

当透过率T(z)<1时，z处狭缝12的宽度与公式①中d(z)的宽度基本一致。

公式(12)在z＝L时会出现透过率无限大或缝宽无限大的情况，因此在透过率T>1时需要对实际缝宽进行修正。即当透过率T(z)>1时，z处狭缝12的宽度需要在公式①中计算所得的d(z)的基础上进行修正，修正的方法为：以T(z)<1时透过率T(z)的值为基准，采用模拟软件对出射光场进行模拟计算，根据计算结果修正实际缝宽，使出射光场均匀度达到最好。

所述模拟软件可用LightTools软件，该软件能够对T(z)>1时的情况进行有效修正。

在本实施例中，若z＝L处不设置狭缝，即沿着光传输方向，最前端的侧面没有狭缝，则也可不进行数据修正。

实施例3

在实施例1或2的基础上，光在管套11中传输过程中，部分光通过侧面的狭缝12输出。通过控制狭缝12的宽度可以使出射的光均匀分布，下面对狭缝12宽度d(z)的表达式进行推导。

首先假设管套11内的光传输方向为z方向，管套11的内径为r，管套内在z处的光功率为P(z)，光功率密度I(z)与P(z)的关系为：

或者

P(z)＝πr²I(z) (2)

假设z处狭缝12的宽度为d(z)，则在z处光从管套内出射的透过率T(z)为

因此可以得到z处从缝隙中透过的光功率为

dP(z)＝-I(z)T(z)2πrdz (4)

现在需要让透过的光功率保持均匀，即要求dP(z)是一个恒定的值，因此得到

I(z)T(z)2πr＝const＝c (5)

其中，const和c均指常量；

把(5)带入(4)中可得

dP(z)＝-cdz (6)

求解(6),并根据边界条件P(0)＝P₀、P(L)＝0，可得

通过(7)可知

而根据(5)和(8)得到

再把(1)带入(9)得到

把(7)带入(10)后得到：

再根据(3)得到

按照(12)式制作随着长度z而改变宽度d(z)的狭缝12，即可实现透过率按照(11)式改变的狭缝12，使得出射光强沿长度z保持不变。

实施例4

在上述任意一个实施例的基础上，若采用长度为L＝10mm，内径r＝200um，外径r＝250um的金属空心管构成如图1所示的管套11，光传输方向为图1箭头所示的z方向。沿z方向通过激光切割形成一条缝隙，缝隙宽度按照实施例1中的公式①(即实施例3中的公式(12))分布，形成如图4所示的透过率变化。

在实际制作过程中，可将L＝10mm分为10个节点，每个节点的缝隙宽度根据理论计算按照表1第二列所示。公式(12)在z＝L时会出现透过率无限大或缝宽无限大的情况，参见图4所示，因此在透过率T≥1时，则缝隙宽度d(z)为整个管道的周长或大于周长，这显然不合理，故需要对实际缝宽进行修正。修正方法：通过模拟软件对出射光场进行模拟计算(如采用光学建模软件：LightTools)，根据计算结果修正实际缝宽，使出射光场均匀度达到最好。此外，还可根据附图4的结果进行简单修正，或者附图4结合光学建模软件进行修正，另外，还可根据经验进行适宜性的修正。只要采用上述公式，其修正很简单。

在本实例中，按照公式(12)计算的缝宽和实际缝宽对照如下表所示。按照表1第三列(即实际制作的宽度d(z))数据制作的狭缝12如图1和图2所示。图5是在距离狭缝1mm外放置的屏上的光强二维分布，图6是该光强沿中轴线的强度分布，由图5-6可知，缝隙的不同长度中个，其光场强度基本一致，均匀度很高。

表1缝隙理论宽度和实际宽度对照

位置z(mm)	理论计算d(z)(um)	实际d(z)(um)
			0	12.56	12
1	13.95	13
			2	15.70	15
3	17.94	18
			4	20.93	20
5	25.12	25
			6	31.40	31
7	41.86	41
			8	62.80	45
9	125.6	75
			10	INF	110

在上表1中，z为1-8mm中的任意长度时，不进行修饰也可以，即通过本发明公式所计算的缝隙宽度d(z)能够使出光保持基本一致，有时为了更精确或使宽度为整数时，会进行稍微的更改或修饰。

在实际应用中，通常，通过本发明公式所计算的理论宽度d(z)等于或大于半径的一半时(如表1中z＝9-10mm时)，其出光强度需要进行稍微的修饰，尤其是当T≥1时，修正方法可参考光学模拟软件进行便可，本实施例采用LightTools软件。

实施例5

在上述任意一个实施例的基础上，一种匀光器的制作方法，所述方法为：(a)若导光装置为空心的管套11，即实施例1中①所述的管套11，则其制备方法可为：准备管状结构的管套11，如金属管套，然后在管套11上制作所述的狭缝12；优选准备内壁抛光和/或镀高反射膜(如金膜或银膜)的管道，如内壁抛光并镀银膜或金膜；(b)若导光装置为含有透明棒13的结构，即如实施例1中②所述的导光装置，则其制备方法为：准备由石英、聚合物等材料制成的透明棒13，再在透明棒13外面通过镀膜方式镀高反射金属膜构成反射型导光结构，所镀的金属膜构成了金属材质的管套11。

实施例6

在上述任意一个实施例的基础上，一种狭缝为的制作方法，所述方法为：在导光装置的管套11上通过激光切割或刻蚀等方法制作贯穿管套11内外两侧的所述狭缝12，狭缝12的宽度d为通过公式①(即)计算所得的宽度数值。若根据公式②，含有T≥1的情况，则可进行稍微的修饰。通过该方法所制得的狭缝12，其各处透过的光功率基本一致。

实施例7

在上述任意一个实施例的基础上，所述狭缝12的形状包括条形、螺旋状或孔洞状。(1)条形的狭缝如图1～2所示；(2)螺旋的狭缝参考图7和8，对于图7，通过改变螺旋线的螺距和占空比改变透射比率T；(3)所述孔洞状的狭缝为由多个孔洞14构成的条形的或螺旋状的狭缝，由孔洞14构成的条形的狭缝如图8所示，其是通过改变圆形的直径和分布密度改变投射比率T；由孔洞14构成的螺旋状的狭缝即为将图7或8中的缝隙采用孔洞来替代。此外，管套11可为恒定半径的管套，还可以为半径可变的管套，即半径r(z)可随z进行变化，如形成图10所示的锥形。但无论什么类型的狭缝12以及半径是否恒定的管套，其在狭缝12中的任意处z均满足公式(11)和(12)的透过率和宽度。

实施例8

一种匀光器的应用，该匀光器可作为出光装置进行应用，主要应用在体内，尤其是体内深处，如应用在穿刺针和内窥镜等中，在穿刺针中，可作为光源进行照射患处；在内窥镜中，可作为光源照亮体内深处等。

实施例9

在实施例8的基础上，如图11-12所示，一种匀出光的光纤穿刺针，其包括光纤，该光纤包括主体部8，所述主体部8与能够用于出光的匀光器2连接，匀光器的结构参见上述任意一个实施例中所述的匀光器结构，这里不再赘述。

所述主体部8的外围包裹有主体管9，所述匀光器2的外围设有由记忆金属构成的分瓣状针头3，分瓣状针头在光照作用下升温产生形变从而打开使光纤的光从管套的最前端和侧面的狭缝射出；所述分瓣状针头3为椎体形，该分瓣状针头3由多个锥形瓣31构成，如图5-6所示。

当温度为T0时，如图2-3所示，由记忆金属构成的分瓣状针头3中的各个锥形瓣31闭合，闭合以后该分瓣状针头3呈圆锥体状结构，且闭合以后该分瓣状针头3恰好包裹在匀光器2外，光无法透出；将匀光器2包裹在分瓣状结构内，保护匀光器2，且在血管内穿行的过程中，圆锥体型的分瓣状结构方便在血管中行走，前进阻力小，后退阻力大，方便前行。

当温度为T1时，由记忆金属构成的分瓣状针头3中的各个锥形瓣31打开，打开的样子如图1所示，则所述匀光器2暴露在外面，光纤中的光射入管套内，然后光再从管套侧面的狭缝中射出，当然光还可从管套最前端的开口中射出，并使射出的光照射至肿瘤上或其他患处。

当导光装置只包括管套时，光纤与管套内部的空腔同轴心或轴线，以使光纤中的光能够顺畅的进入管套内，并从管套中射出；当导光装置还包括透明棒13时，优选光纤与透明棒13紧密对接以使光高效的传递至透明棒13中，光在透明棒13中传输，并从管套中射出。若管套最前端的开口不封闭，则光还可同时从管套最前端输出，若将其封闭，则光只从狭缝中输出，具体根据实际需要而定，优选同时从最前端和狭缝中输出。

在本实施例中，记忆金属包括但不限于镍钛合金、铜镍合金、铜铝合金、铜锌合金等。

实施例10

在实施例9的基础上，如图13-15，所述光纤还包括头部1，所述头部1的后端与主体部8一体连接或固定连接，头部1的最前端(即头部自由端)设置有所述匀光器2。所述头部1外包裹有金属外套4，所述金属外套4紧密包裹在头部1的外围以使光纤的头部1和金属外套4连接为一体。

所述金属外套4上具有倒齿状结构，如图13-15所示，此种结构在前进时具有很小阻力，在后退时阻力较大，从而能够以施加微小冲击方式，以递进方式进行穿刺，有效减小了穿刺需要的压力。

作为进一步优选的实施方式，如图13-15所示，所述金属外套4为螺旋状的金属外套，该金属外套4为在金属管上进行激光切割形成螺旋状切缝的螺旋结构以使其具有一定强度同时增加一定的柔韧性；则相邻两个切缝之间的螺旋片即可为倒齿状的金属片，如图12-14所示。

作为进一步优选的实施方式，如图13-16所示，构成金属外套4的金属片41呈前端的厚度小于后端的厚度的倒齿状结构以使光纤穿刺针更容易向前行走且不容易后退。

更优选地，如图16所示，由于金属片前端的厚度c太薄，在附图中不容易标示其厚度，故附图中只标示了c的位置，没有给出其厚度关系。在金属外套4的倒齿状结构中，即构成金属外套的金属片的前端的厚度小于后端的厚度的结构中，金属片前端的厚度c为50-70μm，金属片后端的厚度d为90-110μm，且前端和后端的厚度差为30-50μm。该厚度的把控对于有效顺畅的传输前进比较重要，厚度差太大则要么会增加金属外套外径，要么需要减小金属外套的内径，则对整体穿刺针管的影响较大，而且厚度差大，金属片后侧面的厚度增加较大，反而会增加整体的前进阻力，且对于细小血管而言，还会增加对血管内壁的损伤程度。若厚度差太小的话，则起不到有助于前进、防止倒退的最用。

更优选地，在金属外套4中，如图16所示，切缝的宽度a为0.1-0.2mm，如0.1mm、0.15mm、0.2mm等等，构成螺旋结构的金属片41的宽度b为0.2-1mm，如0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm等等；切缝的宽度a与金属片41的宽度b的数据以及二者的配合关系直接影响着能否穿过血管以及穿过血管的顺畅性，而且还影响着从一个血管刺穿进入另一个血管的刺入强度。宽度a和宽度b的太宽太窄都会影响着其柔韧性和强度，强度太强则无法通过血管的弯曲处，且对血管内壁的损伤度很大；柔性太强，则无法穿过长度较长的血管，1米以内的长度较容易，但1米以上的血管很难穿过，且使用者在体外不好控制力度和方向，从一个血管刺穿进入另一个血管时，由于强度太低也不好刺穿，因此，强度太强和柔性太强度无法实现达到人体内深度的血管或器官中，如肝脏肿瘤中。只有合适的宽度a配合合适的宽度b方可实现良好的效果。

作为进一步优选的实施方式，所述光纤穿刺针管留在体外的一端连接有能够进行前后振动的动力装置以使其在震动的同时能够给光纤穿刺针管一个向前的压力。

所述动力装置优选为声波振动马达，该动力装置的前后振动幅度为10um-500um，振动频率为10Hz-1000Hz。

如：在穿刺时，将穿刺针管连接声波振动马达，其振动频率为100Hz，振动幅度为50um。如图17所示，在穿刺针管振动时，穿刺针管整体结构发生形变传导振动，当振动向前时穿刺针发生微小形变，如A处所示，包括穿刺针管的弯曲及金属外套4中螺距的收缩，该弹性形变促使针尖向前运动，克服阻力向前穿刺；当振动向后时，如B处所示，由于金属外套4具有倒齿状结构，摩擦力远大于向前运动，针尖倾向于不动而拉动穿刺针管整体向前运动。在多次振动同时施加额外压力的作用下，穿刺针管持续向前穿刺。此种穿刺方式所需施加压力小于传统穿刺针，因此允许光纤穿刺针更细更为柔软，同时能够完成穿刺效果。

作为进一步优选的实施方式，当光纤内没有光出射时，即激光器与光纤穿刺针管体外一端连接，激光器没有打开时，在体内传输的分瓣状针头的温度为T0，分瓣状针头中的各个锥形瓣合拢为针状或圆锥体形；当光纤有光出射时，即与光纤连接的激光器打开使光传输给光纤后，由于光纤的热效应，即当光由锥形光纤出射并照射在记忆金属上时，使得由记忆金属构成的分瓣状针头3在受光照后温度逐渐升高为T1，则分瓣状针头中的各个锥形瓣打开，即超过其相变温度而产生向外的预制形变，呈打开状，匀光器裸露出来，光从匀光器的狭缝中均匀出射，并可同时从管套最前端的端头出射。

温度T0可为37℃，温度T1可为50℃；例如：在温度T0(例如37℃)时，将分瓣状针头3预制为闭合形状，在温度为T1(例如50℃)时，分瓣状针头3预制为打开形状。则在体内穿刺时，光纤内不通光，头部的分瓣状针头3温度为体温T0(37℃)，分瓣状针头3闭合实现传输穿刺。在穿刺到预定地点后，光纤内通100mW波长为650nm激光，通过光纤匀光器辐射到由记忆金属构成的分瓣状针头3上；如图18所示，图18是在穿刺针头部的外部具有500W/(m2.K)对流导热情况(液体对流的典型散热率)，在100mW激光作用下温度可升高到70.5℃，超过T1温度(50℃)，产生形变而打开。

作为进一步优选的实施方式，所述锥形瓣31为其上各个点均曲率一致的、由弧形面构成的锥形瓣，则使得整体穿行效果更好。

所有所述锥形瓣31的形状和大小均一致，则各个锥形瓣31上分布的力更均匀，整体力度更大。

分瓣状结构中含有2-5个锥形瓣，优选2个锥形瓣或3个锥形瓣；瓣数太多则每个锥形瓣太小，其强度不够。

作为进一步优选的实施方式，所述头部的长度l为2.5-10mm，如5mm,如图13所示。分瓣状针头3的长度L为5-30mm，如12mm，比匀光器略长，分瓣状针头3或锥形瓣31的厚度为0.06-0.12mm。当其闭合时，其恰好包裹在匀光器2的外面，可优选匀光器2与分瓣状针头3之间无缝隙，则匀光器2对于分瓣状针头3具有辅助增强其强度的作用，再配合特定厚度的锥形瓣31，有利于穿刺针管的传输、刺入等，具有增效作用。

作为进一步优选的实施方式，所述主体管9的长度为1-2m，如1.8m，光纤主体部8与主体管9的长度一致，主体管紧密包裹在光纤的主体部8外以使二者成为一体，方便传输。

光纤的主体部8和头部1的直径可为400μm，其可为石英光纤，所述金属外套4和主体管9的外径可为600μm，内径可为400μm。

作为进一步优选的实施方式，当各个锥形瓣31闭合时，相邻两个锥形瓣31中的相互靠近的两个侧边紧密靠合，该分瓣状结构构成了全封闭的圆锥体状结构，更好的保护光纤的匀光器，匀光器在传输过程中受到污染，影响后期出光的照射率，从而会影响肿瘤部位上光敏剂的作用。

在本实施例中，使用时，将头部端首先刺入血管中，然后在血管中传输，穿刺针管的体外一端可连接振动马达，协助穿刺针管通过血管达到预定部位，如体内的肿瘤(如肝脏肿瘤)中等。

实施例11

在实施例9或10的基础上，所述主体管9为含有多个螺旋圈的螺旋管，螺旋管的切缝为采用激光切割形成螺旋状切缝的螺旋结构。

如图19所示，图19为主体管的切面示意图，且为从主体管内向外看的视图；所述主体管9中，切缝的宽度a为0.02-0.2mm，如0.05mm、0.1mm、0.15mm等，体管9中构成螺旋结构的螺旋片的宽度d为0.5-3mm，如1mm，厚度为0.05-0.1mm，如0.08mm。主体管9的长度将近2米，其穿入人体通常就有1-1.8m，且人体血管粗细不一、还有一定的弯曲度，如此长的距离、如此特殊的血管环境，对其强度和柔韧性要求很高，故切缝的宽度a、螺旋片的宽度d以及其厚度的数据以及配合关系直接影响着能否穿过血管以及穿过血管的顺畅性，甚至还影响着头部刺入肿瘤血管壁的强度。宽度a和宽度d的太宽太窄都会影响着其柔韧性和强度，只有合适的宽度a配合合适的宽度d方可实现良好的效果。

所述主体管9为生物医用金属材料，包括但不限于不锈钢、合成纤维、碳纤维、钛合金、金和银中的一种，优选不锈钢，从整体上看，该主体管其实是通过一根不锈钢丝包裹并螺旋缠绕于光纤的主体部8外围的绕丝层，当然，也可为两根或多根绕丝缠绕。

如图19-20所示，所述主体管9外设有聚合物外套106以增加主体管9的密封性和减小阻力；聚合物外套106的材料可为聚酰胺或聚丙烯等等，其它很多聚合物都可以。所述聚合物外套106的外侧涂敷有亲水涂层107以增加血液相容性。所述亲水涂层107为采用化学稳定的材料制成，包括但不限于聚四氟乙烯、硅橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、氟碳聚合物和聚氨酯。涂覆亲水涂层，减小在血管中的阻力，能够通过内环境复杂的长血管。

本实施例中的亲水涂层107可采用疏水涂层替代。

实施例12

一种记忆金属光纤穿刺针的应用，其在人体内血管内行走、血管壁穿刺、血管内阻塞物的刺穿以及肿瘤光动力学中的应用；所述应用方法如下：温度T0可为37℃，温度T1可为50℃；

(1)在光纤穿刺针管留在体外的一端连接声波振动马达，由于在温度T0时(如37℃)，分瓣状针头闭合，光纤的匀光器被封闭在分瓣状针头内，然后刺入血管中，在血管中进行行走；

(2)当遇到待刺穿的位置时，如阻塞物或血管壁等，则刺入其中。

(3)当给光纤连接激光器使光纤发出一定波长的光时，如通100mW波长为650nm激光，则匀光器的温度增高，温度传递给分瓣状针头使其温度也增高，当温度达到T1(如50℃)时，分瓣状针头打开，匀光器2露出，则匀光器可对待照射部位进行高效照射。

如果该光纤穿刺针管是用于光动力肿瘤治疗中，若介入治疗的是肝脏肿瘤，则光纤穿刺针管通过股动脉穿刺进入肝脏动脉，最后进入肝脏肿瘤内血管，将激光器打开，温度升高，分瓣状针头打开，匀光器上的光照射在已注射光敏药物的肿瘤瘤体，使瘤体内的光敏药物(例如PHOTOFRINR)发生光化学反应产生单态氧继而引发肿瘤瘤体的坏死及凋亡，从而达到治疗肿瘤的目的。

本发明的出光效率高，出光效果好，治疗效率高。

采用本发明中的光纤穿刺针，在血管内行走容易、顺畅，基本可在10分钟以内或左右从股动脉进入肝脏动脉，最后进入肝脏肿瘤内血管。其光纤的照射效率高、光的综合利用率高，同样时长的光照，本申请的治疗率高，在大鼠实验中，有狭缝比没有狭缝其治疗率高2-5％。此外，本发明中的穿刺针还可刺穿血管壁等实现更好的跨血管行走等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种反射型匀光器，其特征在于：其为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套，该管套的侧面设有贯穿管套内外两侧并能够均匀出光的狭缝；

所述狭缝的大小为：狭缝宽度随长度变化满足公式①其中，d(z)为z处狭缝的宽度；L为管套的长度；z为延着光的传输方向，测定点z处的狭缝长度；r为导光装置的内径；通过控制狭缝的宽度可以使出射的光均匀分布。

2.根据权利要求1所述的反射型匀光器，其特征在于：所述导光装置为以下两种结构中的任意一种：(a)所述导光装置为内部具有空腔的管套，光通过管套内壁的反射进行传输，并从狭缝中均匀输出；(b)所述导光装置包括透明棒和管套，所述管套套合于透明棒外，光在管套的反射作用下沿着透明棒传输，并从管套的狭缝中均匀输出。

3.根据权利要求2所述的反射型匀光器，其特征在于：所述导光装置的长度为5mm-20mm，导光装置的内径为0.1-2mm；

所述管套内壁具有抛光和/或镀有金属膜层以使其内壁光传输效率提升；

所述透明棒为采用透明材质构成棒状结构，所述透明材质包括石英或聚合物；所述透明棒的折射率为1.5。

4.根据权利要求2所述的反射型匀光器，其特征在于：所述管套的内壁为具有金属膜层反射体的反光型内壁或先抛光处理再镀有具有反光效果的金属膜层；

所述狭缝的形状包括条形、螺旋状或孔洞状，所述孔洞状的狭缝为由多个孔洞构成的条形的或螺旋状的狭缝。

5.根据权利要求1所述的反射型匀光器，其特征在于：所述狭缝的出射透过率满足公式②其中，T(z)为在z处光从狭缝内出射的透过率。

6.根据权利要求5所述的反射型匀光器，其特征在于：透过率T(z)<1时，z处狭缝的宽度与公式①中d(z)的宽度一致；

当透过率T(z)>1时，z处狭缝的宽度需要在公式①中计算所得的d(z)的基础上进行修正。

7.一种狭缝的制作方法，其特征在于，权利要求1-6中任意一项所述的狭缝的制作方法为：在管状的导光装置上通过机械加工或刻蚀方法制作能够匀出光的所述狭缝，所述狭缝的宽度d符合权利要求1公式①计算所得的宽度，通过该方法所制得的狭缝，其各处光的透过率基本一致。

8.一种匀光器的制作方法，其特征在于，所述方法为：A.若导光装置为权利要求2中的(a)所述的管套，则其制备方法为：准备如权利要求1-4中任意一项所述的管套，然后在管套上制作能够匀出光的所述狭缝；B.若导光装置为权利要求2中的(b)所述的结构，则其制备方法为：准备所述的透明棒，再在透明棒外面通过镀膜方式镀高反射金属膜构成反射型导光结构，所镀的金属膜构成了金属材质的所述管套。