CN109513115A - 一种基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，包括第一耦合件，所述第一耦合件的一端连接有一带隙微结构光纤，所述带隙微结构光纤未与第一耦合件连接的一端连接有一第二耦合件，所述第二耦合件未与带隙微结构光纤连接的一端连接有一光疗探头，柔性定点光疗系统还包括有激光器和粒子存储箱，将光疗探头插入至人体深层组织病灶区，通过输送泵将溶于医用去离子水中的纳米粒子传输至光疗探头内，激光器作为泵浦源，激光器发出的光束依次穿过第一激光输入通道、带隙微结构光纤内的一内包层空气孔和第二激光输入通道，直至到达光疗探头，进行定点治疗的目的，大大减少通过药物携带纳米粒子的危害性。
Description
技术领域
本发明涉及定点光疗装置技术领域，具体涉及一种基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统。
背景技术
目前，光疗技术大多是通过激光或辐射灯直接对人体病灶区域进行辐射光学疗法治疗，但目前医疗用的激光或辐射灯所发射的光波长在人体组织的穿透深度有限，如408nm波长的光穿透深度仅1.0mm，633nm波长的光穿透深度仅6.33mm,705nm波长的光穿透深度仅7.5mm，808nm波长的光的穿透深度仅8.0mm，但是对于治疗一些深层组织的疾病并不是十分有效，尤其是目前一些重大疾病(如癌症，恶性肿瘤等)。为了减轻患者的痛苦和对人体其他组织器官伤害，往往采用组织病灶区定点用药的方式，通过光驱动疗法的让药物携带的特殊纳米粒子释放出某一些波长的光，从而实现药物性质的转化，并在病灶区释放，从而达到治疗的目的。目前光驱动疗法主要是采用近红外激光(如980nm或808nm的激光)照射药物携带的掺杂纳米粒子(如NaYF4：Yb/Tm等)，进而发射出紫外或是可见光，紫外和可见光再照射药物，使药物通过化学反应得到病灶区所需的药物，从而直接作用病灶区。尽管近红外区的光波长相对于紫外及可见的光波长穿透深度大，但是由于其有限的穿透深度也是很难到达深层组织的病灶区。
由此可见，现有技术还存在一定缺陷。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统。本发明可以深入组织病灶区实现定点治疗，减轻患者的痛苦和对人体其他组织器官伤害，而且消除掺杂纳米粒子对人体危害的不确定性。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，包括第一耦合件，所述第一耦合件上依次设置有第一粒子输入通道、第一激光输入通道和第一粒子输出通道；
所述第一耦合件的一端连接有一带隙微结构光纤，带隙微结构光纤内有一内包层空气孔与第一粒子输入通道相连通，带隙微结构光纤内有另一内包层空气孔与第一粒子输出通道相连通；
所述带隙微结构光纤未与第一耦合件连接的一端连接有一第二耦合件，所述第二耦合件上依次设置有第二粒子输入通道、第二激光输入通道和第二粒子输出通道，带隙微结构光纤内与第一粒子输入通道相连通的内包层空气孔与第二粒子输入通道连通，带隙微结构光纤内与第一粒子输出通道相连通的内包层空气孔与第二粒子输出通道连通；
所述第二耦合件未与带隙微结构光纤连接的一端连接有一光疗探头，光疗探头内设置有一微流通道，微流通道的一端口与第二粒子输入通道相连通，微流通道的另一端口与第二粒子输出通道相连通；
所述第一粒子输入通道、带隙微结构光纤内与第一粒子输入通道相连通的内包层空气孔、第二粒子输入通道、微流通道、第二粒子输出通道、带隙微结构光纤内与第二粒子输出通道相连通的内包层空气孔和第一粒子输出通道形成一纳米粒子流通通道；
柔性定点光疗系统还包括有激光器和粒子存储箱，激光器作为泵浦源，激光器发出的光束依次穿过第一激光输入通道、带隙微结构光纤内的一内包层空气孔和第二激光输入通道，直至到达光疗探头，纳米粒子通过溶于医用去离子水中存储于粒子存储箱内，粒子存储箱内还设置有输送泵，通过输送泵将溶于医用去离子水中的纳米粒子传输至光疗探头内。
进一步的，所述带隙微结构光纤为波导微结构光纤或者是反谐振空芯光纤。
进一步的，所述光疗探头上刺入人体的一端呈45度角度倾斜。
进一步的，所述第一耦合件与带隙微结构光纤连接的一端有一增透膜，增透膜用于保证激光地输入。
进一步的，所述第二耦合件与带隙微结构光纤连接的一端有一增透膜，增透膜用于保证激光地输出。
进一步的，所述光疗探头由石英传导光纤和包覆在石英传导光纤外的光纤外保护层所组成。
进一步的，所述光纤外保护层为金属套管，金属套管用于增强光疗探头的强度。
进一步的，所述第一耦合件或者第二耦合件与带隙微结构光纤通过熔接连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
当进行人体组织深层光疗法治疗时，将光疗探头插入至人体深层组织病灶区，通过输送泵将溶于医用去离子水中的纳米粒子传输至光疗探头内，激光器作为泵浦源，激光器发出的光束依次穿过第一激光输入通道、带隙微结构光纤内的一内包层空气孔和第二激光输入通道，直至到达光疗探头，进行定点治疗的目的，防止对其他组织的伤害，光疗探头可以有效携带所需的掺杂纳米粒子，大大减少通过药物携带纳米粒子的危害性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中波导微结构光纤横向剖面图；
图3是本发明中反谐振空芯光纤横向剖面图；
图4是本发明中第一耦合件的结构示意图；
图5是本发明中第二耦合件的结构示意图。
附图标记说明：
1、第一耦合件；2、第一粒子输入通道；3、第一激光输入通道；4、第一粒子输出通道；5、带隙微结构光纤；6、空气孔；7、第二耦合件；8、第二粒子输入通道；9、第二激光输入通道；10、第二粒子输出通道；11、光疗探头。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“一组”的含义是两个或两个以上。
实施例
如图1-5所示，本发明提供一种基于带隙微结构光纤5的柔性定点光疗系统，具体包括第一耦合件1，所述第一耦合件1上依次设置有第一粒子输入通道2、第一激光输入通道3和第一粒子输出通道4，所述第一耦合件1的一端连接有一带隙微结构光纤5，带隙微结构光纤5内有一内包层空气孔6与第一粒子输入通道2相连通，带隙微结构光纤5内有另一内包层空气孔6与第一粒子输出通道4相连通，所述带隙微结构光纤5未与第一耦合件1连接的一端连接有一第二耦合件7，所述第二耦合件7上依次设置有第二粒子输入通道8、第二激光输入通道9和第二粒子输出通道10，带隙微结构光纤5内与第一粒子输入通道2相连通的内包层空气孔6与第二粒子输入通道8连通，带隙微结构光纤5内与第一粒子输出通道4相连通的内包层空气孔6与第二粒子输出通道10连通，所述第二耦合件7未与带隙微结构光纤5连接的一端连接有一光疗探头11，光疗探头11内设置有一微流通道，微流通道的一端口与第二粒子输入通道8相连通，微流通道的另一端口与第二粒子输出通道10相连通，所述第一粒子输入通道2、带隙微结构光纤5内与第一粒子输入通道2相连通的内包层空气孔6、第二粒子输入通道8、微流通道、第二粒子输出通道10、带隙微结构光纤5内与第二粒子输出通道10相连通的内包层空气孔6和第一粒子输出通道4形成一纳米粒子流通通。
柔性定点光疗系统还包括有激光器和粒子存储箱，激光器作为泵浦源，激光器发出的光束依次穿过第一激光输入通道3、带隙微结构光纤5内的一内包层空气孔6和第二激光输入通道9，直至到达光疗探头11，纳米粒子通过溶于医用去离子水中存储于粒子存储箱内，粒子存储箱内还设置有输送泵，通过输送泵将溶于医用去离子水中的纳米粒子传输至光疗探头11内。
本发明具体的工作过程如下：
将纳米粒子溶于医用去离子水中，将带有纳米粒子的去离子水通过输送泵，输入到第一耦合件1的离子流的第一粒子输入通道2，进行纳米粒子传输，直至传输至光疗探头11内，将光疗探头11嵌入人体需要光疗的组织内部，打开980nm的激光，激光器作为泵浦源，激光器发出的光束依次穿过第一激光输入通道3、带隙微结构光纤5内的一内包层空气孔6和第二激光输入通道9，直至到达光疗探头11，根据药物的特性，选择合适的激光强度，并根据药物特性选择辐射的时间，进行光疗，实现治疗的目的，具体地如选用NaYF4：Yb/Tm@NaYF4粒子，其直径在35-45nm，用980nm的激光器做泵浦源，泵源强度为550Wcm-2，发出的282的紫外光，作用时间为3.3小时，可以对药物进行处理。或者选用NaYF4：Yb/Gd/Tm@NaYF4粒子，其直径在300nm，用980nm的激光器做泵浦源，泵源强度为2.5/400Wcm-2，发出340/360/450/470nm的紫外或可见光，作用时间为0.06-0.67小时，可以对药物进行处理。
在本实施例中，所述带隙微结构光纤5为波导微结构光纤，在其它实施例中，还可以依据实际需求，带隙微结构光纤5为反谐振空芯光纤。
在本实施例中，如图1所示，所述光疗探头11上刺入人体的一端呈45度角度倾斜。
在本实施例中，所述第一耦合件1与带隙微结构光纤5连接的一端有一增透膜，增透膜用于保证激光地输入。在本实施例中，所述第二耦合件7与带隙微结构光纤5连接的一端亦有一增透膜，增透膜用于保证激光高效地输出。
在本实施例中，所述光疗探头11由石英传导光纤和包覆在石英传导光纤外的光纤外保护层所组成。在本实施例中，所述光纤外保护层为金属套管，金属套管用于增强光疗探头11的强度。
在本实施例中，所述第一耦合件1或者第二耦合件7与带隙微结构光纤5通过熔接连接。
当进行人体组织深层光疗法治疗时，本发明将光疗探头11插入至人体深层组织病灶区，通过输送泵将溶于医用去离子水中的纳米粒子传输至光疗探头11内，激光器作为泵浦源，激光器发出的光束依次穿过第一激光输入通道3、带隙微结构光纤5内的一内包层空气孔6和第二激光输入通道9，直至到达光疗探头11，进行定点治疗的目的，防止对其他组织的伤害，光疗探头11可以有效携带所需的掺杂纳米粒子，大大减少通过药物携带纳米粒子的危害性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，包括第一耦合件(1)，所述第一耦合件(1)上依次设置有第一粒子输入通道(2)、第一激光输入通道(3)和第一粒子输出通道(4)；
所述第一耦合件(1)的一端连接有一带隙微结构光纤(5)，带隙微结构光纤(5)内有一内包层空气孔(6)与第一粒子输入通道(2)相连通，带隙微结构光纤(5)内有另一内包层空气孔(6)与第一粒子输出通道(4)相连通；
所述带隙微结构光纤(5)未与第一耦合件(1)连接的一端连接有一第二耦合件(7)，所述第二耦合件(7)上依次设置有第二粒子输入通道(8)、第二激光输入通道(9)和第二粒子输出通道(10)，带隙微结构光纤(5)内与第一粒子输入通道(2)相连通的内包层空气孔(6)与第二粒子输入通道(8)连通，带隙微结构光纤(5)内与第一粒子输出通道(4)相连通的内包层空气孔(6)与第二粒子输出通道(10)连通；
所述第二耦合件(7)未与带隙微结构光纤(5)连接的一端连接有一光疗探头(11)，光疗探头(11)内设置有一微流通道，微流通道的一端口与第二粒子输入通道(8)相连通，微流通道的另一端口与第二粒子输出通道(10)相连通；
所述第一粒子输入通道(2)、带隙微结构光纤(5)内与第一粒子输入通道(2)相连通的内包层空气孔(6)、第二粒子输入通道(8)、微流通道、第二粒子输出通道(10)、带隙微结构光纤(5)内与第二粒子输出通道(10)相连通的内包层空气孔(6)和第一粒子输出通道(4)形成一纳米粒子流通通道；
柔性定点光疗系统还包括有激光器和粒子存储箱，激光器作为泵浦源，激光器发出的光束依次穿过第一激光输入通道(3)、带隙微结构光纤(5)内的一内包层空气孔(6)和第二激光输入通道(9)，直至到达光疗探头(11)，纳米粒子通过溶于医用去离子水中存储于粒子存储箱内，粒子存储箱内还设置有输送泵，通过输送泵将溶于医用去离子水中的纳米粒子传输至光疗探头(11)内。
2.根据权利要求1所述的基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，所述带隙微结构光纤(5)为波导微结构光纤或者是反谐振空芯光纤。
3.根据权利要求1所述的基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，所述光疗探头(11)上刺入人体的一端呈45度角度倾斜。
4.根据权利要求1所述的基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，所述第一耦合件(1)与带隙微结构光纤(5)连接的一端有一增透膜，增透膜用于保证激光地输入。
5.根据权利要求1所述的基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，所述第二耦合件(7)与带隙微结构光纤(5)连接的一端有一增透膜，增透膜用于保证激光地输出。
6.根据权利要求1所述的基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，所述光疗探头(11)由石英传导光纤和包覆在石英传导光纤外的光纤外保护层所组成。
7.根据权利要求6所述的基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，所述光纤外保护层为金属套管，金属套管用于增强光疗探头(11)的强度。
8.根据权利要求1所述的基于带隙微结构光纤的柔性定点光疗系统，其特征在于，所述第一耦合件(1)或者第二耦合件(7)与带隙微结构光纤(5)通过熔接连接。
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