RU2016131763A - Способ измерения температуры биологических участков внутренней среды организма человека - Google Patents

Claims (18)

1. Способ измерения температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека, осуществляемый с помощью чувствительного элемента термометра, выполненного в виде, заполненной термометрическим веществом, герметичной емкости, в полости которой размещен освобожденный от оболочки конец оптического волокна, при этом герметичная емкость выполнена в виде полимер-капилляра, изготовленного из нетоксичного поливинилхлорида, а в качестве термометрического вещества использована прозрачная циклоалифатическая эпоксидная смола, показатель преломления которой линейно зависит от температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека, а освобожденный от оболочки конец оптического волокна выполнен с возможностью, при повышении или понижении температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека, изменения отражательной и пропускательной способности границы раздела «освобожденный от оболочки конец оптического волокна - термометрическое вещество», в качестве нетоксичного поливинилхлорида использован пластифицированный поливинилхлорид медицинского назначения марки «ПМ-1/42 мед», а в качестве термометрического вещества использована прозрачная циклоалифатическая эпоксидная смола марки «ERL 4221», отличающийся тем, что измерение температуры T_всо осуществляют в труднодоступных местах, к которым относятся биологические участки внутренней среды организма человека, путем введения чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра во внутреннюю среду организма человека.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра как в стационарном режиме, так и в режиме, связанным с проведением медицинской терапии.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра при гипертермии организма человека различной природы.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что измерение температуры T_всо осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра во время проведения медицинской терапии, путем медицинского физиотерапевтического воздействия на биологические участки наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека с использованием медицинских физиотерапевтических аппаратов, непосредственно во внутренней среде организма человека в связи с тем, что температура наружной поверхности организма человека не может служить достаточным показателем степени медицинского физиотерапевтического воздействия на биологические участки наружной поверхности организма человека, осуществляемого во время медицинской терапии.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра во время проведения медицинской лазеро- или светотерапии биологических участков наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека с использованием медицинских физиотерапевтических лазеро- или светоизлучающих аппаратов.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра во время нагрева биологических участков наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека с использованием медицинских физиотерапевтических аппаратов нагрева биологических участков наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека токами высокой частоты.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что во время проведения медицинской лазеро- или светотерапии биологических участков внутренней среды организма человека с помощью медицинских физиотерапевтических лазеро- или светоизлучающих аппаратов измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра для определения дозы и длительности лазерного или светового воздействия на биологические участки внутренней среды организма человека.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что во время проведения процедуры нагрева биологических участков внутренней среды организма человека с помощью медицинских физиотерапевтических аппаратов нагрева биологических участков наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека токами высокой частоты измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра для определения дозы и длительности воздействия токами высокой частоты на биологические участки внутренней среды организма человека.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что для определения дозы и длительности лазерного или светового воздействия на биологические участки внутренней среды организма человека с помощью медицинских физиотерапевтических лазеро- или светоизлучающих аппаратов измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, при этом медицинский прецизионный термометр на основе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения выполняют с обратной связью по температуре T_всо с медицинскими физиотерапевтическими лазеро- или светоизлучающими аппаратами с целью предотвращения превышения температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека выше допустимого значения и, соответственно, перегрева биологических участков внутренней среды организма человека посредством мгновенного отключения используемых во время проведения медицинской лазеро- или светотерапии биологических участков внутренней среды организма человека медицинских физиотерапевтических лазеро- или светоизлучающих аппаратов.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что для определения длительности и дозы воздействия токами высокой частоты на биологические участки внутренней среды организма человека с помощью медицинских физиотерапевтических аппаратов нагрева биологических участков наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека токами высокой частоты измерение температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека осуществляют с помощью амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, при этом медицинский прецизионный термометр на основе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения выполняют с обратной связью по температуре T_всо с медицинскими физиотерапевтическими аппаратами нагрева биологических участков наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека токами высокой частоты с целью предотвращения превышения температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека выше допустимого значения и, соответственно, перегрева посредством мгновенного отключения используемых во время проведения процедуры нагрева биологических участков внутренней среды организма человека медицинских физиотерапевтических аппаратов нагрева биологических участков наружной поверхности и/или внутренней среды организма человека токами высокой частоты.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в состав амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения входят источник излучения, чувствительный элемент, оптическое волокно, оптический ответвитель, приемник излучения, в качестве источника излучения используют маломощный гелий-неоновый лазер, оптическое излучение которого является плоскополяризованным и вследствие этого содержит только параллельную компоненту, герметичную емкость чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения выполняют в виде, имеющего нетоксичное черное светопоглощающее покрытие, полимер-капилляра для увеличения способности чувствительного элемента к поглощению теплового излучения биологических участков внутренней среды организма с целью уменьшения тепловой постоянной времени нагрева чувствительного элемента и, соответственно, увеличения быстродействия медицинского прецизионного термометра на основе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения, в качестве оптического волокна используют многомодовое ступенчатое кварцевое волокно, имеющее круглое сечение, с диаметром d_c сердцевины, равным 0,3 мм, с диаметром d_об оболочки, равным 0,6 мм, с показателем преломления n_с сердцевины, равным 1,47, с показателем преломления n_об оболочки 15, равным 1,45, в качестве оптического ответвителя для использования амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра используют оптический ответвитель на отрезках Y-типа 1×2, в качестве приемника излучения используют обладающий высоким быстродействием и высокой фоточувствительностью кремниевый p-i-n-диод, регистрирующий мощность Р оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, мощность Р оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, определяют по формуле

где

- мощность параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, выходящей из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра,

- отражательная способность границы раздела «освобожденный от оболочки конец многомодового ступенчатого кварцевого волокна - термометрическое вещество» для параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, k - количество отражений оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера в чувствительном элементе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, α - угол, который вектор напряженности Е электрического поля оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера составляет с плоскостью падения,

- мощность параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера, входящей в чувствительный элемент амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, n_тв - показатель преломления термометрического вещества, θ₁ - угол падения оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера на границу раздела «освобожденный от оболочки конец многомодового ступенчатого кварцевого волокна - термометрическое вещество», n_с - показатель преломления сердцевины многомодового ступенчатого кварцевого волокна.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве маломощного гелий-неонового лазера используют маломощный гелий-неоновый лазер марки «ГН-5», в качестве кремниевого p-i-n-диода используют кремниевый p-i-n-диод марки «S10993-02CT», регистрирующий мощность Р оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5», выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что амплитудный волоконно-оптический датчик с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра выполняют с возможностью только одного отражения (k=1) оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» в чувствительном элементе, необходимого и достаточного для измерения температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что для выполнения условия только одного отражения (k=1) оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» в чувствительном элементе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, необходимого и достаточного для измерения температуры T_всо биологических участков внутренней среды организма человека, геометрические размеры амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра выбирают из перечня следующих размеров: длину L_ов многомодового ступенчатого кварцевого волокна выбирают в пределах до одного метра, длину L_чэ чувствительного элемента выбирают в пределах до 20 мм, ширину δ_з зазора между освобожденным от оболочки концом многомодового ступенчатого кварцевого волокна и дном герметичной емкости выбирают в пределах 0,2…0,3 мм, длину l_к освобожденного от оболочки конца многомодового ступенчатого кварцевого волокна рассчитывают путем вычитания ширины δ_з зазора между освобожденным от оболочки концом многомодового ступенчатого кварцевого волокна и дном герметичной емкости из длины L_чэ чувствительного элемента, диаметр d_к освобожденного от оболочки конца многомодового ступенчатого кварцевого волокна равен диаметру d_c сердцевины многомодового ступенчатого кварцевого волокна и составляет 0,3 мм, наружный диаметр D_чэ чувствительного элемента выбирают в пределах 1,5…3 мм.

15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что мощность P оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5», выходящего из чувствительного элемента амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, определяют по формуле

где n_тв - показатель преломления прозрачной циклоалифатической эпоксидной смолы марки «ERL 4221», θ₁ - угол падения оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» на границу раздела «освобожденный от оболочки конец многомодового ступенчатого кварцевого волокна - прозрачная циклоалифатическая эпоксидная смола марки «ERL 4221»», n_с - показатель преломления сердцевины многомодового ступенчатого кварцевого волокна, k - количество отражений оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» в чувствительном элементе амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, равное одному, k=1, α - угол, который вектор напряженности Е электрического поля оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5» составляет с плоскостью падения,

- мощность параллельной компоненты оптического излучения маломощного гелий-неонового лазера марки «ГН-5», входящей в чувствительный элемент амплитудного волоконно-оптического датчика с граничной модуляцией оптического излучения в составе медицинского прецизионного термометра, T_всо - температура биологических участков внутренней среды организма человека.