RU47203U1 - FIBER OPTICAL THERMOMETER - Google Patents

FIBER OPTICAL THERMOMETER Download PDF

Info

Publication number
RU47203U1
RU47203U1 RU2005110125/22U RU2005110125U RU47203U1 RU 47203 U1 RU47203 U1 RU 47203U1 RU 2005110125/22 U RU2005110125/22 U RU 2005110125/22U RU 2005110125 U RU2005110125 U RU 2005110125U RU 47203 U1 RU47203 U1 RU 47203U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
thermometer
fiber optic
optical fiber
sensor
Prior art date
Application number
RU2005110125/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ф.А. Егоров
В.Т. Потапов
В.А. Королев
М.Л. Стаханов
Original Assignee
Институт радиотехники и электроники РАН г.Москва
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт радиотехники и электроники РАН г.Москва filed Critical Институт радиотехники и электроники РАН г.Москва
Priority to RU2005110125/22U priority Critical patent/RU47203U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU47203U1 publication Critical patent/RU47203U1/en

Links

Landscapes

  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

Волоконно-оптический термометр содержит волоконно-оптический датчик, выполненный из оптического волокна с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния, соединенным с оптическим волокном через согласующий слой из окиси кремния. Датчик расположен в продольной канавке металлического стержня, помещенного в металлическую трубку, при этом выходной торец термометра выполнен скошенным.The fiber optic thermometer contains a fiber optic sensor made of optical fiber with a thermosensitive element of silicon located at its end, connected to the optical fiber through a matching layer of silicon oxide. The sensor is located in the longitudinal groove of a metal rod placed in a metal tube, while the output end of the thermometer is made beveled.

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно, к конструкции волоконно-оптического термометра (ВОТ) для гипертермической терапии в онкологии.The invention relates to medicine, namely to the design of a fiber optic thermometer (BOT) for hyperthermic therapy in oncology.

Для этих целей применяются датчики с термопарой. Датчик имеет форму иглы, которая вводится в область гипертермического нагрева биоткани излучением Nd:YAG лазера [1]. К недостаткам контроля температуры термопарным датчиком относятся низкая точность измерения и наличие токоведущих проводников, представляющих потенциальную опасность для пациента.For these purposes, sensors with a thermocouple are used. The sensor has the shape of a needle, which is introduced into the area of hyperthermic heating of the biological tissue by radiation of an Nd: YAG laser [1]. The disadvantages of temperature control with a thermocouple sensor include low measurement accuracy and the presence of live conductors that pose a potential danger to the patient.

В качестве прототипа следует рассмотреть конструкцию волоконно-оптического термометра, включающего волоконно-оптический датчик температуры и регистрирующую систему [2]. Волоконно-оптический датчик содержит оптическое волокно с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния. Датчик имеет согласующий слой из окиси кремния, через который выполнено соединение термочувствительного элемента с оптическим волокном. Измерение температуры выполняется при контакте термочувствительного элемента с биотканью. При этом термочувствительному элементу необходимо обеспечить надежный тепловой контакт с поверхностью биоткани. Кроме того из-за хрупкости конструкции волоконно-оптического датчика температуры введение его внутрь объема патологической биоткани проблематично, следовательно, нереально обеспечение надежного теплового контакта такого измерительного инструмента с внутренней средой облучаемого объема биоткани.As a prototype, the design of a fiber optic thermometer should be considered, including a fiber optic temperature sensor and a recording system [2]. The fiber optic sensor comprises an optical fiber with a silicon thermosensitive element located at its end. The sensor has a matching layer of silicon oxide, through which the thermally sensitive element is connected to the optical fiber. Temperature measurement is carried out at contact of a thermosensitive element with biological tissue. In this case, the thermally sensitive element must ensure reliable thermal contact with the surface of the biological tissue. In addition, due to the fragility of the design of the fiber-optic temperature sensor, introducing it into the volume of pathological biological tissue is problematic, therefore, it is unrealistic to ensure reliable thermal contact of such a measuring tool with the internal environment of the irradiated volume of biological tissue.

В предлагаемой конструкции указанная проблема решена. Волоконно-оптический термометр содержит волоконно-оптический датчик, выполненный из оптического волокна с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния, соединенным с оптическим волокном через согласующий слой из окиси кремния. Волоконно-оптический датчик расположен в продольной канавке металлического стержня, помещенного в металлическую трубку, при этом выходной торец термометра выполнен скошенным.In the proposed design, this problem is solved. The fiber optic thermometer contains a fiber optic sensor made of optical fiber with a thermosensitive element of silicon located at its end, connected to the optical fiber through a matching layer of silicon oxide. The fiber-optic sensor is located in the longitudinal groove of a metal rod placed in a metal tube, while the output end of the thermometer is made beveled.

Техническим результатом, реализуемым в предлагаемом волоконно-оптическом термометре для гипертермической терапии в онкологии, является возможность безопасного (как для пациента так ч для предложенной технической конструкции) The technical result implemented in the proposed fiber-optic thermometer for hyperthermic therapy in oncology is the possibility of safe (both for the patient and the proposed technical design)

введение волоконно-оптического термометра внутрь объема патологической биоткани, а также обеспечение надежного теплового контакта такого измерительного инструмента с внутренней средой объема биоткани.the introduction of a fiber-optic thermometer inside the volume of pathological biological tissue, as well as ensuring reliable thermal contact of such a measuring instrument with the internal environment of the volume of biological tissue.

Сущность предложения поясняется с помощью фиг.1, изображающей принципиальную схему волоконно-оптического термометра.The essence of the proposal is illustrated using figure 1, depicting a schematic diagram of a fiber optic thermometer.

Волоконно-оптический термометр имеет металлический стержень 1 с продольной канавкой 2, металлическую трубку 3, оптическое волокно 4, термочувствительный элемент 5, согласующий слой 6 и скошенный выходной торец 7.The fiber optic thermometer has a metal rod 1 with a longitudinal groove 2, a metal tube 3, an optical fiber 4, a heat-sensitive element 5, a matching layer 6 and a beveled output end 7.

Волоконно-оптический термометр для гипертермической терапии в онкологии работает следующим образом. Металлической трубкой 3, содержащей металлический стержень 1 в продольной канавке 2 которого расположен волоконно-оптический датчик 4-6, выполняется прокол скошенным торцем 7 патологической биоткани до глубины, соответствующей точке контроля температуры. Гипертермический нагрев патологической биоткани, например, лазерным источником приводит к изменению характеристик термочувствительного элемента 5 и, соответствующей аппаратурой регистрируется изменение температуры в области торца 7.Fiber optic thermometer for hyperthermic therapy in oncology works as follows. A metal tube 3 containing a metal rod 1 in the longitudinal groove 2 of which is located a fiber-optic sensor 4-6, punctured the beveled end 7 of the pathological biological tissue to a depth corresponding to the temperature control point. Hyperthermic heating of a pathological biological tissue, for example, by a laser source leads to a change in the characteristics of the heat-sensitive element 5 and, with the help of the corresponding equipment, a change in temperature is recorded in the region of the end face 7.

Приведем конкретный пример исполнения волоконно-оптического термометра.Here is a specific example of a fiber optic thermometer.

В качестве трубки 3 (фиг.1) использовалась полая трубка медицинского инструмента для прокола и забора биопсийного материала. Наружный диаметр трубки 2.0 мм, внутренний 1.6 мм, длина металлической части трубки 160 мм. На металлическом стержне (наружный диаметр около 1,5 мм, длина 240 мм) из комплекта инструмента для забора биопсийного материала профрезерована продольная канавка 2 (глубиной и шириной 450 мк). Фрезеровка выполнялась, начиная от расстояния 3-5 мм от скошенной (под углом 20° к горизонтальной оси конструкции) поверхности торца волоконно-оптического термометра, на длину 210 мм. В канавку 2 уложено кварц-кварцевое оптическое волокно с диаметром световедущей жилы 100 мк. Защитная оболочка оптического волокна выполнена из фторопласта. Термочувствительный элементом 5 представлял собой пластинку монокристалического кремния размером 100х100х20 мк3. Формирование согласующего слоя из окиси кремния происходит за счет окисления кремниевого элемента при температуре 1100°С-1200°С при помещении последнего в дуге электрического разряда на 10-15 минут. Соединение структуры согласующий слой - термочувствительный элемент с горцем оптического волокна осуществляется электродуговой сваркой. Наружный диаметр волоконно-оптического датчика составлял около 350 мк.As tube 3 (FIG. 1), a hollow tube of a medical instrument was used for puncture and sampling of biopsy material. The outer diameter of the tube is 2.0 mm, the inner 1.6 mm, the length of the metal part of the tube is 160 mm. A longitudinal groove 2 (with a depth and width of 450 microns) is milled on a metal rod (outer diameter about 1.5 mm, length 240 mm) from a set of tools for biopsy material sampling. Milling was performed, starting from a distance of 3-5 mm from the beveled (at an angle of 20 ° to the horizontal axis of the structure) surface of the end face of the fiber optic thermometer, to a length of 210 mm. A groove 2 contains a quartz-quartz optical fiber with a light guide core diameter of 100 microns. The protective sheath of the optical fiber is made of fluoroplastic. The heat-sensitive element 5 was a single crystal silicon wafer with a size of 100x100x20 microns 3 . The formation of a matching layer of silicon oxide occurs due to the oxidation of the silicon element at a temperature of 1100 ° С-1200 ° С when the latter is placed in an arc of an electric discharge for 10-15 minutes. The connection of the structure of the matching layer is a thermosensitive element with a highlander of the optical fiber is carried out by arc welding. The outer diameter of the fiber optic sensor was about 350 microns.

Изготовленный образец волоконно-оптического термометра обеспечивает измерение температуры в диапазоне 30-110°С с точностью измерения ±0,2°С.A fabricated sample of a fiber-optic thermometer provides temperature measurement in the range of 30-110 ° C with a measurement accuracy of ± 0.2 ° C.

Предлагаемый волоконно-оптический термометр может найти применение в гипертермической терапии онкологических заболеваний и оперативной эндоскопиии.The proposed fiber-optic thermometer can be used in hyperthermic therapy of cancer and surgical endoscopy.

Литература:Literature:

[1] P.J.Milne et al. Development of stereotactically guided laser interstitial thermotherapy of breast cancer: In situ measurement and analysis of the temperature fied in vivo adipose tissue, Lasers in Surgery and Medicine, 2000, vol 26, №1, p.67-75.[1] P.J. Milne et al. Development of stereotactically guided laser interstitial thermotherapy of breast cancer: In situ measurement and analysis of the temperature fied in vivo adipose tissue, Lasers in Surgery and Medicine, 2000, vol 26, No. 1, p. 67-75.

[2] Патент на полезную модель №31447 «Волоконно-оптический датчик температуры». МПК G 01 K 11/12.[2] Utility Model Patent No. 31447, “Fiber Optic Temperature Sensor”. IPC G 01 K 11/12.

Claims (1)

Волоконно-оптический термометр, содержащий волоконно-оптический датчик, выполненный из оптического волокна с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния, соединенным с оптическим волокном через согласующий слой из окиси кремния, отличающийся тем, что волоконно-оптический датчик расположен в продольной канавке металлического стержня, помещенного в металлическую трубку, при этом выходной торец термометра выполнен скошенным.
Figure 00000001
Fiber optic thermometer containing a fiber optic sensor made of optical fiber with a thermosensitive element of silicon located at its end, connected to the optical fiber through a matching layer of silicon oxide, characterized in that the fiber optic sensor is located in the longitudinal groove of the metal rod placed in a metal tube, while the output end of the thermometer is made beveled.
Figure 00000001
RU2005110125/22U 2005-04-08 2005-04-08 FIBER OPTICAL THERMOMETER RU47203U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110125/22U RU47203U1 (en) 2005-04-08 2005-04-08 FIBER OPTICAL THERMOMETER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110125/22U RU47203U1 (en) 2005-04-08 2005-04-08 FIBER OPTICAL THERMOMETER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU47203U1 true RU47203U1 (en) 2005-08-27

Family

ID=35846990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005110125/22U RU47203U1 (en) 2005-04-08 2005-04-08 FIBER OPTICAL THERMOMETER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU47203U1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478338C2 (en) * 2008-09-11 2013-04-10 Эсист Медикал Системз, Инк. Device and method of physiological sensor delivery
RU2506568C2 (en) * 2011-08-01 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") Device to measure index of refraction
US9775567B2 (en) 2011-05-11 2017-10-03 Acist Medical Systems, Inc. Intravascular sensing method and system
US10244951B2 (en) 2014-06-10 2019-04-02 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US10743774B2 (en) 2018-04-20 2020-08-18 Acist Medical Systems, Inc. Assessment of a vessel

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10105064B2 (en) 2008-09-11 2018-10-23 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US8485985B2 (en) 2008-09-11 2013-07-16 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US8641639B2 (en) 2008-09-11 2014-02-04 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US10980426B2 (en) 2008-09-11 2021-04-20 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US8998823B2 (en) 2008-09-11 2015-04-07 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US9011342B2 (en) 2008-09-11 2015-04-21 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US9113843B2 (en) 2008-09-11 2015-08-25 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US9186072B2 (en) 2008-09-11 2015-11-17 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
RU2478338C2 (en) * 2008-09-11 2013-04-10 Эсист Медикал Системз, Инк. Device and method of physiological sensor delivery
US9901260B2 (en) 2008-09-11 2018-02-27 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US10010251B2 (en) 2008-09-11 2018-07-03 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US9775567B2 (en) 2011-05-11 2017-10-03 Acist Medical Systems, Inc. Intravascular sensing method and system
RU2506568C2 (en) * 2011-08-01 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") Device to measure index of refraction
US10244951B2 (en) 2014-06-10 2019-04-02 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US11826128B2 (en) 2014-06-10 2023-11-28 Acist Medical Systems, Inc. Physiological sensor delivery device and method
US10743774B2 (en) 2018-04-20 2020-08-18 Acist Medical Systems, Inc. Assessment of a vessel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Keiser et al. Review of diverse optical fibers used in biomedical research and clinical practice
ES2432560T3 (en) Optical sensor
RU47203U1 (en) FIBER OPTICAL THERMOMETER
JP2008541891A5 (en)
US10925528B2 (en) Depth scanning oxygen sensor
Bianchi et al. Fiber Bragg grating sensors-based thermometry of gold nanorod-enhanced photothermal therapy in tumor model
JP2011510312A (en) Method for non-invasively and optically identifying the temperature of a medium
CA3051489C (en) Needle assembly and system for collection and optical interrogation of a biological sample
Shikunova et al. Neurosurgery contact handheld probe based on sapphire shaped crystal
Chin et al. Optical fiber sensors for biomedical applications
US11000265B1 (en) Steerable biopsy needle with fiber-activated shape memory alloy
Dolganova et al. Optimization of sapphire capillary needles for interstitial and percutaneous laser medicine
Korganbayev et al. Tilted Fiber Bragg grating measurements during laser ablation of hepatic tissues: Quasi-distributed temperature reconstruction and cladding mode resonances analysis
JP2015006321A (en) Testing instrument and observation method for biological sample collected by the testing instrument
Tozburun et al. Infrared laser nerve stimulation as a potential diagnostic method for intra-operative identification and preservation of the prostate cavernous nerves
Jelbuldina et al. Fiber Bragg Grating Sensor for Temperature Monitoring During HIFU Ablation of Ex Vivo Breast Fibroadenoma
Chin et al. Changes in relative light fluence measured during laser heating: implications for optical monitoring and modelling of interstitial laser photocoagulation
RU87081U1 (en) LASER CATHETER WITH FIBER OPTICAL SENSOR
US20170128132A1 (en) Integrated fiber optic probe for performing image-guided laser induced thermal therapy
Dolganova et al. Proof of concept for the sapphire scalpel combining tissue dissection and optical diagnosis
Polito et al. Development and characterization of a fibre Bragg grating temperature probe for medical laser ablation therapy
Dolganova et al. Manufacturing of Sapphire Crystals with Variable Shapes for Cryosurgical Applications
Kurlov et al. Sapphire smart scalpel
Zharov et al. Photothermal/microwave radiometry for imaging and temperature feedback
Sato et al. Fiber-optic Raman probes for biomedical and pharmaceutical applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20090409