[其他]微波加热用的高阻导线温度传感器

说明书

一种高阻导线温度传感器由半导体热敏电阻、光学纤维为基体的高阻导线、含碳的非金属导电胶构成。含碳的导电胶的组成为Ａ∶Ｂ＝１∶１。式中Ａ为环氧树脂、碳粉和溶剂，Ｂ为酚醛树脂、碳粉和溶剂。此传感器可用于微波加热治疗肿瘤的临床应用中。

本发明涉及一种温度测量用传感器。

微波加温治疗肿瘤已被医学界证明是一种有效的治疗方法。微波加温治疗肿瘤需要通过时间和温度两个指标来计量。其中温度指标对疗效有很大的影响。由于微波是一种电磁波，因此，含有金属成分的传统温度传感器不能正常工作。此外，传感器中金属成分的存在还可能造成加热电磁场的扭曲，这不仅降低了疗效，严重时还会造成被加温组织的局部烧伤。

欧洲专利76071号上公开了一种由半导体热敏电阻与不含金属成分的高阻导线构成的温度传感器。它具有如下的结构和工艺：用一种掺碳的氟化物树脂制成的导电材料作为传输线。这种导电的碳氟化物树脂线有一个芯子作为加强筋，芯子由厚0.2mm、宽0.4mm的聚四氟乙烯薄片构成，用热压技术将这种具有三层构造的高阻导体做成一体。传感器的感温元件为半导体热敏电阻，它与传输线的连接采用掺银导电胶粘合。

IEEE微波理论和技术汇刊〔V₀L，MTT-24，PP43-45.Jan 1976〕介绍的一种高阻导线温度传感器由厚膜热敏电阻和真空渗碳高阻导线构成。这种高阻导线的基体为一种塑料引线。经过特殊的处理使其表面产生微细孔，然后利用真空渗碳工艺在它上面渗碳。这种温度传感器其厚膜热敏电阻与渗碳高阻塑料引线的连接也采用掺银环氧树脂粘合。从上述目前已知的高阻导线温度传感器的结构可以看出：作为信号传输线的高阻导线其制作工艺是很复杂的，它使高阻导线的稳定性和可靠性受到影响。此外，感温元件与高阻导线的连接采用的是掺银导电胶粘接。这种含银导电胶的存在实际上增加了感温部分的金属成分。

本发明的目的是提供一种新的高阻导线温度传感器，它具有很高的稳定性和可靠性，而且制作工艺简单。从实际使用效果来看基本上消除了传感器与微波场之间的相互作用和相互影响。

本发明是以如下方式完成的。高阻导线是以光学纤维为基体涂以含碳的聚四氟乙烯树脂经热处理而成。高阻导线与热敏电阻的粘接是采用非金属的含碳导电胶粘接。

以下结合附图对本发明详细描述。附图为该温度传感器的结构图。图中〔1〕是半导体热敏电阻、〔2〕是铂丝、〔3〕是含碳导电胶、〔4〕是高阻导线、〔5〕是外接屏蔽线。

高阻导线〔4〕的基底材料为0.08mm直径的光学纤维。高阻碳膜由含碳的聚四氟乙烯树脂经过一定的热处理工艺形成。在聚四氟乙烯树脂中掺入碳黑，用球磨机进行研磨形成高阻碳浆，然后用喷浆机在光学纤维上涂碳。光学纤维事先要用乙醇擦洗并在80～100℃下烘10分钟，然后将涂过碳膜的导线放入烘箱，分别在120℃、160℃和180℃下加热20分钟、30分钟和8小时，经热处理后，这种高阻导线的稳定性极大的提高了。高阻导线100mm长时，其电阻值为1MΩ左右。可以选择一致性较高的四根高阻导线作为与外部电路单元相连接的传输线〔5〕。

连接半导体热敏电阻〔1〕的金属线要尽可能细短，以减小自热和电磁波的反射。热敏电阻的敏感珠直径约为0.1mm，与敏感珠连接的铂丝〔2〕直径约为0.01mm，长度约4mm。热敏电阻为负温度系数元件，在25℃时，其阻值为500KΩ～1MΩ。

热敏电阻〔1〕与高阻导线〔4〕的连接用含碳导电胶〔3〕粘接。这种导电胶由A、B两种组分配成。两种组分的比例为A∶B＝1∶1，A组份由环氧树脂、碳粉和溶剂组成。B组份由酚醛树脂、碳粉和溶剂组成。碳黑粉末在导电胶中所占的比例可根据具体要求加入。一般在碳粉为其它成分的两倍（体积比）的情况下，配成的导电胶其单位长度电阻率为n+k/cm。对已粘好的测温探头为了提高它的稳定特性，并使其粘接牢固，需经过150℃下的加温热处理。

检测这种传感器的性能，可以在一个与人体组织性质一致的腔型体模内进行。采用915MHZ、2450MHZ微波热疗机，其输出功率范围从5W至40W、体模加热温度范围为35℃至55℃。实验结果说明，当将微波热疗机关闭，去掉电磁辐射时，温度传感器测出的温度值没有可见的跳变，传感器的温度分辨率优于0.1℃。

本发明的温度传感器可以用在微波加热治疗肿瘤的临床应用中，而且还可以用在有微波辐射的场合对被加热物质的温度进行检测。