[发明专利]光纤光栅温度传感器及其探头

说明书

技术领域

本发明涉及到一种光纤光栅温度传感器及其探头，尤其涉及一种光纤布拉格光栅温度传感器，此传感器尤其适用于骨肿瘤微波热疗的临床应用。

背景技术

肿瘤是一类严重威胁人类生命和健康的疾病。其特点之一在于扩散性很强，而且由于肿瘤细胞与周围的正常人体组织细胞无明显分界线，因此采用一般手术治疗方法很难完全切除肿瘤细胞，在手术后容易复发。放射性疗法和化学疗法虽然能杀死肿瘤细胞，但是同时也使大量的正常组织细胞受到损害，导致患者的身体状况进一步恶化，难以接受后续治疗。目前世界各国相继研制利用微波来治疗肿瘤，其作用机理为：将较高频率的微波作用于肿瘤部位，肿瘤细胞和周围正常组织细胞在微波的作用下升温，利用肿瘤细胞比正常组织细胞死亡温度低的特性，将温度控制在一定范围内（42-44°C），持续一定时间，就可以达到既杀灭肿瘤细胞，又保证了正常组织细胞的活性的治疗目的。但是，如果温度高于45°C，则正常组织细胞也会受到严重损伤。因此，在进行微波热疗时，对肿瘤部位的精确加温控温是实现肿瘤微波热疗技术的关键，同时，对于肿瘤部位的精确测温是实现精确加温控温的基本前提。

肿瘤测温系统是体外微波热疗仪的组成部分，在体外微波热疗仪治疗过程中，实时监测肿瘤部位的温度。测温传感器普遍做成探针形式，插入肿瘤部位，在治疗过程中进行实时测温。传统的微波热疗仪温度传感器大多为电子式传感器或荧光光纤温度传感器，由于体外高频热疗仪是大功率高频治疗设备，因此会产生非常强的电磁干扰，它会干扰周围环境的电子设备，使它们不能正常工作，因此在微波治疗过程中使用电子式传感器存在失效的可能性。使用荧光式光纤温度计测量温度时，由于任意一点光纤的弯曲都会影响到光谱的强度，产生光强损耗，影响测量精度，所以荧光式光纤温度计具有精度低，可靠性差的缺点，不适合长期连续性测量。

在骨肿瘤微波热疗过程中，通常要把探针针头插入骨膜等比较坚韧的组织，对于探针的机械强度有较高的要求，传统温度传感器空心针头的制作方法通常为：将一段壁厚为0.1mm的不锈钢圆管的一端插入不锈钢圆棒，采用胶接或者焊接的方式将不锈钢圆管与不锈钢圆棒联接在一起，然后切出斜面作为针尖。这种空心针头的壁厚较薄，插入骨肿瘤部位时经常会折断，因而失效，而且会对患者造成不必要的损伤。由于采用焊接或者胶接的联接方式，反复使用后将导致针尖部位的不锈钢圆棒处密封不严而且容易脱落，也容易对患者造成不必要的损伤。为了减轻传感器的整体重量，传统温度传感器的手柄通常采用非金属材料，从而进一步降低了传感器整体的机械强度。不适用于骨肿瘤微波热疗的临床应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，设计提供一种应用于微波热疗的光纤光栅温度传感器，结构简单，重量轻，体积小，坚固耐用，使用安全方便，使用光信号传输，不受微波辐射干扰，能精确测量探针插入点的温度，能确保实现肿瘤微波热疗的疗效及微创性，尤其适用于骨肿瘤微波热疗的临床应用。

一种光纤光栅温度传感器，它包括探头和与之连接的解调系统，所述探头包括连接在一起的针头和手柄，其特征是所述针头是带有针尖的圆棒，在圆棒一端底面中心设置一盲孔，该盲孔延伸至接近圆棒有针尖的另一端；在盲孔中通过石英玻璃毛细管固定光纤布拉格光栅。

本方案的具体特点还有，在盲孔中设置光纤布拉格光栅是指将所述光纤布拉格光栅根部5mm尾纤的涂覆层剥除并在在位于石英玻璃毛细管中后部的光纤布拉格光栅根部5mm尾纤表面涂胶后插入到所述石英玻璃毛细管内接近前端的位置，光纤布拉格光栅顶端距离石英玻璃毛细管前端约5mm，胶固化后，光纤布拉格光栅处于一端自由状态。然后将光纤布拉格光栅连同石英玻璃毛细管一起插入针头盲孔并在针头根部涂胶，将针头和光纤固定。胶固化后，石英玻璃毛细管在针头内处于自由状态，它与针头内壁的接触不会引起光栅的形变，因而不会影响测量精度。

所述圆棒为奥氏体不锈钢圆棒，圆棒直径2mm，盲孔直径1mm，盲孔盲端距奥氏体不锈钢圆棒另一端5mm。

所述手柄为医疗用铝合金制成，呈中空管状，在手柄前部内腔设置有环台，环台将手柄分为内腔分为内径不同的两段，前段设置内螺纹与针头固定连接；采用胶接和螺纹连接的方式将所述针头和手柄联接在一起。手柄后段固定光纤外层保护套管。前段螺纹孔深度为5mm，通过这段螺纹孔，可以将针头和手柄联接在一起。手柄后段内径3.2mm，深度50mm，通过这段内孔，可以将光纤外层保护套管和手柄联接在一起。