光纤激光热导温针灸针的温控方法与流程

本发明涉及针灸技术领域，尤其涉及一种光纤激光热导温针灸针的温控方法。

背景技术：

针灸是一种传统中医治疗手段，灸法是借灸火的热力给人体以温热性刺激，通过经络腧穴的作用，以达到治病、防病目的的一种方法。

经过反复的临床实践，发现针灸时温度的控制，对针灸的效果具有至关重要的影响，因此，本领域技术人员急需掌握针灸过程中针灸温度的控制，以便达到更好的针灸效果。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明的目的是提供一种光纤激光热导温针灸针的温控方法，该方法实现了针灸针的温度可控性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种光纤激光热导温针灸针的温控方法，所述光纤激光热导温针灸针包括设在针体内的光纤，以及传输激光进入所述光纤的激光热导温系统，所述激光热导温系统与所述光纤末段的光纤光栅通信；

所述温控方法，包括以下步骤：

获取所述光纤光栅采集的实时温度；

计算所述实时温度与预设定目标温度的温度差；

判断温度差是否与预设定温度差相匹配；

如果是，生成对应的激光调整信号；

根据所述激光调整信号，控制所述激光热导温系统增加或减小传输进入所述光纤的激光功率。

优选方式为，所述光纤光栅为单模光纤通过紫外与相位掩模法制成的光纤布拉格光栅。

优选方式为，所述目标温度根据所述光纤布拉格光栅波长变化量与温度变化量呈线性变化的关系设定，波长范围为1529.7nm～1530.2nm，对应的温度范围为20℃～45℃。

优选方式为，所述激光热导温系统包括宽带光源，功率控制器，光纤耦合器、光纤光栅解调仪以及控制模块；

则，所述温控方法具体如下：

所述宽带光源输出的激光由所述功率放大器调整功率后，经过所述光纤耦合器传输给所述光纤；

所述光纤末段的所述光纤光栅反射一个带宽的激光，该激光输入所述光纤耦合器，剩下激光转换成热能；

所述光纤耦合器将反射激光传输给所述光纤光栅解调仪；

所述光纤光栅解调仪对反射激光进行解调，得到对应的实时温度电信号，该实时温度电信号传输给所述控制模块；

所述控制模块根据接收的实时温度电信号，计算出所述实时温度与预设定目标温度的温度差；

判断温度差是否与预设定温度差相匹配；

如果是，生成对应的激光调整信号；

根据所述激光调整信号，控制所述功率控制器增加或减少输入所述光纤耦合器的激光功率。

优选方式为，所述光纤位于所述针体外侧的端部设有尾纤，所述光纤光栅通过所述尾纤与所述激光热导温系统通信。

优选方式为，所述光纤光栅反射激光的带宽为0.2nm。

优选方式为，所述光纤对应针尖的末端呈针尖状，形成热吸收点。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的光纤激光热导温针灸针的温控方法，其中光纤激光热导温针灸针包括设在针体内的光纤以及传输激光进入光纤的激光热导温系统，该激光热导温系统与光纤末段的光纤光栅通信；其中温控方法包括以下步骤：先获取光纤光栅采集的实时温度；再计算实时温度与预设定目标温度的温度差；再判断温度差是否与预设定温度差相匹配；如果是，生成对应的激光调整信号；根据激光调整信号，控制激光热导温系统增加或减小传输进入光纤的激光功率。通过光纤光栅对针尖的实时温度进行检测，根据检测温度实时调整激光功率，实现针灸温度可控的目的，还保证了针灸效果；并且本发明的温控方法，操作简便，成本低。

附图说明

图1是本发明光纤激光热导温针灸针的温控方法的流程图；

图2是本发明中光纤激光热导温针灸针的结构示意图；

图3是本发明的激光热导温系统的原理框图；

图4是实施例中光线光栅的波长与温度对应曲线图；

图中：1-针体，10-针柄，11-针头，2-热吸收点，3-尾纤，4-单模光纤，5-光纤光栅。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2和图3所示，一种光纤激光热导温针灸针的温控方法，其中光纤激光热导温针灸针包括设在针体1内的光纤，以及传输激光进入光纤的激光热导温系统，激光热导温系统与光纤末段的光纤光栅5通信；

本发明的温控方法，包括以下步骤：

步骤s1、获取光纤光栅采集的实时温度；

步骤s2、计算实时温度与预设定目标温度的温度差；

步骤s3、判断温度差是否与预设定温度差相匹配；

步骤s4、如果是，生成对应的激光调整信号；

步骤s5、根据激光调整信号，控制激光热导温系统增加或减小传输进入光纤的激光功率。

如图4所示，目标温度根据光纤布拉格光栅波长变化量与温度变化量呈线性变化而设定，波长范围为1529.7nm～1530.2nm，对应的温度范围为20℃～45℃。

光纤布拉格光栅的波长变化量与温度变化量呈线性变化的原理如下：

光纤布拉格光栅英文为fbg

fbg对温度和应变都比较敏感，如下式：

当温度变化(δt)时，由于热胀效应使fbg伸长而改变其光栅周期，

即

式中λ为fbg周期[nm],δλ为fbg周期变化；α为材料的热膨胀系数，δt为温度变化值。由于热光效应光栅区域的折射率会发生变化，即

式中v为光纤的归一化频率，是一个与光波频率和光纤结构参数有关的参量，通常用它表示光纤所传输的模式数；neff为fbg有效折射率；t为温度。

温度变化引起的fbg波长漂移主要取决于热光效应，可以表示为：

式中ε为热光系数，所以，温度对fbg波长的影响为

式中λ0为fbg的中心波长；λ为受温度影响后的fbg中心波长[nm]。

由上式可以看出：fbg波长变化量与温度变化量呈线性关系，如图4所示。

从公式(1)中可以看出应变对波长响应也呈一阶线性的，传感器使用的fbg通过封装工艺达到仅受外界温度影响，不受应力应变作用。

如图3所示，本实施例中，激光热导温系统包括宽带光源，功率控制器，光纤耦合器、光纤光栅5解调仪以及控制模块；进一步的，光纤光栅5为单模光纤4通过紫外与相位掩模法制成的光纤布拉格光栅，该光纤布拉格光栅能够测量温度；本实施例的针灸针包括针柄10和针头11，对应的针柄10对应处为单模光纤4，针头11处为光纤光栅5。

温控方法具体如下：

宽带光源输出的激光经过功率放大器调整功率后，由光纤耦合器传输给光纤；具体是传输给光纤的尾纤3，由尾纤3传输给光纤光栅5。

激光进入光纤后，光纤光栅5反射一个带宽的激光给光纤耦合器，剩下激光转换成热能，具体是由光纤对应针尖的末端呈针尖状形成热吸收点2，该热吸收点2将光能转换成热能，作用针灸部位，实现穴位加热刺激，增加疗效；本例中光纤光栅5反射光的带宽为0.2nm。

光纤耦合器将反射激光传输给光纤光栅5解调仪；

光纤光栅5解调仪对反射激光进行解调得到实时温度电信号并输入控制模块；

控制模块根据接收的实时温度电信号，计算出实时温度与预设定目标温度的温度差；

判断温度差是否与预设定温度差相匹配；

如果是，生成对应的激光调整信号；

根据激光调整信号，控制功率控制器增加或减少输入光纤耦合器的激光功率。

如图2所示，光纤位于针体1外侧的端部设有尾纤3，光纤通过尾纤3与激光热导温系统进行通信。尾纤3只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种光纤激光热导温针灸针的温控方法结构的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。