温度检测装置及系统的制作方法

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种温度检测装置及系统。

背景技术：

目前常见的肿瘤热疗方法如微波、射频、激光治疗的机制都是利用辐射电磁波与人体组织相互作用产生热量来治疗肿瘤。在肿瘤热疗过程中，为了保证肿瘤组织彻底灭活，同时避免对肿瘤周围正常组织的损伤，对治疗部位的精确加温、控温是实现肿瘤热疗技术的关键，需要有可靠的测温方式来进行监测和有效评价。

目前，生物组织体内部温度测量与监测的成熟技术以热敏电阻、热电偶等传感器为主，微型热电偶具有测温范围宽、响应快、体积小、适合点温测量的优点，在医学激光烧蚀、激光切割以及高频电刀手术过程中的生物组织热损伤研究中，可作为首选温度传感器来跟踪组织内部的温度，但易受强电磁场的干扰，导致测量温度不准确。

因此，如何提供一种有效的方案以实现对生物组织体内部温度的精确测量，是现有技术中一亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种温度检测装置及系统，以改善上述的问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种温度检测装置，用于对生物组织的温度进行检测，温度检测装置包括：穿刺针、检测光纤和波长解调仪，所述穿刺针中空，所述检测光纤的一端与所述波长解调仪的输入端连接，所述检测光纤的另一端为剥离外包层并刻有光纤光栅的裸光纤，且所述检测光纤刻有所述光纤光栅的一端延伸至中空的所述穿刺针内。

如上所述的温度检测装置，可选地，所述光纤光栅的数量为多个，且多个所述光纤光栅具有不同的布拉格反射中心波长。

如上所述的温度检测装置，可选地，多个所述光纤光栅均匀分布于所述检测光纤上。

如上所述的温度检测装置，可选地，温度检测装置还包括保护接头，所述保护接头外套于所述检测光纤以及所述穿刺针临近所述检测光纤的一端。

如上所述的温度检测装置，可选地，所述检测光纤为多芯光纤，每一芯所述检测光纤延伸至所述穿刺针内的部分均刻有所述光纤光栅。

如上所述的温度检测装置，可选地，温度检测装置还包括分束接头和与所述检测光纤的芯数数量相同的多根单芯光纤，多根所述单芯光纤连接于所述波长解调仪的输入端与所述分束接头之间，并通过所述分束接头与所述检测光纤的多芯光纤一一对应连接。

如上所述的温度检测装置，可选地，所述检测光纤刻有所述光纤光栅的一端通过环氧胶粘接于所述穿刺针的内壁。

如上所述的温度检测装置，可选地，所述穿刺针为不锈钢材料制成。

如上所述的温度检测装置，可选地，所述穿刺针的内径为0.2mm-1.8mm。

第二方面，本发明实施例提供了一种温度检测系统，用于对生物组织的温度进行检测，温度检测系统包括上述任一所述的温度检测装置，还包括用户终端，所述用户终端与所述波长解调仪信号连接，所述波长解调仪用于检测所述光纤光栅反射的中心波长，所述用户终端用于根据所述中心波长变化得到待检测的对生物组织的温度变化。

对于现有技术，本发明提供的温度检测装置系统具有如下的有益效果：

本发明提供的温度检测装置及系统能够对生物组织体内部温度进行精确的分布式测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的温度检测装置的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的穿刺针的局部透视示意图；

图3为本发明第二实施例提供的温度检测装置的结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的穿刺针的剖视图。

图标：100-穿刺针；200-检测光纤；210-裸光纤；220-光纤光栅；300-波长解调仪；400-保护接头；500-分束接头；600-单芯光纤。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种温度检测装置，用于对生物组织的温度进行检测，该温度检测装置包括有穿刺针100、检测光纤200、波长解调仪300以及保护接头400。

穿刺针100采用中空结构，穿刺针100为中空。可选的，中空的穿刺针100的内径可以为0.2mm-1.8mm，例如0.2mm、1mm、1.8mm等。可以理解的，在其他的一些实施例中穿刺针100的内径也可以根据实际情况进行相应调整或定制，而不仅限于本发明实施例所限定的范围。

检测光纤200的一端与波长解调仪300的输入端连接，另一端剥离了其外包层形成纤芯裸露在外的裸光纤210。请结合参阅图2，裸光纤210上刻有光纤光栅220，且刻有光纤光栅220的裸光纤210从穿刺针100一端的开口延伸至穿刺针100内。

较佳的，本发明实施例中，裸光纤210上的光纤光栅220为多个，该多个光纤光栅220具有不同的布拉格反射中心波长，且该多个光纤光栅220均匀分布在该裸光纤210上。如此，可同时对生物组织多个点的温度进行检测。

光纤光栅220间距的选择决定了温度检测的空间分辨率，但是受限于同一根光纤上的光纤光栅220数目和穿刺针100长度。为了实现较高空间分辨率的温度检测，光纤栅区长度可选1mm甚至更短，从而实现穿刺针100轴向上不同位置点的温度检测，但同时较短的光纤光栅220具有较宽的带宽，因而牺牲了波长分辨率，也就是检测精度。而目前常见医用穿刺针100长度普遍大于20mm，因而同一根裸光纤210上可以容纳足够多的光纤光栅220，且不会影响检测精度。

检测光纤200的裸光纤210完全延伸至穿刺针100内，保护接头400外套于检测光纤200未剥离外包层与剥离外包层(即裸光纤210)的交接部分的区域，同时保护接头400还外套于穿刺针100临近检测检测光纤200的一端(即远离刺尖的一端)。如此，即可将检测光纤200与穿刺针100连接固定，同时保护脆弱的裸光纤210，避免裸光纤210及裸光纤210上刻有的光纤光栅220受外力作用损坏。

进一步的，为将裸光纤210牢固的固定在穿刺针100内，本发明实施例提供的温度检测装置还通过环氧胶将裸光纤210粘接在穿刺针100的内壁。如此，即可将裸光纤210牢固地固定在穿刺针100内，进一步防止裸光纤210及刻在裸光纤210上的光纤光栅220损坏。

本发明实施例中，裸光纤210通过环氧胶粘接或玻璃焊的方式固定在超细针筒外壁，然后放进穿刺针100内，再次使用环氧胶粘接或焊接固定，使光纤与穿刺针内壁紧密贴合。可以理解的，在其他的一些实施例中，也可以通过其他的方式将裸光纤210固定在穿刺针100内，例如通过厌氧胶、丙烯酸结构胶以及其他丙烯酸酯胶等将裸光纤210粘接在穿刺针100的内壁，又例如通过在穿刺针100内通过填充填充物的方式将裸光纤210固定在穿刺针100内，本发明实施例中不做具体限定，只要能将裸光纤210牢固地固定在穿刺针100内即可。

本发明实施例中，所述穿刺针100可以采用，但不限于不锈钢材料、钛钢材料等制成，以不锈钢材料最为常见。不锈钢材料的热膨胀系数远大于石英材料的膨胀系数，当穿刺针100刺入生物组织内并升温的过程中，光纤会被拉长，光纤光栅220的栅区结构发生改变，同时折射率发生变化，引起光纤光栅220反射的中心波长偏移并反馈给波长解调仪300，中心波长的不同偏移距离对应不同的温度变化，从而根据光纤光栅220反射的中心波长的漂移距离即可准确测得生物组织所对应的温度。实际应用中穿刺针可以通过定制，根据具体应用需求改变针筒材质以增大温度响应灵敏度，或者增大尺寸，以实现更大范围的温度测量。

综上所述，本发明实施例提供的温度检测装置，通过在裸光纤210上刻有多个具有不同的布拉格反射中心波长的光纤光栅220，并将裸光纤210设置于穿刺针100内。当穿刺针100刺入生物组织内并升温的过程中，光纤会被拉长，光纤光栅220的栅区结构发生改变，同时折射率发生变化，引起光纤光栅220反射的中心波长偏移并反馈给波长解调仪300，从而根据光纤光栅220反射的中心波长的漂移距离即可准确测得刺入的生物组织的温度变化。同时，通过保护接头400将检测光纤200与穿刺针100连接固定，能够保护脆弱的裸光纤210，避免裸光纤210及裸光纤210上刻有的光纤光栅220受外力作用损坏。另外，通过环氧胶将裸光纤210粘接在超细针筒外壁然后推入穿刺针100固定的方式，使其与穿刺针100内壁紧密贴合，进一步防止裸光纤210及刻在裸光纤210上的光纤光栅220损坏，并且紧密贴合提高温度响应速度。本发明实施例提供的温度检测装置具有体积小、温度灵敏度高、抗电磁干扰的优势，且探头体积小，适合长期连续性测量，可以检测肿瘤热疗过程中穿刺针100附近温度场的分布，可以为临床热疗温度场预测及控制提供指导。

第二实施例

请结合参阅图3和图4，本实施例提供的温度检测装置是在第一实施例的基础上进行的改进，本实施例中未涉及之处请参见第一实施例中的描述。与第一实施例不同的是，本发明实施例提供的温度检测装置其检测光纤200采用多芯光纤。同时，温度检测装置还包括有分束接头500和与检测光纤200的芯数数量相同的多根单芯光纤600。

具体的，每一芯检测光纤200延伸至穿刺针100内的部分(即裸光纤210)均刻有多个均匀分布的光纤光栅220。多根单芯光纤600连接于波长解调仪300的多个输入端与分束接头500之间，并通过分束接头500与检测光纤200的多芯光纤一一对应连接。如此，能够通过检测各个光纤光栅220反射中心波长的变化，还原各点的温度变化，从而实现立体的温度分布监测。

综上所述，本发明实施例提供的温度检测装置，通过在裸光纤210上刻有多个具有不同的布拉格反射中心波长的光纤光栅220，并将裸光纤210设置于穿刺针100内。当穿刺针100刺入生物组织内并升温的过程中，光纤会被拉长，光纤光栅220的栅区结构发生改变，同时折射率发生变化，导致光纤光栅220反射的中心波长发生偏移并反馈给波长解调仪300，从而根据光纤光栅220反射的中心波长的漂移距离即可准确测得刺入的生物组织的温度。同时，通过保护接头400将检测光纤200与穿刺针100连接固定，保护脆弱的裸光纤210，避免裸光纤210及裸光纤210上刻有的光纤光栅220受外力作用损坏。其次，通过环氧胶或玻璃焊接将裸光纤210固定在超细针筒外壁，然后推入穿刺针100进行固定，进一步防止裸光纤210及刻在裸光纤210上的光纤光栅220损坏，并且光纤与穿刺针100内壁紧密贴合提高温度响应速度。另外，检测光纤200采用多芯光纤，并设置分束接头500和与检测光纤200的芯数数量相同的多根单芯光纤600，能够通过检测各个光纤光栅220反射中心波长的变化，还原各点的温度变化，从而实现立体的温度分布监测。本发明实施例提供的温度检测装置具有体积小、温度灵敏度高、抗电磁干扰的优势，在细小的穿刺针100内部设置多根裸光纤210，探头体积小，适合长期连续性测量，可以检测肿瘤热疗过程中穿刺针100附近温度场的分布，可以为临床热疗温度场预测及控制提供指导。

第三实施例

本实施例提供了一种温度检测系统，温度检测系统包括第二实施例所示的温度检测装置，还包括用户终端，用户终端与波长解调仪300信号连接以进行信号交互，所述波长解调仪300用于检测所述光纤光栅220反射的中心波长，所述用户终端用于根据所述中心波长变化得到待检测的对生物组织的温度变化。所述用户终端可以是，但不限于个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)等。

综上所述，本发明实施例提供的温度检测系统，其温度检测装置通过在裸光纤210上刻有多个具有不同的布拉格反射中心波长的光纤光栅220，并将裸光纤210设置于穿刺针100内。当穿刺针100刺入生物组织内并升温的过程中，光纤会被拉长，光纤光栅220的栅区结构发生改变，同时折射率发生变化，光纤光栅220反射的中心波长会发生偏移并反馈给波长解调仪300并由波长解调仪300反馈给用户终端，用户终端根据光纤光栅220反射的中心波长变化即可准确测得刺入的生物组织的温度变化。同时，通过保护接头400将检测光纤200与穿刺针100连接固定，保护脆弱的裸光纤210，避免裸光纤210及裸光纤210上刻有的光纤光栅220受外力作用损坏。其次，通过环氧胶或玻璃焊接将裸光纤210固定在超细针筒外壁，然后推入穿刺针100进行固定，进一步防止裸光纤210及刻在裸光纤210上的光纤光栅220损坏，并且光纤与穿刺针100内壁紧密贴合提高温度响应速度。另外，检测光纤200采用多芯光纤，并设置分束接头500和与检测光纤200的芯数数量相同的多根单芯光纤600，能够通过检测各个光纤光栅220反射中心波长的变化，还原各点的温度变化，从而实现立体的温度分布监测。本发明实施例提供的检测系统，其温度检测装置具有体积小、温度灵敏度高、抗电磁干扰的优势，在细小的穿刺针100内部设置多根裸光纤210，探头体积小，适合长期连续性测量，可以检测肿瘤热疗过程中穿刺针100附近温度场的分布，可以为临床热疗温度场预测及控制提供指导。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。