医用光纤导丝转换器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010114497.5 (22)申请日 2020.02.25 (71)申请人 尚华 地址 210009 江苏省南京市鼓楼区宁夏路 18号7幢302室 (72)发明人 尚华 (74)专利代理机构 北京智丞瀚方知识产权代理 有限公司 11810 代理人 白月霞 (51)Int.Cl. G02B 6/42(2006.01) (54)发明名称 一种医用光纤导丝转换器 (57)摘要 本发明提供了一种医用光纤导丝转换器， 包 括： 第一接头和第二接头， 转换光纤内形成用于 传输激光的过。

2、流通道， 转换光纤包括第一光纤、 第二光纤和连接光纤， 第一光纤的直径大于第二 光纤的直径， 第一光纤连接于第一接头， 第二光 纤连接于第二接头； 散热件， 散热件设置在转换 光纤上， 本发明的医用光纤导丝转换器： 采用连 接光纤对粗细不同的第一光纤和第二光纤进行 连接， 从而实现不同芯径的光纤导丝进行耦合， 以保证治疗过程中激光在过流通道中传输的安 全性和可靠性。 同时在转换光纤上设置散热件， 通过散热件对从转换光纤中溢出的激光进行吸 收及散热， 使转换光纤的温度降低， 避免转换光 纤的热损伤。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 111290086 A 2020.06.16 CN 。

3、111290086 A 1.一种医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 包括； 第一接头和第二接头， 所述第一接头用于与激光器和所述光纤导丝中的一个相连， 所 述第二接头用于与所述激光器和所述光纤导丝中的另一个相连， 转换光纤， 所述转换光纤内形成用于传输激光的过流通道， 所述转换光纤包括第一光 纤、 第二光纤和连接在所述第一光纤和所述第二光纤之间的连接光纤， 所述第一光纤的直 径大于所述第二光纤的直径， 所述第一光纤连接于所述第一接头， 所述第二光纤连接于所 述第二接头； 散热件， 所述散热件设置在所述转换光纤上， 所述散热件用于吸收从所述转换光纤中 溢出的激光以降低所述转换光纤的温度。 2.根。

4、据权利要求1所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 在所述连接光纤的长度方 向上， 所述连接光纤的直径逐渐减小， 所述连接光纤的直径较大端连接于所述第一光纤， 所 述连接光纤的直径较小端连接于所述第二光纤。 3.根据权利要求1所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述散热件为透明材料 件， 所述散热件环绕所述转换光纤设置。 4.根据权利要求3所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述散热件的外表面设有 涂层， 所述涂层用于吸收所述激光的热量。 5.根据权利要求3所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述散热件内形成折射 腔， 所述激光在所述折射腔内反复折射。 6.根据权利要求3所。

5、述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述散热件为多个， 多个 所述散热件沿所述转换光纤的长度方向间隔设置。 7.根据权利要求3所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述散热件为锥形， 所述 散热件与所述转换光纤的轴线之间的内倾角为30度， 所述散热件与所述转换光纤的轴线之 间的外倾角为60度。 8.根据权利要求1所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述转换光纤包括由内至 外依次设置的纤芯、 包层和聚合物包层， 所述纤芯内限定出所述过流通道， 所述纤芯的折射 率高于所述包层的折射率。 9.根据权利要求8所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述转换光纤的数值孔径 的公式为；其中。

6、n1为所述纤芯的折射率， n2为所述包层的折射率。 10.根据权利要求9所述的医用光纤导丝转换器， 其特征在于， 所述第一光纤的数值孔 径为0.37， 所述第二光纤的数值孔径为0.22。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111290086 A 2 一种医用光纤导丝转换器 技术领域 0001 本发明涉及医用光纤导丝技术领域， 具体涉及一种医用光纤导丝转换器。 背景技术 0002 目前， Seldinger动脉插管技术已经非常成熟。 该技术在临床影像医学(X-ray、 CT、 MR、 B-us等)引导下， 通过经皮穿刺血管途径或人体原有孔道， 将特制的导管、 导丝等细微器 械插至病变部位进行诊断。

7、性造影和治疗。 0003 但是在光动力治疗过程中， 需要将特定波长(例如630nm、 650nm等)的激光器与光 纤导丝进行连接。 针对不同的病灶部位， 光纤导丝的直径具有多种规格， 在实际使用过程 中， 需要将不同芯径的激光器输出光纤与光纤导丝进行连接， 进而需要一种能将不同芯径 光纤导丝进行耦合的转换器。 0004 因此， 研发一种医用光纤导丝转换器用于解决上述技术问题成为一种必需。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种医用光纤导丝转换器， 以便于对不同芯径的光纤导丝进 行耦合， 保证治疗过程中激光传输的安全性和可靠性。 0006 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现： 0007。

8、 本发明提供一种医用光纤导丝转换器， 包括； 第一接头和第二接头， 所述第一接头 用于与激光器和所述光纤导丝中的一个相连， 所述第二接头用于与所述激光器和所述光纤 导丝中的另一个相连， 0008 转换光纤， 所述转换光纤内形成用于传输激光的过流通道， 所述转换光纤包括第 一光纤、 第二光纤和连接在所述第一光纤和所述第二光纤之间的连接光纤， 所述第一光纤 的直径大于所述第二光纤的直径， 所述第一光纤连接于所述第一接头， 所述第二光纤连接 于所述第二接头； 散热件， 所述散热件设置在所述转换光纤上， 所述散热件用于吸收从所述 转换光纤中溢出的激光以降低所述转换光纤的温度。 0009 在本发明的一些。

9、实施例中， 在所述连接光纤的长度方向上， 所述连接光纤的直径 逐渐减小， 所述连接光纤的直径较大端连接于所述第一光纤， 所述连接光纤的直径较小端 连接于所述第二光纤。 0010 在本发明的一些实施例中， 所述散热件为透明材料件， 所述散热件环绕所述转换 光纤设置。 0011 在本发明的一些实施例中， 所述散热件的外表面设有涂层， 所述涂层用于吸收所 述激光的热量。 0012 在本发明的一些实施例中， 所述散热件内形成折射腔， 所述激光在所述折射腔内 反复折射。 0013 在本发明的一些实施例中， 所述散热件为多个， 多个所述散热件沿所述转换光纤 的长度方向间隔设置。 说明书 1/5 页 3 C。

10、N 111290086 A 3 0014 在本发明的一些实施例中， 所述散热件为锥形， 所述散热件与所述转换光纤的轴 线之间的内倾角为30度， 所述散热件与所述转换光纤的轴线之间的外倾角为60度。 0015 在本发明的一些实施例中， 所述转换光纤包括由内至外依次设置的纤芯、 包层和 聚合物包层， 所述纤芯内限定出所述过流通道， 所述纤芯的折射率高于所述包层的折射率。 0016在本发明的一些实施例中， 所述转换光纤的数值孔径的公式为； 其中n1为所述纤芯的折射率， n2为所述包层的折射率。 0017 在本发明的一些实施例中， 所述第一光纤的数值孔径为0.37， 所述第二光纤的数 值孔径为0.22。

11、。 0018 本发明的医用光纤导丝转换器的特点及优点是： 采用连接光纤对粗细不同的第一 光纤和第二光纤进行连接， 从而实现不同芯径的光纤导丝进行耦合， 以保证治疗过程中激 光在过流通道中传输的安全性和可靠性。 0019 同时在转换光纤上设置散热件， 通过散热件对从转换光纤中溢出的激光进行吸收 及散热， 使转换光纤的温度降低， 避免转换光纤的热损伤。 附图说明 0020 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 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。

12、这些附图获得其他 的附图。 0021 图1为根据本发明实施例的医用光纤导丝转换器的立体结构示意图； 0022 图2为根据本发明实施例的医用光纤导丝转换器的示意图； 0023 图3为根据本发明实施例的转换光纤的局部示意图； 0024 图4为根据本发明实施例的激光从第一光纤向第二光纤传输时能量的损耗示意 图； 0025 图5为根据本发明实施例的激光从第二光纤向第一光纤传输时能量的损耗示意 图。 0026 附图标号说明： 0027 1、 第一接头； 0028 2、 第二接头； 0029 3、 转换光纤； 31、 第一光纤； 32、 第二光纤； 33、 连接光纤； 34、 过流通道； 0030 4、 。

13、散热件； 41、 涂层； 42、 折射腔。 具体实施方式 0031 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。 0032 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“长度” 、“宽度” 、 “厚度” 、“上” 、“下” 、“前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底”“内” 、“外” 、“顺时 针” 、“逆时针” 、“轴向” 、“径向”。

14、 、“周向” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或 说明书 2/5 页 4 CN 111290086 A 4 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， 限 定有 “第一” 、“第二” 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。 在本发明的 描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个以上。 0033 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接，。

15、 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。 0034 实施例1： 0035 如图1至图4所示， 本发明提供了一种医用光纤导丝转换器， 包括； 第一接头1和第 二接头2， 所述第一接头1用于与激光器和所述光纤导丝中的一个相连， 所述第二接头2用于 与所述激光器和所述光纤导丝中的另一个相连， 0036 转换光纤3， 所述转换光纤3内形成用于传输激光的过流通道34， 所述转换光纤3包 括第一光纤31、 第二光。

16、纤32和连接在所述第一光纤31和所述第二光纤32之间的连接光纤 33， 所述第一光纤31的直径大于所述第二光纤32的直径， 所述第一光纤31连接于所述第一 接头1， 所述第二光纤32连接于所述第二接头2； 散热件4， 所述散热件4设置在所述转换光纤 3上， 所述散热件4用于吸收从所述转换光纤3中溢出的激光以降低所述转换光纤3的温度。 0037 需要说明的是， 光纤导丝是一种直径与普通导丝类似， 但是其内部可以传导激光 的特殊功能导丝。 在与激光器连接后， 光纤导丝可以通过Seldinger动脉插管技术经皮穿刺 进入血管， 并通过血管进入人体器官之内， 例如肝脏和肾脏等， 用于治疗在人体器官内部。

17、的 实体肿瘤。 肿瘤光动力疗法与手术、 化疗、 放疗等常规治疗手段相比， 具有创伤小、 毒性低 微、 靶向性好、 适用性好的诸多优点。 在通过光纤导丝将激光导入到肿瘤内部之后， 此种方 法克服了从体表进行光照或者通过通过手术解剖将病灶暴露至体外激光下的困难， 使光动 力疗法的疗效及减轻并发症症得以提高。 0038 其中， Seldinger动脉插管技术已经非常成熟。 该技术在临床影像医学(X-ray、 CT、 MR、 B-us等)引导下， 通过经皮穿刺血管途径或人体原有孔道， 将特制的导管、 导丝等细微器 械插至病变部位进行诊断性造影和治疗。 该技术采用金属导丝经皮穿刺血管途径进入血管 抵达病。

18、变部位， 该方法操作简单、 损伤小、 无需缝合血管， 完全替代了以往手术切开暴露血 管的方法， 成为现代介入放射学的基本操作技术， 在肿瘤的供血栓塞与药物灌注、 动脉内照 射、 放射性损伤的预防、 化疗、 术前栓塞肿瘤血管、 血管作用性药物及酒精等灌注取得了较 好的效果。 0039 本发明的医用光纤导丝转换器： 采用连接光纤33对粗细不同的第一光纤31和第二 光纤32进行连接， 从而实现不同芯径的光纤导丝进行耦合， 以保证治疗过程中激光在过流 通道34中传输的安全性和可靠性。 0040 由于第一光纤31和第二光纤32的直径和数值孔径不同， 在激光从大数值孔径的光 纤进入小数值孔径光纤时， 激光。

19、将从转换光纤3中溢出， 形成损耗， 并对光纤的接头部位和 外层结构产生加热作用。 通过在转换光纤3上设置散热件4， 通过散热件4对从转换光纤3中 溢出的激光进行吸收及散热， 使转换光纤3的温度降低， 避免转换光纤3的热损伤。 说明书 3/5 页 5 CN 111290086 A 5 0041 在本发明的一些实施例中， 在所述连接光纤33的长度方向上， 所述连接光纤33的 直径逐渐减小， 所述连接光纤33的直径较大端连接于所述第一光纤31， 所述连接光纤33的 直径较小端连接于所述第二光纤32。 可以理解的是， 连接光纤33大体呈锥形， 以便于连接第 一光纤31和第二光纤32。 0042 在本发。

20、明的一些实施例中， 第一接头1和第二接头2可为常见的光纤接头， 如 SMA905、 FC-PC接头等， 也可以是定制的其他形式接头。 在本实施例中， 第一接头1连接激光 器， 第二接头2连接光纤33导丝， 因为激光器的输出光纤直径要大于光纤导丝直径， 进而使 激光从粗光纤的第一光纤31向细光纤的第二光纤32传输。 0043 可以理解的是， 当第一光纤31和第二光纤32的长度均为6mm， 连接光纤33长度为 4mm， 连接光纤33芯丝直径一端为400 m， 另一端为200 m。 当传输激光波长为650nm时， 如图4 所示， 激光从粗光纤向细光纤传输的情况， 从图4的右图可见激光在连接光纤33侧。

21、面溢出损 耗， 从图4的左图可见随着传输距离的增加， 在连接光纤33内部溢出的激光逐渐增加， 最终 有约50的激光能量耦合入第二光纤32中， 并且激光损耗主要发生在连接光纤33的锥形光 纤部位。 0044 在本发明的一些实施例中， 所述散热件4为锥形， 所述散热件4与所述转换光纤3的 轴线之间的内倾角为30度， 所述散热件4与所述转换光纤3的轴线之间的外倾角为60度。 连 接光纤33外部的具有倾角的圆锥形结构外径为4mm， 外倾角为30度， 内倾角为60度。 在此种 结构下能更好地消耗溢出的激光。 0045 在本发明的一些实施例中， 所述散热件4为透明材料件， 所述散热件4环绕所述转 换光纤3。

22、设置。 散热件4可以是石英、 玻璃、 聚合物(聚苯乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯、 聚碳酸酯、 氟塑料等)， 对溢出的激光进行传输。 0046 在本发明的一些实施例中， 所述散热件4的外表面设有涂层41， 所述涂层41用于吸 收所述激光的热量。 涂层41可以是在散热件4的表面镀金属膜或金属涂层41(例如铝、 锌、 铜、 钢等)， 再通过阳极氧化将其氧化成为黑色。 从而使转换光纤3中溢出的激光在圆锥形的 散热件4中反复反射吸收， 并通过散热件4增加散热面积， 最终通过空气自然对流将热量散 发到空间中。 0047 当激光入射功率为200mW， 损耗功率为100mW时， 100mW的激光功率转换为热量通过。

23、 表面金属涂层41散热。 通过空气的自然对流制冷， 本发明的转换器外部的温度为48度左右， 此温度不会对光纤结构造成损伤。 在需要更高传输功率的情况下， 可适当增加圆锥形散热 件4的直径， 使散热件4的散热面积增加， 温度可进一步降低。 0048 在本发明的一些实施例中， 每个锥形的所述散热件4内形成折射腔42， 所述激光在 所述折射腔42内反复折射， 大大增加散热效率。 在本发明的一些实施例中， 所述散热件4为 多个， 多个所述散热件4沿所述转换光纤3的长度方向间隔设置。 0049 在本发明的一些实施例中， 所述转换光纤3包括由内至外依次设置的纤芯、 包层和 聚合物包层， 所述纤芯内限定出所。

24、述过流通道34， 所述纤芯的折射率高于所述包层的折射 率。 可以理解的是， 转换光纤3具有纤芯、 包层和聚合物包层。 其中纤芯通过掺杂等方式和包 层混杂在一起， 纤芯折射率高于包层折射率， 使得激光约束在纤芯内部传输。 聚合物包层的 主要作用是保护包层并加强光纤的机械强度。 连接光纤33通过粗光纤拉锥形成， 内部的纤 芯和包层直径按照线性变化， 激光约束于纤芯的锥形结构内传输。 说明书 4/5 页 6 CN 111290086 A 6 0050 在本发明的一些实施例中， 在本发明中， 散热件一般有多个， 多个圆锥形的散热件 首尾套合在一起， 前一个散热件的细直径部分的1/4-1/2位于后一个圆。

25、锥形的锥形腔内， 每 一个锥形散热件的壁又通过内侧壁和外侧壁形成了所述的折射腔42， 如图2-3所示。 0051 实施例2； 0052 如图5所示， 本实施例与实施例1的区别在于； 第一接头1连接光纤33导丝， 第二接 头2连接激光器， 进而使激光从细光纤的第二光纤32向粗光纤的第一光纤31传输。 0053 可以理解的是， 第一光纤31和第二光纤32的长度均为6mm， 连接光纤33长度为4mm， 连接光纤33芯丝直径一端为400 m， 另一端为200 m。 当传输激光波长为650nm时， 如图5所 示， 激光从细光纤向粗光纤的传输情况， 其中如图5的左侧为锥形光纤剖面， 激光由下向上 传输。 。

26、如图5的右侧为激光在锥形光纤中传输的功率衰减， 输入功率为归一化功率1。 此时激 光基本不发生损耗， 约100的激光能量耦合入粗光纤中。 0054 实施例3； 0055 本实施例与上述实施例的区别在于； 0056在本实施例中， 所述转换光纤3的数值孔径的公式为；其中n1为所 述纤芯的折射率， n2为所述包层的折射率。 在本发明的一些实施例中， 所述第一光纤31的数 值孔径为0.37， 所述第二光纤32的数值孔径为0.22。 0057 当激光器的输出光纤纤芯直径为400 m,光纤导丝的芯丝直径为200 m。 激光器输 出接口为SMA905接头， 光纤导丝的输入接口为SMA905接头， 激光器的多。

27、模光纤的数值孔径 N.A0.37， 光纤导丝的多模光纤的数值孔径为N.A0.22。 根据上述公式， 并选择第一光纤 31的折射率(n1-n2)之差为0.05， 使得第一光纤31的数值孔径为N.A0.37， 在第一光纤31 与激光器连接时损耗降到最低。 同时按照相同方式计算出第二光纤32的数值孔径为0.22， 从而使第二光纤32与光纤导丝连接时损耗降到最低。 0058 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示意性实施例” 、 “示例” 、“具体示例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结 构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个。

28、实施例或示例中。 在本说明书中， 对上述术语的 示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 0059 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解： 在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。 说明书 5/5 页 7 CN 111290086 A 7 图1 图2 说明书附图 1/3 页 8 CN 111290086 A 8 图3 说明书附图 2/3 页 9 CN 111290086 A 9 图4 图5 说明书附图 3/3 页 10 CN 111290086 A 10 。