一种用于消化道检测的光纤测压导管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于消化道检测的光纤测压导管、制备方法及应用。光纤测压导管主要包括传感光纤、保护套管、聚合物封装层和医疗导管，传感光纤中包含传感区域和非传感区域，其中聚合物封装层封装传感光纤的传感区域，保护套管封装传感光纤的非传感区域，医疗导管封装需要进入人体的由聚合物封装层和保护套管封装的传感光纤的部分。传感光纤中传感区域刻有重复排列的微结构传感单元。其中微结构传感单元中包含光谱中心反射波长信息和重复频率信息，实现波分频分双编码，提高了复用容量，通过波分频分双编码解调技术，实现对消化道不同位置压力的检测。本发明专利技术具有大的测量长度，高的分辨率和灵敏度、制作成本低以及舒适度更好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医疗器械领域，更具体的，涉及一种用于消化道检测的光纤测压导管、制备方法及应用。
技术介绍
消化道为机体提供能力用于构筑和滋养细胞，其功能强弱直接关系到人体对所需营养物质的吸收和利用，关系到人类的健康。大量研究资料显示，消化道功能紊乱性疾病在世界范围内发病率较高且有日渐上升趋势。在日常医疗工作中，约有近50％患者因腹胀、腹痛等消化道症状就诊，其中30％～40％最终确诊为消化道动力障碍性疾病，成为最常见的消化系统疾病之一。消化道动力性疾病的发病机制尚未明了，除与消化道动力密切相关外，与胃肠激素，消化道神经调节，精神心理因素等也有关联。因此，监测消化道动力障碍性疾病的生理病变情况，对消化系统疾病的早期诊断及防止消化器官的恶性病变具有重要意义。对于消化道动力比较常规的检测手段有传统内窥镜，放射性核素显像，不透X线标志物法，超声检查，胃电图，呼吸氢技术，磁共振成像和肠鸣音等方法。但由于这些技术难以直观精确的检测消化道蠕动情况，难以全面、客观、科学地评价消化道动力功能，容易导致无效或过度医疗。为了更有针对性的治疗消化道动力性障碍疾病，国内外专家和学者尝试使用测压用的医疗导管伸入患者体内直接测量消化道压力，主要分为两种，水压灌注式导管测压法和固体微型传感器测压法。瑞典Synectic Medical LTD公司的PC Polygraf HR多导胃肠动力监测系统是基于末端开放的水压灌注式导管测压法，利用4或8根注水毛细管插入人体，采用定点牵拉法每隔一段时间测量不同位置的水压状况，从而反映静态的胃肠道压力值。国内合肥的凯利光电科技有限公司申请的专利“CN 102293635A”提出了一种集成了食道、肛肠压力检测和八导胃电图的产品，其中压力检测部分也是基于水压灌注式导管测压法；宁波的迈达医疗器械有限公司的专利“CN 104068871A”提出了改进型的自动恒压控制水压灌注式导管测压的产品，解决了以前产品压力源不稳定的问题。水压灌注式导管测压产品因其成本低，检查方便，目前在国内得到了比较广泛的临床应用。但是这种方法也有其缺陷，依据水压变化得到的消化道压力不是很精确，而且每根导管由于仅有一个压力传感单元只能测量一个点的静态压力，监测区域有限，无法测得详细的消化道收缩数据，获得高清的三维消化道蠕动波图像，复用多个传感单元扩大监测区域会导致导管数量增多，使装置的总体直径增大，造成患者检测舒适度下降。近年来，固体微型传感器测压法因其测量精度和分辨率高，可以实现多点测量等优点而发展迅速。国外已经推出了电容式消化道动力检测仪，其关键技术为多导级联的电容圈。当胃肠蠕动时，对电容圈壁产生压力，导致电容两极板之间的距离变化，表现为电容值的变化。该技术在一定程度上减小了传感器尺寸，通过多导级联实现了一定线度上的分布式多点监测。但是，由于微型电子传感器的集成比较困难，导致成本比较高；目前仪器的监测区域有限，总长仅35cm，存在探测盲区；传感器尺寸仍然较大，人体植入的体感较差，连续检测时间不能超过30min。随着光纤传感技术的发展，其超高精度、极小尺寸、极强柔韧性、无源、长寿命等优势受到医疗检测设备青睐，基于光纤传感的消化道压力传感器检测技术已成为国内外关于消化道动力功能研究的研究热点。澳大利亚的John W.Arkwright教授发表的文章“Design of a high-sensor count fibre optic manometry catheter for in-vivo colonic diagnostics”设计了一种基于波分复用的布喇格光栅阵列的结肠压力测量系统，其整体封装在外径2.2mm的医疗导管中，含有72个传感单元，空间分辨率1cm，对结肠蠕动压力的灵敏度高达1pm/mmHg，最小可分辨3.1mmHg的压力，并且可以精确的测量分析结肠静态压力及MMC数据，实现初步的分布式结肠动力实时监测。但现有的光纤测压导管仅采用了波分复用方案，复用容量有限，仍然存在监测盲区。
技术实现思路
针对以上现有技术的缺陷本专利技术提供一种用于消化道检测的光纤测压导管旨在解决现有技术中由于复用容量有限导致检测距离不长、存在检测盲区的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于消化道检测的光纤测压导管，包括：传感光纤，用于压力信号的检测与传输；传感光纤分布有传感区域和非传感区域，传感区域中刻有微结构阵列，用于检测压力信号，非传感区域用于传输检测到的压力信号；微结构阵列由周期性排列的微结构传感单元组成，每两个完全相同的弱反射折射率调制区域组成一个微结构传感单元；任意微结构传感单元之间有不同的光谱反射中心波长或有不同的微结构腔长；微结构传感单元的光谱中心反射波长的取值间隔需大于单个微结构传感单元的光谱带宽与外力作用在微结构传感单元上时导致的最大光谱波长漂移量之和，目的在于提取调制光信号中的完整的频率信息；微结构传感单元的微结构腔长取值间隔需要大于弱反射折射率调制区域长度的两倍，目的在于使调制光信号中每个频率在频谱中能够分辨，避免了经微结构传感单元调制后的调制光信号无法解调出来，使每个微结构传感单元起到传感的作用；相同光谱中心反射波长的微结构传感单元不能排布在相邻位置，以防相邻微结构传感单元的弱反射折射率调制区域之间形成新的频率，新的频率在解调过程中会被误认为是经过微结构传感单元调制后的调制光信号中的频率，导致出现相同重复频率和光谱中心反射波长的微结构传感单元，而无法判别微结构传感单元的位置和所携带的压力信息；其中，微结构传感单元的微结构腔长为组成微结构传感单元的两个弱反射折射率调制区域中心之间的距离；保护套管，用于保护传感光纤中非传感区域；聚合物封装层，用于保护传感光纤传感区域；医疗导管，用于保护由聚合物封装层和保护套管封装的传感光纤免受体内环境的影响，并且方便使用和清洁消毒；其中，传感光纤中传感区域封装在聚合物封装层中，非传感区域封装在光纤保护套管中，医疗导管套在由聚合物封装层和保护套管封装后的传感光纤外，医疗导管覆盖了需要进入人体的由聚合物封装层和保护套管封装后的传感光纤的部分，医疗导管两端用生物兼容性的密封胶密封。单个微结构传感单元中可以通过设置弱反射折射率调制区域的折射率调制周期来获得不同的光谱中心反射波长，通过设置微结构腔长来获得不同的重复频率，即每个微结构传感单元均可进行波长和频率双编码，微结构传感单元的位置信息和所受的压力信息可由微结构传感单元的光谱中心反射波长与重复频率唯一确定。当有压力信号作用在微结构传感单元上时，会导致折射率调制周期的改变从而使微结构传感单元的光谱中心反射波长发生漂移，当光信号进入传感光纤后，经微结构传感单元调制为调制光信号，经过解调调制光信号，得到光谱中心反射波长和光谱重复频率，用于确定微结构单元的位置信息，得到光谱中心反射波长的漂移量用于确定微结构单元所受的压力值。进一步地，所述传感光纤中任意弱反射折射率调制区域的长度均相同，保证反射率相同，提高干涉光谱的消光比，提高调制光信号经过傅里叶变换得到的频谱的质量，减小频率解调的误差，同时使制作工艺简单。进一步地，所述聚合物封装层为凝胶类聚合物封装层，凝胶类聚合物在液态时流动性很强，便于制作聚合物封装层，固化后的聚合物封装层有高弹性，能够提高光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于消化道检测的光纤测压导管，其特征在于，包括传感光纤，传感光纤分布有传感区域和非传感区域，传感区域中刻有微结构阵列，微结构阵列由周期性排列的微结构传感单元组成，每两个完全相同的弱反射折射率调制区域组成一个微结构传感单元；任意的微结构传感单元之间有不同的光谱反射中心波长或有不同的微结构腔长；微结构传感单元的光谱中心反射波长的取值间隔需大于单个微结构传感单元的光谱带宽和外力作用在微结构传感单元上导致的最大光谱波长漂移量之和，微结构传感单元的微结构腔长取值间隔需要大于弱反射折射率调制区域长度的两倍，相同光谱中心反射波长的微结构传感单元不能排布在相邻位置；所述微结构传感单元的微结构腔长为组成微结构传感单元的两个弱反射折射率调制区域中心之间的距离；保护套管，用于保护传感光纤中非传感区域；聚合物封装层，用于保护传感光纤传感区域；医疗导管，用于保护由聚合物封装层和保护套管封装的传感光纤免受体内环境的影响，并且方便使用和清洁消毒；其中，传感光纤中传感区域封装在聚合物封装层中，非传感区域封装在光纤保护套管中，医疗导管套在由聚合物封装层与保护套管封装后的传感光纤外，医疗导管覆盖了需要进入人体的由聚合物封装层和保护套管封装的传感光纤的部分，医疗导管两端用生物兼容性的密封胶密封。...

【技术特征摘要】
1.一种用于消化道检测的光纤测压导管，其特征在于，包括传感光纤，传感光纤分布有传感区域和非传感区域，传感区域中刻有微结构阵列，微结构阵列由周期性排列的微结构传感单元组成，每两个完全相同的弱反射折射率调制区域组成一个微结构传感单元；任意的微结构传感单元之间有不同的光谱反射中心波长或有不同的微结构腔长；微结构传感单元的光谱中心反射波长的取值间隔需大于单个微结构传感单元的光谱带宽和外力作用在微结构传感单元上导致的最大光谱波长漂移量之和，微结构传感单元的微结构腔长取值间隔需要大于弱反射折射率调制区域长度的两倍，相同光谱中心反射波长的微结构传感单元不能排布在相邻位置；所述微结构传感单元的微结构腔长为组成微结构传感单元的两个弱反射折射率调制区域中心之间的距离；保护套管，用于保护传感光纤中非传感区域；聚合物封装层，用于保护传感光纤传感区域；医疗导管，用于保护由聚合物封装层和保护套管封装的传感光纤免受体内环境的影响，并且方便使用和清洁消毒；其中，传感光纤中传感区域封装在聚合物封装层中，非传感区域封装在光纤保护套管中，医疗导管套在由聚合物封装层与保护套管封装后的传感光纤外，医疗导管覆盖了需要进入人体的由聚合物封装层和保护套管封装的传感光纤的部分，医疗导管两端用生物兼容性的密封胶密封。2.根据权利要求1所述的光纤测压导管，其特征在于，所述传感光纤中任意弱反射折射率调制区域的长度均相同。3.根据权利要求1或2所述的光纤测压导管，其特征在于，所述聚合物封装层为凝胶类聚合物封装层。4.一种如权利要求1所述的光纤测压导管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用光栅刻写平台制备传感光纤，将保护套管套于传感光纤的非传感区域；(2)根据传感光纤传感区域的长度和单元模具主体的长度确定单元模具主体的数量，用连接侧板将单元模具主体与单元模具主体连接，制得模具主体，其中单元模具主体上包括半圆柱腔和凹槽；(3)配制聚合物溶液，并将聚合物溶液填满模具主体的半圆柱腔；(4)待聚合物溶液流动性降低时，将套有保护套管的传感光纤置于半圆柱腔内，并用模具夹板固定传感光纤；(5)重新配制聚合物溶液，将聚合物溶液填充模具主体的凹槽，聚合物溶液的填充量超过模具主体凹槽体积的一半；(6)在所有的单元模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琪真，张威，汪静逸，艾凡，向阳，罗亦杨，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42