一种反射型匀光器以及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种反射型匀光器以及其制备和应用，该匀光器为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套，该管套的侧面设有贯穿管套内外两侧并能够均匀出光的狭缝。该匀光器可采用管套内金属镀膜等形式将光从管套侧面的狭缝中反射输出，同时通过控制狭缝的宽度使光沿管套径向保持均匀，实现了单侧线性匀光的功能，当然，狭缝可设置为螺旋状或孔洞状等，故也可实现螺旋线性出光或沿着单侧线/螺旋线点状出光。

【技术实现步骤摘要】
一种反射型匀光器以及其制备和应用
本专利技术涉及一种医疗器械
，具体涉及一种反射型匀光器以及其制备和应用。
技术介绍
光纤在医疗领域用于将光从光源引导至病灶部位，广泛应用于光动力治疗、外科手术止血和肿瘤激光热疗。由于光纤端面一般仅有几微米至百微米量级，出射的激光对组织的照射面积很小，需要一种匀光装置将激光均匀分布在病灶部位。一般来说，对匀光装置的要求为沿侧面出光，均匀发光长度为5mm-20mm左右，并且要足够细以利于在穿刺针、内窥镜等装置中使用。目前已有多种散射型侧面发光匀光装置，通过光纤芯中的散射体(例如粉末、小球、光栅等)将光散射出光纤侧面。例如美国专利U.S.PatNos.5196005和5330465在光纤尾部的二氧化硅芯层中埋入了散射体粉末，并且散射体粉末的浓度随着长度增加而增加。U.S.PatNos.5269777中的散射体粉末选择在光纤的外包层中掺入，而不是掺杂在光纤芯层中。U.S.PatNo.4986628采用了聚合物中掺入散射体的办法。美国专利U.S.PatNos.6398778B1采用了在光纤中制作光纤光栅对光进行散射，光纤光栅是typeII型布拉格光栅，通过光栅引起折射率调制将光沿光纤侧向散出。U.S.PatNo.5207669提出了将多模光纤的外包层沿光纤长度方向逐渐减薄的方式构成。由于外包层的减薄，光纤芯中传输的部分光通过疏逝波的方式向侧面耦合发出，剩下的继续在芯层中传输并持续耦合出光纤。以上种种构成匀束器的办法具有一些不足点，包括制作特殊掺杂浓度的散射体和渐变规格的光纤光栅需要较高的加工工艺，不可避免的造成造价的上升；部分散射体结构在光强较强的时候容易产生热吸收导致的破损，从而破坏匀光器功能；由于散射体和光栅等是向侧向360度散射，无法控制侧向出光的方向，功率分散在径向360度之内，如果病灶部位在照射区域一侧，造成光线过于分散而一侧的病灶组织光功率密度不足。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种反射型匀光器以及其制备和应用，不仅解决了现有技术中存在的不足，还能使光沿着狭缝均匀出光，且狭缝的设置增加柔性，提升治疗效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现：本专利技术的一个专利技术点为提供一种反射型匀光器，其为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套，该管套的侧面设有贯穿管套内外两侧并能够均匀出光的狭缝。进一步地，所述导光装置为以下两种结构中的任意一种：(a)所述导光装置为内部具有空腔的管套，光通过管套内壁的反射进行传输，并从狭缝中均匀输出；(b)所述导光装置包括透明棒和管套，所述管套套合于透明棒外，光在管套的反射作用下沿着透明棒传输，并从管套的狭缝中均匀输出。进一步地，所述导光装置的长度为5mm-20mm，导光装置的内径为0.1-2mm；进一步地，所述管套内壁具有抛光和/或镀有金属膜层以使其内壁光传输效率提升。进一步地，所述透明棒为采用透明材质构成棒状结构，所述透明材料包括石英或聚合物；所述透明棒的折射率为1.5。进一步地，所述管套的内壁为具有金属膜层反射体的反光型内壁或先抛光处理再镀有具有反光效果的金属膜层。进一步地，所述狭缝的形状包括条形、螺旋状或孔洞状，所述孔洞状的狭缝为由多个孔洞构成的条形的或螺旋状的狭缝。进一步地，所述狭缝的大小为：狭缝宽度随长度变化满足公式①其中，d(z)为z处狭缝的宽度；L为管套的长度；z为延着光的传输方向，测定点z处的狭缝长度；r为导光装置的内径；通过控制狭缝的宽度可以使出射的光均匀分布。该公式也是本专利技术的一个专利技术点。进一步地，所述狭缝的出射透过率满足公式②其中，T(z)为在z处光从狭缝内出射的透过率。该公式也是本专利技术的一个专利技术点。进一步地，当透过率T(z)<1时，z处狭缝的宽度与公式①中d(z)的宽度一致。进一步地，当透过率T(z)>1时，z处狭缝的宽度需要在公式①中计算所得的d(z)的基础上进行修正。本专利技术的另一个专利技术点为提供一种所述的狭缝的制作方法，所述方法为：在管套上通过机械加工或刻蚀等方法制作能够匀出光的所述狭缝，所述狭缝的宽度d符合公式①计算所得的宽度，通过该方法所制得的狭缝，其各处光的透过率基本一致。本专利技术的又一个专利技术点为提供一种匀光器的制作方法，所述方法为：A.若导光装置为一管套，则其制备方法为：准备管状结构的管套，然后在管套上制作能够匀出光的狭缝；B.若导光装置包括管套和透明棒，则其制备方法为：准备所述的透明棒，再在透明棒外面通过镀膜方式镀高反射金属膜构成反射型导光结构，所镀的金属膜构成了金属材质的所述管套。本专利技术最后一个专利技术点为提供一种反射型匀光器的应用，该匀光器能够用于光纤导管中或穿刺针中用于为体内深处输出均匀光场的光实现疾病的治疗，该匀光器还能够用于内窥镜中实现疾病的查看检测等；所述匀光器的应用过程为：将所述匀光器的一端连接光源，将匀光器上的狭缝对准需要照射部位进行照射。本专利技术提供了一种反射型匀光器以及其制备和应用，其主要的有益效果为：该匀光器可采用管套内金属镀膜等形式将光从管套侧面的狭缝中反射输出，同时通过控制狭缝的宽度使光沿管套径向保持均匀，实现了单侧线性匀光的功能，当然，狭缝可设置为螺旋状或孔洞状等，故也可实现螺旋线性出光或沿着单侧线/螺旋线点状出光。此外，狭缝的设置不仅能够扩大出光面积，且匀出光能够提升对于患处的照射效果，提高光的利用率，最终提高照射效率和治疗效果。更重要的是，其与无缝隙的金属管相比，其更柔软，即在刚性的基础上能够提高匀光器的柔性，使得其能够在血管中进行更好的行走，即能够更顺畅的到达人体深处的患处，如肿瘤处。在从权中，本申请还给出了缝隙宽度的公式，基本能够保证缝隙各处的出光均匀，使得匀出光的缝隙制作有一个量化的依据，制作更方便，效果更好。本专利技术中的匀光器对于治疗需要光照射的多种疾病，尤其是用光敏剂治疗的肿瘤。当然，还可作为光源应用在内窥镜等中。附图说明图1是不含有透明棒的所述导光装置的立体结构示意图；图2是含有透明棒的导光装置的结构示意图；图3是含有透明棒的导光装置的截面结构示意图；图4是在狭缝不同地方的光透过率分布示意图；图5是狭缝外1mm处的匀光效果二维示意图；图6是图5中轴线处光强沿狭缝长度z的分布示意图；图7是管套上螺旋狭缝的结构示意图；图8是管套上另一种螺旋狭缝的结构示意图；图9是管套上孔洞状狭缝的结构示意图；图10是管套为锥形结构的结构示意图；图11是实施例9所述的光纤穿刺针闭合时的结构示意图；图12是实施例9所述的光纤穿刺针打开时的结构示意图；图13是实施例10所述的光纤穿刺针的结构示意图；图14是光纤穿刺针头部和锥形瓣的结构示意图；图15是光纤穿刺针头部和锥形瓣的截面结构示意图；图16是光纤穿刺针头部的结构示意图；图17是光纤穿刺针在振动马达的驱动下的结构变形示意图；图18是分瓣状针头有光辐照时温度分布示意图；图19是主体管的切面结构示意图(从内向外看)；图20是缠绕在光纤主体部外的主体管的横截面结构示意图。具体实施方式下面对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反射型匀光器，其特征在于：其为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套，该管套的侧面设有贯穿管套内外两侧并能够均匀出光的狭缝。

【技术特征摘要】
1.一种反射型匀光器，其特征在于：其为由管状结构或棒状结构构成的导光装置，该导光装置包括其内壁具有反射效果的管套，该管套的侧面设有贯穿管套内外两侧并能够均匀出光的狭缝。2.根据权利要求1所述的反射型匀光器，其特征在于：所述导光装置为以下两种结构中的任意一种：(a)所述导光装置为内部具有空腔的管套，光通过管套内壁的反射进行传输，并从狭缝中均匀输出；(b)所述导光装置包括透明棒和管套，所述管套套合于透明棒外，光在管套的反射作用下沿着透明棒传输，并从管套的狭缝中均匀输出。3.根据权利要求2所述的反射型匀光器，其特征在于：所述导光装置的长度为5mm-20mm，导光装置的内径为0.1-2mm；所述管套内壁具有抛光和/或镀有金属膜层以使其内壁光传输效率提升；所述透明棒为采用透明材质构成棒状结构，所述透明材料包括石英或聚合物；所述透明棒的折射率为1.5。4.根据权利要求2所述的反射型匀光器，其特征在于：所述管套的内壁为具有金属膜层反射体的反光型内壁或先抛光处理再镀有具有反光效果的金属膜层；所述狭缝的形状包括条形、螺旋状或孔洞状，所述孔洞状的狭缝为由多个孔洞构成的条形的或螺旋状的狭缝。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的反射型匀光器，其特征在于：所述狭缝的大小为：狭缝宽度随长度变化满足公式①其中，d(z)为z处狭缝的宽度；L为管套的长度；z为延着光的传输方向，测定点z处的狭缝长度；r为导光装置的内径；通过控制狭缝的宽度可以使出射的光均匀分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚华，
申请(专利权)人：尚华，
类型：发明
国别省市：江苏,32