RU47203U1 - FIBER OPTICAL THERMOMETER - Google Patents
FIBER OPTICAL THERMOMETER Download PDFInfo
- Publication number
- RU47203U1 RU47203U1 RU2005110125/22U RU2005110125U RU47203U1 RU 47203 U1 RU47203 U1 RU 47203U1 RU 2005110125/22 U RU2005110125/22 U RU 2005110125/22U RU 2005110125 U RU2005110125 U RU 2005110125U RU 47203 U1 RU47203 U1 RU 47203U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- thermometer
- fiber optic
- optical fiber
- sensor
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- 230000002977 hyperthermial effect Effects 0.000 description 6
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 4
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 210000000577 adipose tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001839 endoscopy Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000010249 in-situ analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012625 in-situ measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000000015 thermotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Волоконно-оптический термометр содержит волоконно-оптический датчик, выполненный из оптического волокна с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния, соединенным с оптическим волокном через согласующий слой из окиси кремния. Датчик расположен в продольной канавке металлического стержня, помещенного в металлическую трубку, при этом выходной торец термометра выполнен скошенным.The fiber optic thermometer contains a fiber optic sensor made of optical fiber with a thermosensitive element of silicon located at its end, connected to the optical fiber through a matching layer of silicon oxide. The sensor is located in the longitudinal groove of a metal rod placed in a metal tube, while the output end of the thermometer is made beveled.
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно, к конструкции волоконно-оптического термометра (ВОТ) для гипертермической терапии в онкологии.The invention relates to medicine, namely to the design of a fiber optic thermometer (BOT) for hyperthermic therapy in oncology.
Для этих целей применяются датчики с термопарой. Датчик имеет форму иглы, которая вводится в область гипертермического нагрева биоткани излучением Nd:YAG лазера [1]. К недостаткам контроля температуры термопарным датчиком относятся низкая точность измерения и наличие токоведущих проводников, представляющих потенциальную опасность для пациента.For these purposes, sensors with a thermocouple are used. The sensor has the shape of a needle, which is introduced into the area of hyperthermic heating of the biological tissue by radiation of an Nd: YAG laser [1]. The disadvantages of temperature control with a thermocouple sensor include low measurement accuracy and the presence of live conductors that pose a potential danger to the patient.
В качестве прототипа следует рассмотреть конструкцию волоконно-оптического термометра, включающего волоконно-оптический датчик температуры и регистрирующую систему [2]. Волоконно-оптический датчик содержит оптическое волокно с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния. Датчик имеет согласующий слой из окиси кремния, через который выполнено соединение термочувствительного элемента с оптическим волокном. Измерение температуры выполняется при контакте термочувствительного элемента с биотканью. При этом термочувствительному элементу необходимо обеспечить надежный тепловой контакт с поверхностью биоткани. Кроме того из-за хрупкости конструкции волоконно-оптического датчика температуры введение его внутрь объема патологической биоткани проблематично, следовательно, нереально обеспечение надежного теплового контакта такого измерительного инструмента с внутренней средой облучаемого объема биоткани.As a prototype, the design of a fiber optic thermometer should be considered, including a fiber optic temperature sensor and a recording system [2]. The fiber optic sensor comprises an optical fiber with a silicon thermosensitive element located at its end. The sensor has a matching layer of silicon oxide, through which the thermally sensitive element is connected to the optical fiber. Temperature measurement is carried out at contact of a thermosensitive element with biological tissue. In this case, the thermally sensitive element must ensure reliable thermal contact with the surface of the biological tissue. In addition, due to the fragility of the design of the fiber-optic temperature sensor, introducing it into the volume of pathological biological tissue is problematic, therefore, it is unrealistic to ensure reliable thermal contact of such a measuring tool with the internal environment of the irradiated volume of biological tissue.
В предлагаемой конструкции указанная проблема решена. Волоконно-оптический термометр содержит волоконно-оптический датчик, выполненный из оптического волокна с расположенным на его конце термочувствительным элементом из кремния, соединенным с оптическим волокном через согласующий слой из окиси кремния. Волоконно-оптический датчик расположен в продольной канавке металлического стержня, помещенного в металлическую трубку, при этом выходной торец термометра выполнен скошенным.In the proposed design, this problem is solved. The fiber optic thermometer contains a fiber optic sensor made of optical fiber with a thermosensitive element of silicon located at its end, connected to the optical fiber through a matching layer of silicon oxide. The fiber-optic sensor is located in the longitudinal groove of a metal rod placed in a metal tube, while the output end of the thermometer is made beveled.
Техническим результатом, реализуемым в предлагаемом волоконно-оптическом термометре для гипертермической терапии в онкологии, является возможность безопасного (как для пациента так ч для предложенной технической конструкции) The technical result implemented in the proposed fiber-optic thermometer for hyperthermic therapy in oncology is the possibility of safe (both for the patient and the proposed technical design)
введение волоконно-оптического термометра внутрь объема патологической биоткани, а также обеспечение надежного теплового контакта такого измерительного инструмента с внутренней средой объема биоткани.the introduction of a fiber-optic thermometer inside the volume of pathological biological tissue, as well as ensuring reliable thermal contact of such a measuring instrument with the internal environment of the volume of biological tissue.
Сущность предложения поясняется с помощью фиг.1, изображающей принципиальную схему волоконно-оптического термометра.The essence of the proposal is illustrated using figure 1, depicting a schematic diagram of a fiber optic thermometer.
Волоконно-оптический термометр имеет металлический стержень 1 с продольной канавкой 2, металлическую трубку 3, оптическое волокно 4, термочувствительный элемент 5, согласующий слой 6 и скошенный выходной торец 7.The fiber optic thermometer has a metal rod 1 with a longitudinal groove 2, a metal tube 3, an optical fiber 4, a heat-sensitive element 5, a matching layer 6 and a beveled output end 7.
Волоконно-оптический термометр для гипертермической терапии в онкологии работает следующим образом. Металлической трубкой 3, содержащей металлический стержень 1 в продольной канавке 2 которого расположен волоконно-оптический датчик 4-6, выполняется прокол скошенным торцем 7 патологической биоткани до глубины, соответствующей точке контроля температуры. Гипертермический нагрев патологической биоткани, например, лазерным источником приводит к изменению характеристик термочувствительного элемента 5 и, соответствующей аппаратурой регистрируется изменение температуры в области торца 7.Fiber optic thermometer for hyperthermic therapy in oncology works as follows. A metal tube 3 containing a metal rod 1 in the longitudinal groove 2 of which is located a fiber-optic sensor 4-6, punctured the beveled end 7 of the pathological biological tissue to a depth corresponding to the temperature control point. Hyperthermic heating of a pathological biological tissue, for example, by a laser source leads to a change in the characteristics of the heat-sensitive element 5 and, with the help of the corresponding equipment, a change in temperature is recorded in the region of the end face 7.
Приведем конкретный пример исполнения волоконно-оптического термометра.Here is a specific example of a fiber optic thermometer.
В качестве трубки 3 (фиг.1) использовалась полая трубка медицинского инструмента для прокола и забора биопсийного материала. Наружный диаметр трубки 2.0 мм, внутренний 1.6 мм, длина металлической части трубки 160 мм. На металлическом стержне (наружный диаметр около 1,5 мм, длина 240 мм) из комплекта инструмента для забора биопсийного материала профрезерована продольная канавка 2 (глубиной и шириной 450 мк). Фрезеровка выполнялась, начиная от расстояния 3-5 мм от скошенной (под углом 20° к горизонтальной оси конструкции) поверхности торца волоконно-оптического термометра, на длину 210 мм. В канавку 2 уложено кварц-кварцевое оптическое волокно с диаметром световедущей жилы 100 мк. Защитная оболочка оптического волокна выполнена из фторопласта. Термочувствительный элементом 5 представлял собой пластинку монокристалического кремния размером 100х100х20 мк3. Формирование согласующего слоя из окиси кремния происходит за счет окисления кремниевого элемента при температуре 1100°С-1200°С при помещении последнего в дуге электрического разряда на 10-15 минут. Соединение структуры согласующий слой - термочувствительный элемент с горцем оптического волокна осуществляется электродуговой сваркой. Наружный диаметр волоконно-оптического датчика составлял около 350 мк.As tube 3 (FIG. 1), a hollow tube of a medical instrument was used for puncture and sampling of biopsy material. The outer diameter of the tube is 2.0 mm, the inner 1.6 mm, the length of the metal part of the tube is 160 mm. A longitudinal groove 2 (with a depth and width of 450 microns) is milled on a metal rod (outer diameter about 1.5 mm, length 240 mm) from a set of tools for biopsy material sampling. Milling was performed, starting from a distance of 3-5 mm from the beveled (at an angle of 20 ° to the horizontal axis of the structure) surface of the end face of the fiber optic thermometer, to a length of 210 mm. A groove 2 contains a quartz-quartz optical fiber with a light guide core diameter of 100 microns. The protective sheath of the optical fiber is made of fluoroplastic. The heat-sensitive element 5 was a single crystal silicon wafer with a size of 100x100x20 microns 3 . The formation of a matching layer of silicon oxide occurs due to the oxidation of the silicon element at a temperature of 1100 ° С-1200 ° С when the latter is placed in an arc of an electric discharge for 10-15 minutes. The connection of the structure of the matching layer is a thermosensitive element with a highlander of the optical fiber is carried out by arc welding. The outer diameter of the fiber optic sensor was about 350 microns.
Изготовленный образец волоконно-оптического термометра обеспечивает измерение температуры в диапазоне 30-110°С с точностью измерения ±0,2°С.A fabricated sample of a fiber-optic thermometer provides temperature measurement in the range of 30-110 ° C with a measurement accuracy of ± 0.2 ° C.
Предлагаемый волоконно-оптический термометр может найти применение в гипертермической терапии онкологических заболеваний и оперативной эндоскопиии.The proposed fiber-optic thermometer can be used in hyperthermic therapy of cancer and surgical endoscopy.
Литература:Literature:
[1] P.J.Milne et al. Development of stereotactically guided laser interstitial thermotherapy of breast cancer: In situ measurement and analysis of the temperature fied in vivo adipose tissue, Lasers in Surgery and Medicine, 2000, vol 26, №1, p.67-75.[1] P.J. Milne et al. Development of stereotactically guided laser interstitial thermotherapy of breast cancer: In situ measurement and analysis of the temperature fied in vivo adipose tissue, Lasers in Surgery and Medicine, 2000, vol 26, No. 1, p. 67-75.
[2] Патент на полезную модель №31447 «Волоконно-оптический датчик температуры». МПК G 01 K 11/12.[2] Utility Model Patent No. 31447, “Fiber Optic Temperature Sensor”. IPC G 01 K 11/12.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005110125/22U RU47203U1 (en) | 2005-04-08 | 2005-04-08 | FIBER OPTICAL THERMOMETER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005110125/22U RU47203U1 (en) | 2005-04-08 | 2005-04-08 | FIBER OPTICAL THERMOMETER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU47203U1 true RU47203U1 (en) | 2005-08-27 |
Family
ID=35846990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005110125/22U RU47203U1 (en) | 2005-04-08 | 2005-04-08 | FIBER OPTICAL THERMOMETER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU47203U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478338C2 (en) * | 2008-09-11 | 2013-04-10 | Эсист Медикал Системз, Инк. | Device and method of physiological sensor delivery |
| RU2506568C2 (en) * | 2011-08-01 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") | Device to measure index of refraction |
| US9775567B2 (en) | 2011-05-11 | 2017-10-03 | Acist Medical Systems, Inc. | Intravascular sensing method and system |
| US10244951B2 (en) | 2014-06-10 | 2019-04-02 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US10743774B2 (en) | 2018-04-20 | 2020-08-18 | Acist Medical Systems, Inc. | Assessment of a vessel |
-
2005
- 2005-04-08 RU RU2005110125/22U patent/RU47203U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10105064B2 (en) | 2008-09-11 | 2018-10-23 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US8485985B2 (en) | 2008-09-11 | 2013-07-16 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US8641639B2 (en) | 2008-09-11 | 2014-02-04 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US10980426B2 (en) | 2008-09-11 | 2021-04-20 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US8998823B2 (en) | 2008-09-11 | 2015-04-07 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US9011342B2 (en) | 2008-09-11 | 2015-04-21 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US9113843B2 (en) | 2008-09-11 | 2015-08-25 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US9186072B2 (en) | 2008-09-11 | 2015-11-17 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| RU2478338C2 (en) * | 2008-09-11 | 2013-04-10 | Эсист Медикал Системз, Инк. | Device and method of physiological sensor delivery |
| US9901260B2 (en) | 2008-09-11 | 2018-02-27 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US10010251B2 (en) | 2008-09-11 | 2018-07-03 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US9775567B2 (en) | 2011-05-11 | 2017-10-03 | Acist Medical Systems, Inc. | Intravascular sensing method and system |
| RU2506568C2 (en) * | 2011-08-01 | 2014-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное предприятие "НЦВО-ФОТОНИКА" (ООО ИП "НЦВО-Фотоника") | Device to measure index of refraction |
| US10244951B2 (en) | 2014-06-10 | 2019-04-02 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US11826128B2 (en) | 2014-06-10 | 2023-11-28 | Acist Medical Systems, Inc. | Physiological sensor delivery device and method |
| US10743774B2 (en) | 2018-04-20 | 2020-08-18 | Acist Medical Systems, Inc. | Assessment of a vessel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Musolino et al. | Portable optical fiber probe for in vivo brain temperature measurements | |
| Sun et al. | Endoscopic fluorescence lifetime imaging for in vivo intraoperative diagnosis of oral carcinoma | |
| US20210219966A1 (en) | Steerable Biopsy Needle with Fiber-Activated Shape Memory Alloy | |
| US20090012511A1 (en) | Surgical waveguide | |
| CA3051489C (en) | Needle assembly and system for collection and optical interrogation of a biological sample | |
| JP2011510312A (en) | Method for non-invasively and optically identifying the temperature of a medium | |
| ES2432560T3 (en) | Optical sensor | |
| WO2010099548A2 (en) | Fiber array for optical imaging and therapeutics | |
| Shikunova et al. | Neurosurgery contact handheld probe based on sapphire shaped crystal | |
| RU47203U1 (en) | FIBER OPTICAL THERMOMETER | |
| WO2017070046A1 (en) | Depth scanning oxygen sensor | |
| Chin et al. | Optical fiber sensors for biomedical applications | |
| US20170128132A1 (en) | Integrated fiber optic probe for performing image-guided laser induced thermal therapy | |
| Tozburun et al. | Infrared laser nerve stimulation as a potential diagnostic method for intra-operative identification and preservation of the prostate cavernous nerves | |
| US20260000352A1 (en) | Light-based medical device | |
| RU87081U1 (en) | LASER CATHETER WITH FIBER OPTICAL SENSOR | |
| US20240350828A1 (en) | Theranostic Methods | |
| CN219289407U (en) | Interventional needle for a flexible endoscope, flexible endoscope and flexible endoscope system | |
| Tuttle et al. | Delivery of therapeutic laser light using a singlemode silica fiber for a scanning fiber endoscope system | |
| Hardy et al. | Comparison of first-generation (1908 nm) and second-generation (1940 nm) thulium fiber lasers for ablation of kidney stones | |
| Sato et al. | Fiber-optic Raman probes for biomedical and pharmaceutical applications | |
| Yoshimura et al. | Relationship between damaged fraction and reflected spectra of denaturing tissues | |
| RU75292U1 (en) | FIBER TOOL FOR LASER GASTROSCOPY | |
| RU218785U1 (en) | Thermometric instrument for laboratory research in the HIFU treatment area | |
| Di Minno et al. | Experimental Evaluation of Different Optical Fibers for Micro-Invasive Soft-Tissue Ablation with a 1064 nm Diode Laser System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090409 |
