光纖接頭和醫療設備的製作方法
2023-07-22 04:50:46 3
本發明涉及光纖無源器件，特別涉及一種光纖接頭和醫療設備。
背景技術：
雷射是20世紀人類偉大發明之一，並且廣泛應用在很多領域。低強度雷射照射治療的臨床價值國內外已經肯定。主要應用在治療腦部疾病、心血管疾病、糖尿病、惡性腫瘤、白血病、精神科疾病、銀屑病、鼻炎等症。根據健康醫學發現，低強度雷射在心腦血管病發病前期預防及發病後的恢復期都具有較好的療效，對於健康及抑制人體衰老具有一定的作用。此外，雷射技術還在生化檢驗、血液分析等方面有廣泛的應用，大功率雷射器還可以用於外科手術。
在外科手術中，雷射器產生的高能脈衝雷射，通過光纖傳遞出來，光纖再通過內窺鏡進入人體，將雷射器的能量傳入需要雷射治療的部位，利用雷射的高能、準直、作用時間短以及熱影響區域小等特點，為患者進行有效和安全的治療。
光纖接頭是一種光纖無源器件，用於實現光纖之間或者光纖與雷射器之間的連接。在傳輸較大功率的雷射時，採用現有技術中的光纖接頭，很容易出現光纖燒毀或者光學系統損傷的問題。
技術實現要素：
本發明解決的問題是提供一種光纖接頭和醫療設備，降低光纖燒毀、光學系統損傷的機率。
為解決上述問題，本發明提供一種光纖接頭，包括：
具有中空通孔的外殼；位於所述中空通孔內的固定件，所述固定件具有用於容納光纖的通孔，所述固定件還用於透射光線並實現熱量散逸。
可選的，沿所述中空通孔延伸方向，所述固定件的尺寸在20mm到25mm範圍內。
可選的，所述固定件材料的透光率大於或等於85％。
可選的，所述外殼具有用於連接的連接端；所述固定件套設於所述中殼通孔內，且沿所述中空通孔延伸方向伸出於所述連接端。
可選的，所述固定件伸出所述連接端的尺寸在9mm到11mm範圍內。
可選的，所述固定件為具有中心孔的圓柱體，所述中心孔作為所述通孔。
可選的，所述固定件的壁厚在2.17mm到3.07mm範圍內。
可選的，垂直所述中空通孔延伸方向的平面內，所述通孔的直徑在100μm到1000μm範圍內。
可選的，所述通孔為通過雷射打孔技術所形成的通孔。
可選的，所述光纖接頭用於插入金屬安裝座內，所述金屬安裝座上設置有插入光纖的插孔；垂直所述中空通孔延伸方向的平面內，所述固定件的尺寸與所述插孔尺寸相等。
可選的，所述固定件材料的導熱率大於或等於45W/m·K。
可選的，所述固定件材料的熔點高於或等於2050℃。
可選的，所述固定件的材料為藍寶石。
相應的，本發明還提供一種醫療設備，包括：
雷射器，用於產生雷射；與所述雷射器相連的輸出光纖，用於傳輸所述雷射；本發明的光纖接頭，用於實現所述雷射器和所述輸出光纖的耦合連接。
與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：
本發明技術方案，設置於外殼中空通孔內的固定件具有用於容納光纖的通孔；並所述固定件還用於透射光線並實現熱量散逸。所以所述固定件的設置能夠使偏心光線實現透射，從而有利於減少光學系統受損現象的出現，有利於保護光學系統；所述固定件的設置還能夠提高光纖端部的散熱能力，降低了光纖端部溫度升高的可能，有利於減少光纖被燒毀現象的出現，有利於保護光纖。
附圖說明
圖1是一種光纖接頭的剖面結構示意圖；
圖2是另一種光纖接頭的剖面結構圖；
圖3是本發明光纖接頭的剖視結構示意圖；
圖4是圖3所示實施例中圈100內的放大結構示意圖；
圖5是圖3所示實施例在插入安裝座時光纖接頭與安裝座位置的剖面結構示意圖。
具體實施方式
由背景技術可知，採用現有技術中的光纖接頭進行較大功率雷射的傳輸時，容易出現光纖燒毀或者光學系統損傷的問題。現結合一種光纖接頭分析問題的原因：
參考圖1，示出了一種光纖接頭的剖面結構示意圖。
所述光纖接頭包括外殼10，以及位於外殼10內部用於固定光纖11的套筒12；所述套筒12套裝於光纖11的端部，用於實現光纖11的固定。現有技術中，所述套筒12的材料一般為金屬，直接包裹於光纖11的端部表面。
當所述光纖接頭使用時，雷射耦合進入光纖11；雷射在光纖11表面發生全反射，從而實現雷射在光纖11中的傳播。但是當耦合進入光纖的雷射存在偏心光線時，偏心光線會照射到所述套筒12上，被所述套筒12反射。反射的偏心光線可能會照射到所述光纖11前端的光學系統上。當耦合進入光纖11的入射光能量過大，能量過大的偏心光線照射到光學系統上，會增加光學系統受損的可能。
而且，耦合進入光纖的雷射在所述套筒12和所述光纖11的接觸面被吸收，造成光纖11端部和套筒12的接觸面附近(如圖1中圈13示出的部位)溫度升高。當耦合進入光纖11的入射光功率過大，光纖11端部和套筒12的接觸面附近容易出現熱量積聚，從而增加所述套筒12和光纖11燒毀的可能。
參考圖2，示出另一種光纖接頭的剖面結構圖。
如圖2所示，由於偏心光線一般出現在光纖20的端部，因此所述光纖接頭中，套筒21端部內徑大於光纖20的直徑，因此在光纖20端部附近，套筒21和光纖20未直接接觸，套筒21和光纖20之間存在間隙23。
由於間隙23的底面23b垂直光纖20的表面，偏心光線會在間隙23內傳播，容易形成沿入射光方向原光路返回的反射光。所述反射光會返回投射至前端光學系統上，容易造成前端光學系統中光學器件的損傷。
而且在光纖20端部與套筒21之間設置間隙23並沒有解決光纖20端部熱量積聚的問題。而偏心光線會在間隙23之後，套筒21與光纖20接觸的部分依舊造成熱量積聚，因此也無法解決所述套筒12和光纖11被燒毀的問題。
為解決所述技術問題，本發明提供一種光纖接頭，包括：
具有中空通孔的外殼；位於所述中空通孔內的固定件，所述固定件具有用於容納光纖的通孔，所述固定件還用於透射光線並實現熱量散逸。
本發明技術方案，設置於外殼中空通孔內的固定件具有用於容納光纖的通孔；並所述固定件還用於透射光線並實現熱量散逸。所以所述固定件的設置能夠使偏心光線實現透射，從而有利於減少光學系統受損現象的出現，有利於保護光學系統；所述固定件的設置還能夠提高光纖端部的散熱能力，降低了光纖端部溫度升高的可能，有利於減少光纖被燒毀現象的出現，有利於保護光纖。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
參考圖3至圖5，示出了本發明光纖接頭一實施例的結構示意圖。
參考圖3和圖4，示出了本發明光纖接頭的剖視結構示意圖，其中圖4是圖3中圈100內結構的放大圖。
所述光纖接頭包括：具有中空通孔的外殼110；位於所述中空通孔內的固定件120，所述固定件120具有用於容納光纖101的通孔，所述固定件120還用於透射光線並實現熱量散逸。
所述外殼110用於在光纖101與其他光纖連接或者光纖101與雷射器連接的過程中，實現手持，以保護光纖101。此外，當所述光纖101用於傳輸大功率雷射時，所述外殼110還可以起到保護作用。
所述外殼110內設置有中空通孔，光纖101固定於所述中空通孔內。具體的，所述外殼110的材料可以為金屬。本發明其他實施例中，所述外殼的材料也可以為塑料。
所述固定件120用於固定光纖101。
具體的，所述固定件120夾持穿過所述通孔的光纖101，實現所述光纖101的固定。所述固定件120固定於所述中空通孔內，所以所述光纖101通過所述固定件120實現與所述外殼之間的固定連接。
本實施例中，所述固定件120為具有中心孔的圓柱體，所述中心孔為所述通孔,也就是說，所述通孔與所述固定件120共軸設置。這種做法能夠使所述通孔內的光纖101與所述固定件120共軸設置，從而降低所述光纖接頭的使用難度，有利於提高光纖耦合效率。
如圖4和圖5所示，本實施例中，所述光纖接頭用於插入金屬安裝座200內，所述金屬安裝座200上設置有插入光纖的插孔。為了使所述光纖接頭能夠實現插入所述金屬安裝座200上的插孔，垂直所述中空通孔延伸方向的平面內，所述固定件120的尺寸與所述插孔的尺寸相等。
具體的，所述插孔為圓柱形，所述固定件120為具有中心孔的圓柱體，所述固定件120的外周直徑與所述插孔的直徑相等。
所述外殼120具有用於連接的連接端；所述固定件120套設於所述中空通孔內，且沿所述中空通孔延伸方向伸出於所述連接端。具體的，結合參考圖4和圖5，在插入所述金屬安裝座200後，所述光纖接頭靠近所述金屬安裝座的一端為連接端。
所述固定件120沿所述中空通孔延伸方向伸出所述連接端的做法，能夠有效的降低所述光纖接頭插入金屬安裝座200的難度，有利於提高耦合進入所述光纖101的效果，有利於偏心光線的減少。
需要說明的是，所述固定件120伸出所述連接端的尺寸H不宜太大也不宜太小。
所述固定件120伸出所述連接端的尺寸H如果太小，不利於光纖101連接準確性的提高，不利於提高對光纖101的控制能力；所述固定件120伸出所述連接端的尺寸H如果太大，則伸出連接端部分固定件120和光纖101的長寬比過大，容易造成固定件120和光纖101的損壞。具體的，本實施例中，所述固定件120伸出所述中空通孔的尺寸H在9mm到11mm範圍內。
此外，所述固定件120還用於透射光線。
具體的，如圖5所示，所述固定件120用於使投射至固定件120上的偏心光線130實現透射，降低了偏心光線130經反射而投射至前端光學系統的可能，有利於減少光學系統受損現象的出現，有利於保護所述光學系統。
此外，所述固定件120還用於使無法實現全反射的偏心光線130在所述固定件120和光纖101接觸位置實現折射。在所述光纖頭插入安裝座200後，偏心光線130透射所述固定件120投射至所述安裝座200上，被所述安裝座200吸收，降低了光纖101受損的可能。
為了使儘可能多的偏心光線130實現透射，所述固定件120材料的透光率不宜太小。
所述固定件120材料的透光率如果太小，不利於實現偏心光線130的透射，可能會增加偏心光線130經反射而投射至前端光學系統的可能，增加光學系統受損的可能；也不利於偏心光線130的折射，會增加偏心光線130在固定件120與光纖101接觸位置處光線的吸收和反射，可能會增加光纖101端部熱量的積聚，增大光纖101被燒毀的可能。具體的，本實施例中，所述固定件材料的透光率在大於或等於85％。
此外所述固定件120還用於實現熱量散逸。所述固定件120用於提高所述光纖接頭的散熱能力，有利於改善光纖101端部升高的問題，有利於減少光纖101被燒毀現象的出現。而且，隨著偏心光線130的透射，所述固定件120吸收的偏心光線130能量減小，也有利於降低所述光纖101端部的溫度。
為了使所述固定件120具有熱量散逸的功能，所述固定件120需要具有導熱即耐高溫的性能。
所以所述固定件120的導熱率不宜太小。所述固定件120的導熱率如果太小，所述固定件120難以實現增加熱量散逸的功能，難以提高光纖101端部的散熱能力，不利於減少光纖101端部熱量積聚現象，不利於光纖101的保護。具體的，本實施例中，所述固定件120材料的導熱率大於或等於45W/m·K。
此外，本實施例中，所述固定件120的熔點大於或等於2050℃，也就是說，所述固定件120具有較強的耐熱能力，能夠有效的減少高功率雷射輸入時，所述光纖接頭被燒毀現象的出現。
具體的，所述固定件120的材料為藍寶石。由於藍寶石材料硬度加工，所以可以通過雷射打孔技術在柱狀的藍寶石的軸線位置形成通孔，光纖101穿過所述通孔，以實現所述光纖101與所述光纖接頭的套裝。
由於偏心光線130大部分存在於在光線耦合進入光纖101的初期才產生，隨著光纖101的延伸，偏心光線130會隨著光纖的折射和吸收而能量耗散。因此偏心光線130主要集中在光纖101的端部。所以沿所述中空通孔延伸方向，所述固定件120的尺寸會影響所述固定件120對偏心光線130的作用效果，從而影響所述固定件120對光纖101的保護能力。
此外，沿所述中空通孔延伸方向，所述固定件120的尺寸也會影響所述固定件120與光纖101的接觸面積，影響所述固定件120的表面，從而影響所述固定件120的散熱能力。
所以沿所述中空通孔延伸方向，所述固定件120的尺寸不宜太大也不宜太小。
沿所述中空通孔延伸方向，所述固定件120的尺寸如果太小，則無法完全覆蓋偏心光線130無法發生全反射的區域，不利於偏心光線130發生折射而投射至安裝座，而且所述固定件120的尺寸太小也不利於所述光纖接頭散熱能力的提高；沿所述中空通孔延伸方向，所述固定件120的尺寸如果太大，則容易造成材料浪費、增加工藝難度的問題。具體的，沿所述中空通孔延伸方向，所述固定件120的尺寸在20mm到25mm範圍內。
此外，為了使偏心光線130能夠順利的實現透射，也為了提高散熱效果，本實施例中，所述通孔側壁與所述光纖接頭所適用光纖101的側壁相接觸。也就是說所述通孔的半徑與所述光纖接頭所使用光纖101的半徑相等。
具體的，本實施例中，所述光纖接頭所適用的光纖101用於傳輸鈥雷射或銩雷射，因此所述光纖接頭所適用光纖101的直徑在100μm到1000μm，所以垂直所述中空通孔延伸方向的平面，所述通孔的直徑在100μm到1000μm範圍內。
本發明其他實施例中，所述光纖接頭所適用光纖傳輸其他波段的雷射時，所述通孔的直徑隨著所述光纖型號和光纖類型的變化和變化。
需要說明的是，所述固定件120的壁厚d也會對所述固定件透光效果和散熱效果造成影響。所述固定件120的壁厚d如果太小，則吸收偏心光線130的金屬安裝座200與所述光纖101的距離太近，不利於改善所述光纖101溫度過高的問題；所述固定件120的壁厚d如果太大，則容易造成材料浪費、增加工藝難度的問題。具體的，本實施例中，所述固定件120的外徑在2.85mm到3.49mm範圍內，所以所述固定件120的壁厚d在2.17mm到3.07mm範圍內。
相應的，本發明還提供一種醫療設備，包括：
雷射器，用於產生雷射；與所述雷射器相連的輸出光纖，用於傳輸所述雷射；本發明的光纖接頭，用於實現所述雷射器和所述輸出光纖的耦合連接。
所述雷射器用於產生雷射。所述雷射能夠用於治療疾病。
本實施例中，所述雷射器為鈥雷射器，用於產生波長2.1μm的鈥雷射。鈥雷射產生的能量可使光纖末端與結石之間的水汽化，形成微小的空泡，並將能量傳至結石，使結石粉碎成粉末狀。水吸收了大量的能量，減少了對周圍組織的損傷。同時鈥雷射還可以對組織進行切割，汽化，凝固等，鈥雷射對人體組織的穿透深度很淺，僅為0.38mm。因此在手術時可以做到對周圍組織損傷最小，安全性極高。
所述輸出光纖用於傳導所述雷射器產生的雷射，從而使所述雷射能夠到達病灶位置，以實現治療。
根據所使用環境的不同，所述光纖的型號隨之不同。具體的，傳導鈥雷射所採用光纖的直徑在200μm-1000μm之間，不同直徑的光纖承載的功率值也是不同的。所述輸出光纖可以有不同型號、不同直徑、不同材質。
所述光纖接頭為本發明所提供的光纖接頭。所述光纖接頭的具體技術方案參考前述實施例，本發明在此不再贅述。
所述固定件夾持位於所述通孔內的輸出光纖，實現所述輸出光纖與所述外殼固定相連；所述雷射器上具有金屬安裝座，所述金屬安裝座上具有插入光纖的插孔，所述光纖接頭使所述輸出光纖插入所述插孔，以實現所述輸出光纖與所述雷射器的耦合連接。
由於所述固定件具有透光和導熱的作用，所以所述固定件的設置能夠使偏心光線130折射而減少光學系統受損現象的出現，能夠有效的提高所述光纖接頭的散熱能力，降低所述輸出光纖的溫度，從減少光纖被燒毀現象的出現。
綜上，本發明技術方案，設置於外殼中空通孔內的固定件具有用於容納光纖的通孔；並所述固定件還用於透射光線並實現熱量散逸。所以所述固定件的設置能夠使偏心光線實現透射，從而有利於減少光學系統受損現象的出現，有利於保護光學系統；所述固定件的設置還能夠提高光纖端部的散熱能力，降低了光纖端部溫度升高的可能，有利於減少光纖被燒毀現象的出現，有利於保護光纖。
雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。