[发明专利]一种近红外脑活动检测发射光纤

说明书

技术领域

本发明涉及一种近红外脑活动检测设备专用的发射光纤。

背景技术

近年来，随着近红外光谱成像技术的发展，近红外光谱成像系统的研究取得了较大的进展，其中以连续波型的近红外光谱成像系统更为突出。近红外脑成像技术(Near-infrared spectroscopy，NIRS)是一种无创性的脑皮层功能活动检测手段。利用大脑组织对两种特定波长近红外光的吸收程度不同，实现对脑血氧程度的测量，能够实现无创、实时、连续的监测。

近红外脑活动检测设备往往需要将载波光(近红外光)从设备光源发射端传至颅骨表面，光纤无疑是解决此问题的不二之选。鉴于近红外脑活动检测设备的原理，应用于该设备的光纤一般要具有以下特点：

(1)一般需要有两种波长的近红外光同时照射在待检测部位的同一位置，故负责传输光的光纤必须有两路输入一路输出，即光纤需要将两个波长的光耦合成一路输出。

(2)由于近红外脑活动检测设备一般具有多个检测通道(常见32通道)，即需要多根光纤负责传输不同通道的载波光，因此光纤体积不能过大。

(3)考虑到设备光纤数目众多，以及颅骨端光出射面必须紧贴颅骨表面，如果外泄将严重影响测量精度，故不同于其他应用场合，此时光纤必须及其柔软，以便多根光纤在使用时方便放置，更重要的是不会因为光纤以及光纤保护层材料的刚性导致出射面产生漏光的现象。

(4)由于设备使用过程中需要多次拆卸和移动光纤，因此光纤必须有一定耐弯折能力。

(5)由于传光功能，光纤必须保证出射光能量达到近红外脑活动设备检测要求的能量强度，并尽可能的减小传输损耗以节省功耗。

基于上述特点，本发明发明人调研了现有近红外脑活动检测设备的传光光纤，由于国内近红外设备开发处于起步阶段尚无量产设备出现，因此调研主要集中于国外同类产品。

现有国外产品主要为美国公司的CW系列CW5，CW6以及NIRx公司的NIRscourt等，这些产品同样考虑到了上述应用要求，这些光纤的主要设计思想如下：

(1)光纤本体材料选用玻璃光纤；

(2)光纤包覆层选用硅胶管；

(3)整体外形为两路合成一路的Y形，每路光纤内部由多根玻璃光纤紧密排列形成玻璃光纤束；

(4)两路耦合时直接将两束玻璃光纤束并成一路玻璃光纤束。

此类光纤一般具有如下缺点：

(1)传光效率较低：玻璃光纤束有效传光面不能完全占据整个光源出射光斑面，导致部分载波光无法进入传输光路，降低了传光效率；

(2)耐弯折能力差：玻璃光纤束中单根玻璃光纤极细，使用过程中极易发生断裂，影响传光效果甚至达不到输出能量要求；

(3)使用寿命短：考虑到前述特点(3)的要求，光纤保护层一般牺牲一定的保护作用选用较为柔软的材料，一旦部分光纤发生断裂整根光纤都会报废；

(4)外形笨重：考虑到可弯折能力，玻璃光纤束保护层不能过细，必须留有一定的空间，这样光纤整体较粗，随着设备整个光纤数目要求的增多，不便安置，略显笨重；

(5)工艺要求高：光纤束在输入输出端都必须接入特定接头，既要保证光纤束的紧密程度又要保证装配接头时的低断纤率，对接头装配工艺要求极高，必须借助专业设备和熟练操作人员；

(6)生产成本高：光纤束需要多根光纤，光纤组成数目往往上百；

(7)使用成本高：由于上述产品主要由国外公司生产，设备需要替换光纤时需要向厂家定制，往往价格极高，一根光纤需要上千元人民币。

针对上述问题，迫切需要开发一种综合考虑近红外脑活动检测设备应用需求且极适用于此类设备的传光光纤。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种适用于近红外脑活动检测设备的传光光纤，该光纤包括两路结构相同的子光纤，两路子光纤按照Y形合并，合并端为入射端，所述入射端分别耦合两种波长的光，分支端为出射端，所述光纤的入射端分别耦合两种波长的光，出射端并列放置并良好封装，实现光路近似出射于一点，每路子光纤从中心向外依次包括纤芯、包覆层和保护套层，其中：

所述纤芯为塑料光纤；

所述包覆层包覆在所述纤芯的外层；

所述保护层包覆在所述包覆层的外层。

本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：