[其他]微波加熱用的高阻導(dǎo)線溫度傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000000933
• 申請(qǐng)日: 1986-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1003393B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立儒;魏建國(guó);董惠芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 代理公司: 天津大學(xué)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 張強(qiáng);江鎮(zhèn)華

一種高阻導(dǎo)線溫度傳感器由半導(dǎo)體熱敏電阻、光學(xué)纖維為基體的高阻導(dǎo)線、含碳的非金屬導(dǎo)電膠構(gòu)成。含碳的導(dǎo)電膠的組成為Ａ∶Ｂ＝１∶１。式中Ａ為環(huán)氧樹(shù)脂、碳粉和溶劑，Ｂ為酚醛樹(shù)脂、碳粉和溶劑。此傳感器可用于微波加熱治療腫瘤的臨床應(yīng)用中。

本發(fā)明涉及一種溫度測(cè)量用傳感器。

微波加溫治療腫瘤已被醫(yī)學(xué)界證明是一種有效的治療方法。微波加溫治療腫瘤需要通過(guò)時(shí)間和溫度兩個(gè)指標(biāo)來(lái)計(jì)量。其中溫度指標(biāo)對(duì)療效有很大的影響。由于微波是一種電磁波，因此，含有金屬成分的傳統(tǒng)溫度傳感器不能正常工作。此外，傳感器中金屬成分的存在還可能造成加熱電磁場(chǎng)的扭曲，這不僅降低了療效，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成被加溫組織的局部燒傷。

歐洲專利76071號(hào)上公開(kāi)了一種由半導(dǎo)體熱敏電阻與不含金屬成分的高阻導(dǎo)線構(gòu)成的溫度傳感器。它具有如下的結(jié)構(gòu)和工藝：用一種摻碳的氟化物樹(shù)脂制成的導(dǎo)電材料作為傳輸線。這種導(dǎo)電的碳氟化物樹(shù)脂線有一個(gè)芯子作為加強(qiáng)筋，芯子由厚0.2mm、寬0.4mm的聚四氟乙烯薄片構(gòu)成，用熱壓技術(shù)將這種具有三層構(gòu)造的高阻導(dǎo)體做成一體。傳感器的感溫元件為半導(dǎo)體熱敏電阻，它與傳輸線的連接采用摻銀導(dǎo)電膠粘合。

IEEE微波理論和技術(shù)匯刊〔V₀L，MTT-24，PP43-45.Jan 1976〕介紹的一種高阻導(dǎo)線溫度傳感器由厚膜熱敏電阻和真空滲碳高阻導(dǎo)線構(gòu)成。這種高阻導(dǎo)線的基體為一種塑料引線。經(jīng)過(guò)特殊的處理使其表面產(chǎn)生微細(xì)孔，然后利用真空滲碳工藝在它上面滲碳。這種溫度傳感器其厚膜熱敏電阻與滲碳高阻塑料引線的連接也采用摻銀環(huán)氧樹(shù)脂粘合。從上述目前已知的高阻導(dǎo)線溫度傳感器的結(jié)構(gòu)可以看出：作為信號(hào)傳輸線的高阻導(dǎo)線其制作工藝是很復(fù)雜的，它使高阻導(dǎo)線的穩(wěn)定性和可靠性受到影響。此外，感溫元件與高阻導(dǎo)線的連接采用的是摻銀導(dǎo)電膠粘接。這種含銀導(dǎo)電膠的存在實(shí)際上增加了感溫部分的金屬成分。

本發(fā)明的目的是提供一種新的高阻導(dǎo)線溫度傳感器，它具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，而且制作工藝簡(jiǎn)單。從實(shí)際使用效果來(lái)看基本上消除了傳感器與微波場(chǎng)之間的相互作用和相互影響。

本發(fā)明是以如下方式完成的。高阻導(dǎo)線是以光學(xué)纖維為基體涂以含碳的聚四氟乙烯樹(shù)脂經(jīng)熱處理而成。高阻導(dǎo)線與熱敏電阻的粘接是采用非金屬的含碳導(dǎo)電膠粘接。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)描述。附圖為該溫度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。圖中〔1〕是半導(dǎo)體熱敏電阻、〔2〕是鉑絲、〔3〕是含碳導(dǎo)電膠、〔4〕是高阻導(dǎo)線、〔5〕是外接屏蔽線。

高阻導(dǎo)線〔4〕的基底材料為0.08mm直徑的光學(xué)纖維。高阻碳膜由含碳的聚四氟乙烯樹(shù)脂經(jīng)過(guò)一定的熱處理工藝形成。在聚四氟乙烯樹(shù)脂中摻入碳黑，用球磨機(jī)進(jìn)行研磨形成高阻碳漿，然后用噴漿機(jī)在光學(xué)纖維上涂碳。光學(xué)纖維事先要用乙醇擦洗并在80～100℃下烘10分鐘，然后將涂過(guò)碳膜的導(dǎo)線放入烘箱，分別在120℃、160℃和180℃下加熱20分鐘、30分鐘和8小時(shí)，經(jīng)熱處理后，這種高阻導(dǎo)線的穩(wěn)定性極大的提高了。高阻導(dǎo)線100mm長(zhǎng)時(shí)，其電阻值為1MΩ左右。可以選擇一致性較高的四根高阻導(dǎo)線作為與外部電路單元相連接的傳輸線〔5〕。

連接半導(dǎo)體熱敏電阻〔1〕的金屬線要盡可能細(xì)短，以減小自熱和電磁波的反射。熱敏電阻的敏感珠直徑約為0.1mm，與敏感珠連接的鉑絲〔2〕直徑約為0.01mm，長(zhǎng)度約4mm。熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)元件，在25℃時(shí)，其阻值為500KΩ～1MΩ。

熱敏電阻〔1〕與高阻導(dǎo)線〔4〕的連接用含碳導(dǎo)電膠〔3〕粘接。這種導(dǎo)電膠由A、B兩種組分配成。兩種組分的比例為A∶B＝1∶1，A組份由環(huán)氧樹(shù)脂、碳粉和溶劑組成。B組份由酚醛樹(shù)脂、碳粉和溶劑組成。碳黑粉末在導(dǎo)電膠中所占的比例可根據(jù)具體要求加入。一般在碳粉為其它成分的兩倍（體積比）的情況下，配成的導(dǎo)電膠其單位長(zhǎng)度電阻率為n+k/cm。對(duì)已粘好的測(cè)溫探頭為了提高它的穩(wěn)定特性，并使其粘接牢固，需經(jīng)過(guò)150℃下的加溫?zé)崽幚怼?

檢測(cè)這種傳感器的性能，可以在一個(gè)與人體組織性質(zhì)一致的腔型體模內(nèi)進(jìn)行。采用915MHZ、2450MHZ微波熱療機(jī)，其輸出功率范圍從5W至40W、體模加熱溫度范圍為35℃至55℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，當(dāng)將微波熱療機(jī)關(guān)閉，去掉電磁輻射時(shí)，溫度傳感器測(cè)出的溫度值沒(méi)有可見(jiàn)的跳變，傳感器的溫度分辨率優(yōu)于0.1℃。

本發(fā)明的溫度傳感器可以用在微波加熱治療腫瘤的臨床應(yīng)用中，而且還可以用在有微波輻射的場(chǎng)合對(duì)被加熱物質(zhì)的溫度進(jìn)行檢測(cè)。