一种用于微创手术穿刺力测量的高精度光纤光栅力传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于微创手术穿刺力测量的高精度光纤光栅力传感器，包括两个平面弹簧、光纤布拉格光栅、传感器壳体、弹簧连接件、穿刺针及信号处理单元，所述平面弹簧为曲梁式结构，两个弹簧之间并联设置，可产生沿传感器中性轴方向的变形，将穿刺针信号转化为光栅应变信号；所述光纤布拉格光栅在预紧力的作用下悬挂于传感器壳体与平面弹簧之间，可在穿刺力作用下产生轴向应变，并将应变信号转化为光波长信号，所述传感器壳体用于固定光纤和两个平面弹簧；所述弹簧连接件用于将两个平面弹簧连接固定。本发明专利技术所述传感器具有分辨率高、线性度好、灵敏度高等特点，能够检测微小的穿刺力变化，对于辅助医生进行穿刺手术、保障患者安全具有重要意义。全具有重要意义。全具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微创手术穿刺力测量的高精度光纤光栅力传感器


[0001]本专利技术涉及微创穿刺力传感
，具体涉及一种可实现对微创穿刺过程中穿刺针与人体组织之间交互力进行准确测量的高精度光纤光栅力传感器。

技术介绍

[0002]在现代临床医学中，穿刺针介入手术已日益成为一种常见的医疗方法。该方法已被广泛应用于各种微创经皮手术，如介入放射学、神经外科、近距离放射治疗、药物递送、癌组织诊断活检和血液取样等。与开放式手术相比，穿刺针介入手术具有切口和创伤小、感染风险小、出血少、术后恢复时间短、死亡率低等优点，是一种微创进入内部组织和器官的方法。尽管穿刺针介入操作具有上述多种优势，但穿刺力反馈的缺乏仍然给外科医生带来了挑战，例如：术中操作不当、术后产生并发症。针穿刺过程中的力信息的反馈对于了解穿刺过程和相互作用过程以及评估组织性能有很大帮助。有了这些信息，外科医生可以据此调整手术和插入轨迹，以获得更好的手术效果，保证患者安全。同时，有研究表明，穿刺力反馈与降低并发症的发生率密切相关。因此，开发微穿刺针力传感技术具有非常重要的临床意义和研究价值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微创手术穿刺力测量的高精度光纤光栅力传感器，其特征在于，包括传感器壳体、平面弹簧组件、光纤布拉格光栅、穿刺针以及信号处理单元；其中：所述传感壳体内部呈中空状，传感器壳体顶部设有第一光纤固定部，所述第一光纤固定部上设有第一光纤安装槽，所述第一光纤安装槽与传感器壳体内部相连通；所述平面弹簧组件设置于传感壳体内部，并与传感器壳体侧壁相固定；所述平面弹簧组件由平行布置的两个平面弹簧以及将两个平面弹簧连接固定的弹簧连接件组成；其中：所述平面弹簧组件的顶部设有第二光纤固定部，所述第二光纤固定部上设有第二光纤安装槽，所述第二光纤安装槽与传感器壳体内部相连通；所述光纤布拉格光栅两端分别固定于第一光纤安装槽与第二光纤安装槽内，且整体呈张紧状态悬置于传感壳体内部的中心轴线上；所述穿刺针装配于平面弹簧组件上，并延伸至传感器壳体外部，所述穿刺针与弹簧连接件、光纤布拉格光栅位于一条轴线上；所述信号处理单元与光纤布拉格光栅相连接，用于将光波长信号转化为数字信号。2.根据权利要求1所述的用于微创手术穿刺力测量的高精度光纤光栅力传感器，其特征在于，两个所述平面弹簧分别为第一平面弹簧与第二平面弹簧，所述第一平面弹簧与第二平面弹簧结构相同，由内到外依次为中心移动圆台、柔性曲梁结构以及外部固定圆台，所述柔性曲梁结构由三个沿圆周方向以120
°
间隔均匀布置的曲梁构成，三个所述曲梁分别连接中心移动圆台与外部固定圆台。3.根据权利要求2所述的用于微创手术穿刺力测量的高精度光纤光栅力传感器，其特征在于，所述第一平面弹簧与第二平面弹簧的中心移动圆台上分别设有中心通孔；所述弹簧连接件由柱形连接体与设置于柱形连接体两端的第一螺纹连接段与第二螺纹连接段构成；其中：所述第一螺纹连接段通过设置于第一平面弹簧上的中心通孔延伸至第一平面弹簧上方，并通过与第二光纤固定部螺纹连接，实现柱形连接体与第一平面弹簧的连接固定；所述第二螺纹连接段通过设置于第二平面弹簧上的中心通孔延伸至第二平面弹簧下方，并通过与紧固件螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：史超阳，唐中心，王树新，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：