CFR-PEEK骨科植入物及其制备方法、无线传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了CFR

【技术实现步骤摘要】
CFR
‑
PEEK骨科植入物及其制备方法、无线传感装置


[0001]本申请涉及无线传感领域，具体地，涉及CFR
‑
PEEK骨科植入物及其制备方法、无线传感装置。

技术介绍

[0002]骨科的术后愈合监测一直是一个重要且困难的研究课题，在术后康复过程中，不同的负重和活动模式，都会影响到骨折部位的受力和微动，从而对该部位的愈合起到不可逆的影响。
[0003]目前，最常用的术后观测方法是X射线平片或CT(Computer Tomography，电子计算机X射线断层扫描)，由于X射线的电离辐射以及随访不便，导致此类方法采样频率较低，并不能达到随时便捷监测的需求。
[0004]因此，若能对骨科伤患部位进行实时检测和持续监测，将能更好地指导手术和术后康复，进而能够更及时的发现和治疗并发症。

技术实现思路

[0005]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0006]如前所述，X射线平片或CT并不能够达到随时便捷检测伤患部位的愈合情况。而在骨科植入物上额外粘附传感器，通过体外天线探测信号的方法检测伤患部位的愈合情况，该方法存在明显的不足：额外粘贴的传感器是通过胶水将传感器粘贴在金属植入物上的，在体内长时间工作后，粘附层(胶层)粘性下降，从而导致传感器与金属植入物基体贴附不牢，产生刚度失配问题，从而导致整个系统的电容C和电感L都会下降，而根据谐振频率计算公式电容和电感下降时，谐振频率会上升，使得传感器自身的谐振响应频率偏高，进而影响体外探测和接收无线传感信号的难度，同时，传感器的灵敏度也会大大下降，不利于对伤患部位的实时检测和持续监测。
[0007]碳纤维增强聚醚醚酮(CFR
‑
PEEK)具有优异的力学性能、耐化学腐蚀性能和生物兼容性等综合性能，专利技术人通过大量实验研究发现，可以通过对碳纤维增强聚醚醚酮进行表面碳化，形成图案化碳化层，该碳化层可以用于感知体内伤患部位的力学变化、温度变化或化学变化，结合信号转换和传输传递给外部终端，进而可以通过终端获得的信号得知伤患部位的愈合情况。
[0008]有鉴于此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物，该碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物包括碳纤维增强聚醚醚酮基体和图案化碳化层，其中，所述图案化碳化层是通过对所述碳纤维增强聚醚醚酮基体进行原位碳化形成的。由此，可以利用碳纤维增强聚醚醚酮基体上原位形成的图案化碳化层感知力学信号、温度信号或化学信号，结合体外探头或体内信号传导装置可以实时检测和监测伤患部位的愈合情况，可以及时发现并发症，能够更好地指导手术和术后康复。
[0009]根据本专利技术的实施例，所述碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物进一步包括电路结
构，所述电路结构靠近所述图案化碳化层设置，所述电路结构包括惠斯通桥电路、ADC模块和蓝牙模块，其中，所述电路结构接收所述图案化碳化层的电阻信号，所述电阻信号通过所述惠斯通桥电路转换为电压信号并进行放大处理得到放大信号，所述放大信号通过所述ADC模块进行模数转换再通过所述蓝牙模块发射出去。
[0010]根据本专利技术的实施例，所述图案化碳化层满足以下条件的至少之一：所述图案化碳化层为细长条状，所述图案化碳化层用于反馈力学信号；所述图案化碳化层为多条细长线条弯曲连接结构，所述图案化碳化层用于反馈温度信号；所述图案化碳化层为正方形，所述图案化碳化层用于反馈化学信号。由此，可以利用不同形状的图案化碳化层反馈不同的信号，能够更加全面综合地反应伤患部位的愈合情况。
[0011]在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种制备碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物的方法，所述方法包括：提供碳纤维增强聚醚醚酮基体，对所述碳纤维增强聚醚醚酮基体的表面进行原位碳化，形成图案化碳化层。由此，可以利用原位碳化形成图案化碳化层，该碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物用于治疗骨折等，原位碳化形成的图案化碳化层可以用于感知伤患部位的力学信号、温度信号、化学信号等，有利于对伤患部位进行实时检测和监测，可以及时发现并发症等，能够更好的指导手术和术后恢复。
[0012]根据本专利技术的实施例，所述图案化碳化层满足以下条件的至少之一：所述图案化碳化层为细长条状，所述图案化碳化层用于反馈力学信号；所述图案化碳化层为多条细长线条弯曲连接结构，所述图案化碳化层用于反馈温度信号；所述图案化碳化层为正方形，所述图案化碳化层用于反馈化学信号。
[0013]根据本专利技术的实施例，所述原位碳化的方式为激光辐照。
[0014]根据本专利技术的实施例，所述激光辐照采用紫外纳秒激光，功率为5W
‑
10W，重复频率为40kHz
‑
100kHz，扫描速度为20
‑
110mm/s，离焦量2
‑
10mm。
[0015]在本专利技术的又一方面，本专利技术提出了一种无线传感装置，所述无线传感装置包括前面所述的碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物，所述碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物用于植入人体或动物体内。由此，该无线传感装置具有前面所述的碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该无线传感装置可以实时检测和持续监测伤患部位的愈合情况，能够更好的指导手术和术后愈合。
[0016]根据本专利技术的实施例，所述碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物还包括：电路结构，所述电路结构靠近所述图案化碳化层设置，所述电路结构包括惠斯通桥电路、ADC模块和蓝牙模块，其中，所述电路结构接收所述图案化碳化层的电阻信号，所述电阻信号通过所述惠斯通桥电路转换为电压信号并进行放大处理得到放大信号，所述放大信号通过所述ADC模块进行模数转换为数字电压信号，所述数字电压信号再通过所述蓝牙模块发射出去；所述无线传感装置还包括：移动终端，所述移动终端用于接收所述蓝牙模块发射出的数字电压信号，将所述数字电压信号转换为所述电阻信号并显示出来。
[0017]根据本专利技术的实施例，无线传感装置包括前面所述的碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物，所述碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物用于植入人体或动物体内，所述无线传感装置进一步包括体外探头和网络分析仪，所述体外探头释放第一交变电磁场，所述图案化碳化层感知到力学信号、温度信号或化学信号后，所述图案化碳化层的谐振频率会产生变化，在所述第一交变电磁场下产生感应电流进而产生第二交变电磁场，所述第二交变电磁场导致
所述第一交变电磁场改变，所述体外探头感知到所述第一交变电磁场的改变，并传递给所述网络分析仪，所述网络分析仪将所述第一交变电磁场的改变转换为交变电流信号，并将所述交变电流信号转换为谐振频率的峰值的偏移量并显示所述偏移量，进而分析得出人或动物体内骨科植入物伤患处的力学信号、化学信号或温度信号的变化信息。
附图说明
[0018]本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1显示了本专利技术一个实施例的碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物，其特征在于，包括碳纤维增强聚醚醚酮基体，和图案化碳化层，其中，所述图案化碳化层是通过对所述碳纤维增强聚醚醚酮基体进行原位碳化形成的。2.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物，其特征在于，进一步包括电路结构，所述电路结构靠近所述图案化碳化层设置，所述电路结构包括惠斯通桥电路、ADC模块和蓝牙模块，其中，所述电路结构接收所述图案化碳化层的电阻信号，所述电阻信号通过所述惠斯通桥电路转换为电压信号并进行放大处理得到放大信号，所述放大信号通过所述ADC模块进行模数转换再通过所述蓝牙模块发射出去。3.根据权利要求1所述的碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物，其特征在于，所述图案化碳化层满足以下条件的至少之一：所述图案化碳化层为细长条状，所述图案化碳化层用于反馈力学信号；所述图案化碳化层为多条细长线条弯曲连接结构，所述图案化碳化层用于反馈温度信号；所述图案化碳化层为正方形，所述图案化碳化层用于反馈化学信号。4.一种制备碳纤维增强聚醚醚酮骨科植入物的方法，其特征在于，包括：提供碳纤维增强聚醚醚酮基体，对所述碳纤维增强聚醚醚酮基体的表面进行原位碳化，形成图案化碳化层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述图案化碳化层满足以下条件的至少之一：所述图案化碳化层为细长条状，所述图案化碳化层用于反馈力学信号；所述图案化碳化层为多条细长线条弯曲连接结构，所述图案化碳化层用于反馈温度信号；所述图案化碳化层为正方形，所述图案化碳化层用于反馈化学信号。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述原位碳化的方式为激光辐照。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述激光辐照采用紫外纳秒激光，功率为5W
‑
10W，重复频率为40kHz
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵喆，臧浠凝，赵海燕，胡行健，黄金财，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：