一种用于穿刺手术的多维力检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于穿刺手术的多维力检测装置，由多维力传感器、显影注射器和介入穿刺器固定联接所构成；多维力传感器是在弹性体上设置应变片构成检测器件，显影注射器是在法兰筒外部沿径向连通显影剂储存筒，由推杆推注的显影剂储存筒中的显影剂能够经法兰筒内腔道注入介入穿刺器中穿刺针，在被穿刺对象的身体组织内部穿刺点附近进行显像。本发明专利技术通过检测获得穿刺针在组织内的多维力学信息，并能实时显示穿刺针在组织内的针尖位置，以高精度和高分辨率的检测性能辅助外科医生实施穿刺路径的精确规划，促进穿刺手术操作的智能化和自动化。自动化。自动化。

【技术实现步骤摘要】
一种用于穿刺手术的多维力检测装置


[0001]本专利技术属于医疗自动化设备
，尤其涉及一种用于穿刺手术的多维力检测装置。

技术介绍

[0002]在传统的穿刺介入手术过程中，操作者的人为动作和患者组织变形等因素都会造成穿刺器械偏离规划路径，需要在图像监视设备的引导下通过反复进针和诊断，将器械送至目标点，这种传统方式存在的问题包括：操作过程相当程度依赖于操作者的手术经验，因工作强度大更加重了操作者的手术疲劳感，影响手术效果；穿刺器械的偏离对器械周围组织造成不必要的损伤；与穿刺介入手术效果直接关联的定位精度难以得到保证。
[0003]公开号为CN112932627A的专利文献中公开了一种基于超声引导穿刺装置及方法，其包括穿刺针模块、穿刺区域传感器、处理器，其中穿刺区域传感器和处理器连接，穿刺针模块包括能够测量振动的光纤振动传感器，用于解决在穿刺过程中人体组织对穿刺针反应的精确位置数据，提高在超声引导下置管的成功率；然而该装置是通过采用光纤传感器监测穿刺针的振动情况来判断穿刺针是否成功进入血管内，不能获得穿刺针在组织内的三维力学信息，无法实现精确力反馈控制，影响穿刺针的路径规划结果。
[0004]公开号为CN112690880A的专利文献中公开了一种用于心内科的穿刺定位装置，通过设置框架和穿刺定位架，对穿刺针的位置进行调整与固定，通过设置拉线传感器了解穿刺针扎入患者体的长度，便于医生实时了解穿刺情况；但是，转动框架和穿刺定位架结构复杂，需要反复人工转动框架和穿刺定位架上的多层螺纹杆，才能对穿刺针的高度与位置进行调整与固定，不利于配合医生提高穿刺路径规划与手术操作的效率，其拉线传感器的柔性传递结构不能准确反馈穿刺针在组织内的三维力学信息。
[0005]公开号为CN112472918A的专利文献公开了一种医疗输液室护理用静脉输液防渗透装置，包括缓冲管以及一体连接在缓冲管一侧的穿刺针，缓冲管的另一侧一体连接调节管，节管内固定有压力传感器，通过外部监测设备判断是否插入血管中，避免渗透；但是，该装置通过压力传感器监测穿刺针在血管内的受力情况，获得的是单维力学信息，同样无法实现精确力反馈控制，更无法保证所测穿刺力的精度与分辨率。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为避免现有技术所存在不足之处，提供一种用于穿刺手术的多维力检测装置，通过检测获得穿刺针在组织内的多维力学信息，并能实时显示穿刺针在组织内的针尖位置，以高精度和高分辨率的检测性能辅助外科医生实施穿刺路径的精确规划，促进穿刺手术操作的智能化和自动化。
[0007]本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：
[0008]本专利技术用于穿刺手术的多维力检测装置的特点是：所述多维力检测装置是由多维力传感器、显影注射器和介入穿刺器沿中心轴线A依次首尾固定联接所构成；
[0009]所述多维力传感器是以法兰底座为支承，将弹性体支承在所述法兰底座上，传力盖与法兰底座对所述弹性体进行左右夹持固定；以所述法兰底座作为检测装置与外部医疗机械臂的连接接口；以所述传力盖作为穿刺过程中的应力传递构件；在所述弹性体上设置各应变片构成检测器件；
[0010]所述显影注射器是将法兰筒连接在介入穿刺器和多维力传感器的传力盖之间，在法兰筒的外部沿径向连通有显影剂储存筒，在所述显影剂储存筒中设置推杆，由推杆推注的显影剂储存筒中的显影剂能够经法兰筒内腔道注入穿刺针，在被穿刺对象的身体组织内部穿刺点附近进行显像；
[0011]所述介入穿刺器是将具有针芯孔的穿刺针夹持在穿刺针夹持件中得到固定；所述穿刺针夹持件是由夹持块、针鞘加固筒和针芯加强板沿中心轴线A依次首尾固定连接构成，所述夹持块与法兰筒端面连接。
[0012]本专利技术用于穿刺手术的多维力检测装置的特点也在于：所述弹性体为双膜片结构，所述双膜片结构是由处在轴向间隔的位置上的前膜片和后膜片通过中心传力筒连接为一体；在所述前膜片上设置应变片以获得三维力矩信息；在所述后膜片设置应变片以获得三维力信息。
[0013]本专利技术用于穿刺手术的多维力检测装置的特点也在于：在所述前膜片和后膜片上设置不同的应变片，分别是：为获得三维力矩信息在所述前膜片上设置半导体应变片，为获得三维力信息在所述后膜片上设置金属应变片。
[0014]本专利技术用于穿刺手术的多维力检测装置的特点也在于：
[0015]所述前膜片和后膜片均为“E”型膜片，呈“E”型的前膜片和呈“E”型的后膜片背靠背设置；
[0016]所述“E”型膜片具有膜内筒、膜外筒以及连接在膜内筒和膜外筒之间的膜环形平面；
[0017]所述前膜片和后膜片中的内筒与中心传力筒成型为整体结构。
[0018]本专利技术用于穿刺手术的多维力检测装置的特点也在于：
[0019]设置在所述前膜片上的半导体应变片分别为4片X轴半导体应变片A5、A6、A7和A8，4片Y轴半导体应变片A1、A2、A3和A4，以及4片Z轴半导体应变片A9、A10、A11和A12，各半导体应变片按如下形式分布：
[0020]X轴半导体应变片A6和A7，以及Y轴半导体应变片A2和A3在膜环形平面上按十字分布，且贴于膜内筒所在一侧；
[0021]X轴半导体应变片A5和A8，以及Y轴半导体应变片A1和A4在膜环形平面上按十字分布、且贴于膜外筒所在一侧；
[0022]各Z轴半导体应变片A9、A10、A11和A12贴于膜外筒内侧壁上；
[0023]以Y轴半导体应变片A1、A2、A3和A4构成全桥检测电路c1，获得力矩My；
[0024]以X轴半导体应变片A5、A6、A7和A8构成全桥检测电路c2，获得力矩Mx；
[0025]以Z轴半导体应变片A9、A10、A11和A12构成全桥检测电路c3，获得力矩Mz。
[0026]本专利技术用于穿刺手术的多维力检测装置的特点也在于：
[0027]设置在所述后膜片上的金属应变片分别为4片X轴金属应变片B1、B2、B3和B4，4片Y轴金属应变片B5、B6、B7和B8，以及4片Z轴金属应变片B9、B10、B11和B12，各金属应变片按如
下形式分布：
[0028]X轴金属应变片B2和B3，以及Y轴金属应变片B6和B7在膜环形平面上按十字分布，且贴于膜内筒所在一侧；
[0029]X轴金属应变片B1和B4，以及Y轴金属应变片B5和B8在膜环形平面上按十字分布，且贴于膜外筒所在一侧；
[0030]Z轴半导体应变片B9、B10、B11和B12共处在直线L上，且直线L与X轴呈45
°
夹角；其中，Z轴半导体应变片B10和B11贴于膜内筒所在一侧，Z轴半导体应变片B9和B12贴于膜外筒所在一侧；
[0031]以Y轴金属应变片B5、B6、B7和B8构成全桥检测电路c4，获得力Fy；
[0032]以X轴金属应变片B1、B2、B3和B4构成全桥检测电路c5，获得力Fx；
[0033]以Z轴金属应变片B9、B10、B11和B12构成全桥检测电路c6，获得力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于穿刺手术的多维力检测装置，其特征是：所述多维力检测装置是由多维力传感器(1)、显影注射器(2)和介入穿刺器(3)沿中心轴线A依次首尾固定联接所构成；所述多维力传感器(1)是以法兰底座(11)为支承，将弹性体(12)支承在所述法兰底座(11)上，传力盖(13)与法兰底座(11)对所述弹性体(12)进行左右夹持固定；以所述法兰底座(11)作为检测装置与外部医疗机械臂的连接接口；以所述传力盖(13)作为穿刺过程中的应力传递构件；在所述弹性体(12)上设置各应变片构成检测器件；所述显影注射器(2)是将法兰筒(21)连接在介入穿刺器(3)和多维力传感器(1)的传力盖(13)之间，在法兰筒(21)的外部沿径向连通有显影剂储存筒(23)，在所述显影剂储存筒(23)中设置推杆(24)，由推杆(24)推注的显影剂储存筒(23)中的显影剂能够经法兰筒(21)内腔道注入穿刺针(34)，在被穿刺对象的身体组织内部穿刺点附近进行显像；所述介入穿刺器(3)是将具有针芯孔的穿刺针(34)夹持在穿刺针夹持件中得到固定；所述穿刺针夹持件是由夹持块(31)、针鞘加固筒(32)和针芯加强板(33)沿中心轴线A依次首尾固定连接构成，所述夹持块(31)与法兰筒(21)端面连接。2.根据权利要求1所述的用于穿刺手术的多维力检测装置，其特征是：所述弹性体(12)为双膜片结构，所述双膜片结构是由处在轴向间隔的位置上的前膜片(121)和后膜片(122)通过中心传力筒(123)连接为一体；在所述前膜片(121)上设置应变片以获得三维力矩信息；在所述后膜片(122)设置应变片以获得三维力信息。3.根据权利要求2所述的用于穿刺手术的多维力检测装置，其特征是：在所述前膜片(121)和后膜片(122)上设置不同的应变片，分别是：为获得三维力矩信息在所述前膜片(121)上设置半导体应变片，为获得三维力信息在所述后膜片(122)上设置金属应变片。4.根据权利要求3所述的用于穿刺手术的多维力检测装置，其特征是：所述前膜片(121)和后膜片(122)均为“E”型膜片，呈“E”型的前膜片(121)和呈“E”型的后膜片(122)背靠背设置；所述“E”型膜片具有膜内筒、膜外筒以及连接在膜内筒和膜外筒之间的膜环形平面；所述前膜片(121)和后膜片(122)中的内筒与中心传力筒(123)成型为整体结构。5.根据权利要求4所述的用于穿刺手术的多维力检测装置，其特征是：设置在所述前膜片(121)上的半导体应变片分别为4片X轴半导体应变片A5、A6、A7和A8，4片Y轴半导体应变片A1、A2、A3和A4，以及4片Z轴半导体应变片A9、A10、A11和A12，各半导体应变片按如下形式分布：X轴半导体应变片A6和A7，以及Y轴半导体应变片A2和A3在膜环形平面上按十字分布，且贴于膜内筒所在一侧；X轴半导体应变片A5和A8，以及Y轴半导体应变片A1和A4在膜环形平面上按十字分布、且贴于膜外筒所在一侧；各Z轴半导体应变片A9、A10、A11和A12贴于膜外筒内侧壁上；以Y轴半导体应变片A1、A2、A3和A4构成全桥检测电路c1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋博，牛朝诗，张强，周超，孙智涌，成二康，蔡斌，熊赤，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：