高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法技术

本发明专利技术涉及医疗技术领域，特别涉及一种高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法，其中，包括：获取植入物本体的加工参数和实际应力状态；根据加工参数对植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列；封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。由此，解决了相关技术中通过物理粘接将传感器额外耦合骨植入物上，无法解决力学失配、电化学腐蚀和金属材料导致信号传输屏蔽等问题。传输屏蔽等问题。传输屏蔽等问题。

【技术实现步骤摘要】
高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法


[0001]本专利技术涉及医疗
，特别涉及一种高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法。

技术介绍

[0002]骨折是指骨结构的连续性完全或部分断裂，而针对骨折的术后不愈合是创伤骨科面临的重大问题。由于骨植入物选择不匹配、患者未遵医嘱等均易造成愈合过程中的二次损伤，而对于患者愈合的情况进行大致了解，只能通过传统的骨折术后愈合检测方法，包括：放射学检查法、生物力学测定、骨痂成分测定法等，但是存在实时性较差，评价指标难以量化，成本较高等问题。
[0003]相关技术中，针对传统方法的弊端设计了可以基于金属骨植入物的传感器，通过物理粘接等方法将传感器额外耦合在植入物上，以此检测骨愈合状态，但是仍然存在以下问题：（1）力学失配。通过物理方法粘接的传感器由于与骨植入物之间具有不同的力学和机械性能，在工作过程中易出现力学失配问题，导致测量不准确甚至脱落；（2）电化学腐蚀。当前传感器大多为电学元件，在体内体液的作用下有可能产生电化学腐蚀问题，导致失效；（3）信号传输屏蔽。由于这种传感器附着的骨植入基体为金属材料，对电磁信号会产生屏蔽和干扰的作用，因此无线信号传输的精准度和稳定性容易受到影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种骨植入物的加工方法、装置、加工设备、监控系统及介质，以解决相关技术中通过物理粘接将传感器额外耦合骨植入物上，无法解决力学失配、电化学腐蚀和金属材料导致信号传输屏蔽等问题。
[0005]本专利技术第一方面实施例提供一种骨植入物的加工方法，所述骨植入物包括植入物本体，其中，包括以下步骤：获取所述植入物本体的加工参数和实际应力状态；根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列；封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。
[0006]可选地，所述根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，包括：根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域。
[0007]可选地，所述封装所述植入物本体表面，包括：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装。
[0008]可选地，在封装所述植入物本体表面之前，还包括：识别所述多通道传感阵列的实际类型，其中，所述传感类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；若所述实际类型
为无线无源传感类型，则封装所述植入物本体表面；若所述实际类型为无线有源传感类型，则连接所述多通道传感阵列与无线传输装置后，封装所述植入物本体表面。
[0009]可选地，若所述实际类型为无线无源传感类型，所述基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列，包括：在所述碳化区域的表面形成射频标签，以基于所述射频标签将由所述预设位置处的应变信号形成的射频信号传输至预设终端。
[0010]可选地，所述植入物本体包括关节软骨、髓内针和脊椎融合器中的至少一项。
[0011]本专利技术第二方面实施例提供一种骨植入物的加工装置，包括：获取模块，用于获取所述植入物本体的加工参数和实际应力状态；加工模块，用于根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列；封装模块，用于封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。
[0012]可选地，所述加工模块用于：根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域。
[0013]可选地，所述封装模块用于：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装。
[0014]可选地，还包括：识别模块，用于在封装所述植入物本体表面之前，识别所述多通道传感阵列的实际类型，其中，所述传感类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；若所述实际类型为无线无源传感类型，则封装所述植入物本体表面；若所述实际类型为无线有源传感类型，则连接所述多通道传感阵列与无线传输装置后，封装所述植入物本体表面。
[0015]可选地，若所述实际类型为无线无源传感类型，所述加工模块进一步用于：在所述碳化区域的表面形成射频标签，以基于所述射频标签将由所述预设位置处的应变信号形成的射频信号传输至预设终端。
[0016]本专利技术第三方面实施例提供一种加工设备，包括：激光光源，用于产生激光光束；控制器，用于获取植入物本体的加工参数和实际应力状态，根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束，利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列，封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。
[0017]本专利技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的骨植入物的加工方法。
[0018]本专利技术第五方面实施例提供一种监控系统，包括：利用如上述任一项所述的骨植入物的加工方法加工得到的骨植入物；监控设备，所述监控设备与所述骨植入物通信，获取所述多通道传感阵列感测所述预设位置处压力输出的应变信号，基于所述应变信号得到骨植入物所在处的骨骼应变数据。
[0019]由此，本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术实施例基于聚醚醚酮（PEEK）这一新型骨植入物材料开发了一种一体化多通道传感器，采用激光加工原位制备传感器的方式，解决了力学失配和电化学腐蚀问题；采
取有机高分子材料作为基板，解决了无线传输的信号屏蔽问题，并在加工传感器完成后，在骨植入物表面采用CVD封装的方式镀一层parylene薄膜，提升传感器的性能稳定性。同时，传感器与骨植入物一体化的设计也可以实现对骨愈合情况的实时监控，方便、快捷，附加成本低，可以以量化的形式输出应力应变信息，将其应用于关节软骨、髓内针、脊椎融合器等多种植入物中，能够为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。
[0020]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0021]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例提供的一种骨植入物的加工方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种骨植入物的加工方法，其特征在于，所述骨植入物包括植入物本体，其中，所述方法包括以下步骤：获取所述植入物本体的加工参数和实际应力状态；根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列；封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，包括：根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封装所述植入物本体表面，包括：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在封装所述植入物本体表面之前，还包括：识别所述多通道传感阵列的实际类型，其中，所述传感类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；若所述实际类型为无线无源传感类型，则封装所述植入物本体表面；若所述实际类型为无线有源传感类型，则连接所述多通道传感阵列与无线传输装置后，封装所述植入物本体表面。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若所述实际类型为无线无源传感类型，所述基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列，包括：在所述碳化区域的表面形成射频标签，以基于所述射频标签将由所述预设位置处的应变信号形成的射频信号传输至预设终端。6.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：臧浠凝，赵喆，李庆昂，黄金财，
申请(专利权)人：北京清华长庚医院，
类型：发明
国别省市：