[發明專利]基于柔性MEMS傳感器的智能壓力導絲及傳感器制備方法

有效

• 申請號: 201310753944.1
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103720463A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 劉景全;唐龍軍;楊斌;陳翔;楊春生
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/0215
• 分類號: A61B5/0215
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種壓力導絲，是一種用于在心血管介入治療中測量冠狀動脈中血流壓力的基于柔性MEMS傳感器的智能壓力導絲及傳感器的制備方法。

背景技術

1993年NicoPijls提出了通過壓力測定推算冠脈血流的新指標——血流儲備分數(Fractional?Flow?Reserve,FFR)它采用測量冠狀動脈病變區近端與遠端的壓力，從而計算得到病變血管的實際血流量，功能性判斷冠脈狹窄對心肌灌注的影響，能直接提供心肌缺血的證據。多個大型國際研究如COURAGE、FAME、DEFFER，以及2012年歐洲心血管年會新公布的FAMEII研究，確立了FFR是評價冠脈功能性狹窄的“金標準”，能夠更加準確指導心外膜血管治療方式的選擇。

目前使用的用于冠脈FFR測量的裝置為壓力導絲，直徑為0.36mm，在導絲端部內置有壓力傳感器和溫度傳感器。該壓力導絲目前存在有以下不足之處：

1、導絲采用單點壓力傳感器，需要通過兩次校零檢測狹窄遠端相對壓力；

2、壓力傳感器采用傳統硅襯底微加工工藝，傳感器安裝于導絲的內腔中，使得傳感器尺寸受導絲尺寸限制（外徑360微米），加工制作成本高。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于柔性MEMS傳感器的智能壓力導絲，解決了目前壓力導絲制作和測量的局限性。

根據本發明的一方面，提出了一種基于柔性MEMS傳感器的智能壓力導絲，該壓力導絲主體為實心結構。導絲尾部通過金屬細絲螺旋纏繞形成彈簧狀結構，這樣通過操控導絲頭部對導絲進行周向旋轉，同時配合導絲的軸向前進，即可通過復雜形狀的人體血管。與尾部相連的部位設置有多點分布的壓力傳感器，壓力傳感器與內部引線相連，引線位于導絲外側，沿著導絲直達頭部。在導絲頭部設有傳感器引線電極點，與操控手柄相連，實時測量和采集血流的壓力信號。

本發明中，所述的壓力傳感器整體具有全柔性的結構特點，能夠將制成的傳感器纏繞到導絲的表面上，并通過粘接劑實現導絲與傳感器的固定連接，從而充分利用導絲相對空間較為充足的表面安裝傳感器，避免將傳感器安裝在導絲狹窄的內部空間里，有利于增大傳感器尺寸，降低制造難度和制造成本。

本發明中，所述的壓力傳感器采用柔性MEMS工藝制作，電容式原理，材料選用Au和Parylene（聚對二甲苯），光刻膠作為犧牲層，Au作為電容的上下電極，Parylene作為變形薄膜材料，該聚合物具有較低的彈性模量，使得傳感器具有較高的靈敏度，且可以通過控制Parylene層的厚度來改變壓力傳感器的靈敏度。采用電容式原理，因而幾乎沒有溫度漂移。

本發明中，該壓力傳感器設計成微電容陣列結構，各微電容之間為并聯，電容的總值為每個微電容電容值的總和；由于電容尺寸非常微小，所以能有效減小安裝過程中襯底變形對傳感器測量結果的影響；由于采用陣列結構，所以能夠有效降低載體表面不斷變形對傳感器測試結果的影響，即該傳感器能滿足在使用過程中需要變形的載體上的要求。所述的柔性壓力傳感器，上下電極陣列點間的連接相互垂直錯開，降低寄生電容。

本發明中，在該壓力導絲尾部通過纏繞的方式安裝有多點分布壓力傳感器，沿導絲表面多點分布，同時能夠測量多點的壓力值，各點之間的數量和距離可以根據需要進行調整。能夠在介入治療的過程中發揮壓力測量的作用，單次即可測量冠脈內等距分布各點處的血流壓力，避免了多次測量的繁瑣性和由此帶來的測量誤差。

本發明中，所述導絲與所述引線通過涂敷PTFE裹住定型，外層涂敷PTFE，既能將引線裹住，又有利于降低導絲在血管內通過時的阻力。

本發明中，導絲頭部設計成扁平狀，方便與操控手柄上的外部扭矩傳感器相連，實時測量導絲旋轉時的反饋力矩，從而更加可靠的操作導絲，增加了手術的直觀性和安全性。進一步的，在操控手柄上設有保護裝置，該保護裝置設置力矩閾值上限，當力矩超過該閾值時將產生警報，同時放開導絲，釋放手柄對導絲施加的旋轉力矩。

本發明中，所述導絲的主體為芯部，由不銹鋼絲制成，芯部靠近尾端為尾部細芯，直徑逐漸縮小；尾部細芯末端與尾部球凸相連，尾部球凸設計成圓滑的球狀；所述的尾部螺旋一端與尾部球凸相連，另一端與導絲的芯部相連，尾部螺旋采用不銹鋼絲繞制而成，尾部細芯與尾部螺旋同心，并起到支撐尾部螺旋的作用。

根據本發明的另一方面，提供一種柔性壓力傳感器的制備方法，所述步驟如下：

1)以玻璃襯底為基底，進行清洗烘烤，潔凈和改善表面；

2)在玻璃基底上濺射金屬Cr/Cu，作為上層結構最后的釋放層；