[發(fā)明專利]環(huán)境誤差自補(bǔ)償?shù)男呐K消融導(dǎo)管尖端光纖三維力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110311399.5
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113081235B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李天梁;郭金秀;譚躍剛;周祖德
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: A61B18/12
• 分類號: A61B18/12;A61B18/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種環(huán)境誤差自補(bǔ)償?shù)男呐K消融導(dǎo)管尖端光纖三維力傳感器，本裝置包括三維力感知模塊、連接模塊、壓力感知模塊、三維振動加速度感知模塊和光纖；其中三維力感知模塊包括波紋管和空心圓柱，連接模塊用于連接三維力感知模塊以及由壓力感知模塊和三維振動加速度感知模塊形成的整體，五根光纖設(shè)置于該傳感器內(nèi)部并設(shè)置有若干段光柵，通過其他零件產(chǎn)生相對運(yùn)動以及形變使光纖變形，進(jìn)而引起光柵中心波長偏移，以此可以獲取三維力、三維振動加速度、壓力差等參數(shù)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在心臟消融術(shù)中對心臟消融導(dǎo)管所受三維力的測量，并具有抗干擾、高精度的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明應(yīng)用于醫(yī)療裝備相關(guān)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)境誤差自補(bǔ)償?shù)男呐K消融導(dǎo)管尖端光纖三維力傳感器。

背景技術(shù)

在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，心臟射頻消融術(shù)已成為根治快速性心律失常的首選方法，而手術(shù)過程中射頻消融導(dǎo)管尖端與心臟組織的接觸力是影響手術(shù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，過大或過小的力都可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥。因此，對接觸力的實(shí)時精準(zhǔn)檢測對提高心臟射頻消融術(shù)的成功率與減小并發(fā)癥的發(fā)生率尤為重要。目前，心臟射頻消融術(shù)常采用X光機(jī)或核磁共振儀進(jìn)行指導(dǎo)，但是這些方法無法提供接觸力信息，可能導(dǎo)致并發(fā)癥。早期，應(yīng)變儀、壓阻材料等被用于導(dǎo)管尖端的多維力感知，但是這些儀器或材料易于損壞，且生物相容性較差，難以整合到消融導(dǎo)管。

而光纖傳感器憑借無源傳感，抗電磁干擾，動態(tài)分布式測量等優(yōu)勢，可用于人體器官或組織的狀態(tài)檢測。此外，光纖傳感器還具有體積小，生物相容等特點(diǎn)，可有效集成消融導(dǎo)管。目前，許多基于光纖傳感原理設(shè)計(jì)的多維力傳感器大多分辨率低和測量精度易受光源強(qiáng)度波動影響等缺點(diǎn)，不滿足心臟射頻消融術(shù)中多維力信號高精度和高分辨率的測量要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)境誤差自補(bǔ)償?shù)男呐K消融導(dǎo)管尖端光纖三維力傳感器，實(shí)現(xiàn)了心臟射頻消融術(shù)過程中對接觸力的高精度、抗干擾的測量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種技術(shù)方案：一種環(huán)境誤差自補(bǔ)償?shù)男呐K消融導(dǎo)管尖端光纖三維力傳感器，包括：

三維力感知模塊，包括波紋管和空心圓柱，用于在心臟射頻消融術(shù)中感知消融導(dǎo)管尖端與心臟的三維接觸力，接觸心臟后波紋管和空心圓柱相應(yīng)發(fā)生軸向和橫向形變，并將形變傳遞給光纖；所述波紋管頂部中心處設(shè)置有一光纖固定點(diǎn)；所述空心圓柱設(shè)置有內(nèi)腔，且在該內(nèi)腔與波紋管間設(shè)置有第二通孔；所述空心圓柱的側(cè)面上，在靠近波紋管一側(cè)沿周向設(shè)置有若干光纖固定點(diǎn)；

壓力感知模塊，包括半圓柱形彈性薄殼和頂桿，用于感知心臟內(nèi)和體外的壓力差，壓力差使半圓柱型彈性薄殼發(fā)生形變，并通過頂桿將形變傳遞給光纖；所述頂桿的長度大于所述半圓柱形彈性薄殼的半徑，頂桿設(shè)置于半圓柱形彈性薄殼的中間位置；所述頂桿靠近半圓柱形彈性薄殼圓心一端設(shè)置有一光纖固定點(diǎn)；

三維振動加速度感知模塊，包括空心半圓柱和第一至第四柔性鉸鏈，用于獲取該裝置在心臟中受到的振動加速度，存在振動加速度時柔性鉸鏈發(fā)生形變，并將形變傳遞給與柔性鉸鏈連接的光纖；其中，空心半圓柱與所述壓力感知模塊可拆卸連接；第一柔性鉸鏈和第二柔性鉸鏈設(shè)置于所述空心半圓柱內(nèi)壁的一條軸線，第三柔性鉸鏈和第四柔性鉸鏈設(shè)置于所述空心半圓柱內(nèi)壁的另一條軸線；第一至第四柔性鉸鏈的頂端設(shè)置有光纖固定點(diǎn)；空心半圓柱遠(yuǎn)離波紋管一側(cè)的端面設(shè)置有若干光纖固定點(diǎn)；

連接模塊，設(shè)置在由所述半圓柱形彈性薄殼和空心半圓柱組成的圓柱體與所述空心圓柱之間，用于連接由壓力感知模塊和三維振動加速度感知模塊組成的整體和空心圓柱；連接模塊中設(shè)有若干光纖固定點(diǎn)；

若干光纖，其中一根光纖位于該三維力傳感器的軸心位置，其余光纖沿該光纖周向設(shè)置；每根光纖設(shè)置有若干段柵區(qū)，柵區(qū)為光纖布拉格光柵，多段柵區(qū)的中心波長互不相同，當(dāng)一束帶寬通過光纖入射，經(jīng)過某光柵時，滿足該光柵布拉格條件的光被反射回來，不滿足該光柵布拉格條件的光被透射過去，作為下一段光柵的入射光繼續(xù)向前傳遞，反射光被解調(diào)儀接收；各模塊因受外力激勵形變時，對應(yīng)的光纖產(chǎn)生形變，光柵中心波長發(fā)生偏移，對應(yīng)的光柵布拉格條件發(fā)生變化，由此獲取相應(yīng)模塊的形變信息。