CN103705204B - 一种手持式结肠镜力和扭矩测量传感器 - Google Patents

Abstract

一种手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，包括内套筒（1）、外套筒上半部分（2）、外套筒下半部分（3）、锁紧螺栓（6）和传感棒（13）；所述内套筒（1）的前端设有一个凸起的台面，上面设有一个用于固定传感器的锁紧螺栓（6），所述外套筒上半部分（2）和所述外套筒下半部分（3）组成外套筒，所述内套筒（1）位于所述外套筒内部，所述外套筒上半部分（2）的前端和所述外套筒下半部分（3）的前端通过前端螺栓（12）连接，所述外套筒上半部分（2）的后端和所述外套筒下半部分（3）的后端通过后端螺栓（8）连接，所述传感棒（13）的上端与所述内套筒（1）连接，所述传感棒（13）的下端与所述外套筒下半部分（3）连接。该传感器具有结构简单、体积小等优点。

Description

一种手持式结肠镜力和扭矩测量传感器

技术领域

本发明属于内窥镜器械与测力传感器技术领域，尤其涉及一种手持式结肠镜力和扭矩的测量装置。

背景技术

结肠镜手术以其高效性、微创性目前已被广泛应用到肠病的检查、诊断和治疗当中。在使用结肠镜时，要求医生准确、安全地把结肠镜介入软管末端的探头送入病兆部位。由于人体肠道结构极其复杂，这就要求医生在使用结肠镜时要准确地把握用力，如果医生在操作结肠镜时用力不当，就很有可能对患者肠道造成损伤，从而给病人带来极大的痛苦，严重时甚至会引起肠部的穿孔，这就使得结肠镜手术存在着一定的风险和不安全性。然而目前国内还没有一种装置能够有效检测医生在操作结肠镜时对其介入软管所施加的外力，也没有一种能够对医生操作结肠镜水平进行量化评估的系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够对医生在操作结肠镜时所施加的外力进行实时监测的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，以解决背景技术中存在的不足，实现对医生操作结肠镜时所施加外力的量化评估，从而能够协助医生更好地控制自己的用力，以此来减轻病人的痛苦，减少穿孔等医疗事故的发生，使得结肠镜手术变得更加安全。

为达到上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

本发明提供了一种手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，包括内套筒、外套筒上半部分、外套筒下半部分、锁紧螺栓和传感棒；所述内套筒的前端设有一个凸起的台面，上面设有一个用于固定传感器的锁紧螺栓，所述外套筒上半部分和所述外套筒下半部分组成外套筒，所述内套筒位于所述外套筒内部，所述外套筒上半部分的前端和所述外套筒下半部分的前端通过前端螺栓连接，所述外套筒上半部分的后端和所述外套筒下半部分的后端通过后端螺栓连接，所述传感棒的上端与所述内套筒连接，所述传感棒的下端与所述外套筒下半部分连接。

所述传感棒整体形状为长方体形状，横截面的形状为方形。

所述传感棒的前面和后面的中间位置设有一对测力半导体应变片，两侧面的中间位置设有一对测扭矩半导体应变片。

所述内套筒的外表面中间区域设有内套筒第一槽体。

所述外套筒上半部分和所述外套筒下半部分的形状为扇形，所述外套筒下半部分的横截面面积大于所述外套筒上半部分的横截面面积。

所述外套筒下半部分的凹面上设有外套筒第一槽体、导线槽和外套筒第二槽体，所述外套筒第二槽体位于所述外套筒第一槽体的中心位置，所述导线槽从所述外套筒第一槽体的后端开始一直延伸到所述外套筒下半部分的后端。

所述导线槽的内部设有导线。

所述外套筒第一槽体的左侧或右侧设置有窥视孔。

所述外套筒第一槽体、所述内套筒第一槽体和所述外套筒第二槽体的形状均为方形。

所述传感棒的上端与所述内套筒上设置的内套筒第一槽体连接，所述传感棒的下端与所述外套筒下半部分上设置的所述外套筒第二槽体连接。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明提供了一种能够对医生在操作结肠镜时施加在结肠镜上的外力进行实时监测的传感器，可有效提高结肠镜手术的安全性，降低手术风险，同时，本发明还提供了一种对医生操作结肠镜水平进行评估、量化的手段。

2、本发明提供的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器体积小，操作方便，重量小（大约为200g）；结构简单，便于加工，成本低（大约1000元）；精度高，测力精度可达到0.3N，测扭矩精度可达到0.01Nm；测量范围大，测力范围：0-30N，测扭矩范围：0-0.5Nm。

附图说明

图1为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器应用的示意图。

图2为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器与结肠镜软管装配的示意图。

图3为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器的主剖视图。

图4为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器的左剖视图。

图5为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中外套筒打开时的示意图。

图6为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中外套筒的结构示意图。

图7为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中外套筒下半部分的结构示意图。

图8为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中内套筒锁在结肠镜软管上的示意图。

图9为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中内套筒的结构示意图。

图10为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中传感棒的结构示意图。

其中：1为内套筒、2为外套筒上半部分、3为外套筒下半部分、4为外套筒第一槽体、5为导线、6为锁紧螺栓、7为结肠镜软管、8为后端螺栓、9为连接线、10为放大器、11为计算机、12为前端螺栓、13为传感棒、14为窥视孔、15为内套筒第一槽体、16为导线槽、17为测力半导体应变片、18为测扭矩半导体应变片，19为外套筒第二槽体。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图3和图4所示，图3为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器的主剖视图，图4为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器的左剖视图。

一种手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，包括内套筒1、外套筒上半部分2、外套筒下半部分3、锁紧螺栓6和传感棒13；所述内套筒1的前端设有一个凸起的台面，上面设有一个用于固定传感器的锁紧螺栓6，所述外套筒上半部分2和所述外套筒下半部分3组成外套筒，所述内套筒1位于所述外套筒内部，所述外套筒上半部分2的前端和所述外套筒下半部分3的前端通过前端螺栓12连接，所述外套筒上半部分2的后端和所述外套筒下半部分3的后端通过后端螺栓8连接，所述传感棒13的上端与所述内套筒1连接，所述传感棒13的下端与所述外套筒下半部分3连接。

所述传感棒13的上端与所述内套筒1上设置的内套筒第一槽体15连接，所述传感棒13的下端与所述外套筒下半部分3上设置的所述外套筒第二槽体19连接。

如图10所示，图10为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中传感棒的结构示意图。所述传感棒13整体形状为长方体形状，横截面的形状为方形。所述传感棒13的前面和后面的中间位置设有一对测力半导体应变片17，用来测量推力和拉力；两侧面的中间位置设有一对测扭矩半导体应变片18，用来测量顺时针和逆时针方向的扭矩。

如图9所示，图9为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中内套筒的结构示意图。所述内套筒1的外表面中间区域设有内套筒第一槽体15。所述内套筒第一槽体15的形状均为方形。

如图5～7所示，图5为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中外套筒打开时的示意图；图6为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中外套筒的结构示意图；图7为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中外套筒下半部分的结构示意图。所述外套筒上半部分2和所述外套筒下半部分3的形状为扇形，所述外套筒下半部分3的横截面面积大于所述外套筒上半部分2的横截面面积。所述外套筒下半部分3的凹面上设有外套筒第一槽体4、导线槽16和外套筒第二槽体19，所述外套筒第二槽体19位于所述外套筒第一槽体4的中心位置，所述导线槽16从所述外套筒第一槽体4的后端开始一直延伸到所述外套筒下半部分3的后端。所述导线槽16的内部设有导线5。所述外套筒第一槽体4的左侧或右侧设置有窥视孔14。所述外套筒第一槽体4和所述外套筒第二槽体19的形状均为方形。

如图1、图2和图8所示，图1为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器应用的示意图；图2为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器与结肠镜软管装配的示意图；图8为实施例1所示手持式结肠镜力和扭矩测量传感器中内套筒锁在结肠镜软管上的示意图。

本发明采用电阻应变式测力原理实现对医生施加在结肠镜软管上操作力的测量。使用该传感器时，首先把结肠镜软管7插入传感器内套筒1内，用锁紧螺栓6把传感器内套筒1固定在结肠镜软管7上。当医生用手握住外套筒上半部分2和外套筒下半部分3，并对传感器施加前后的推拉力时，内套筒1和外套筒就会产生前后方向的相对运动，而传感棒13的上端位于内套筒第一槽体15内，下端位于外套筒下半部分3的外套筒第二槽体19内的传感棒13此时就相当于一个“悬臂梁”，上端固定，下端受力，从而产生形变，由测力半导体应变片17组成的电桥便会把前后的推拉力转化为电压信号；同理，当医生用手握住外套筒上半部分2和外套筒下半部分3，并对传感器施加顺、逆时针的扭距时，传感棒13也会产生相应的变形，由测扭矩半导体应变片18组成的电桥便会把顺、逆时针的扭距转化为电压信号。所测得的电压信号经导线5传到放大器10进行信号处理，然后通过连接线9把信号输入计算机11进行下一步处理与显示，如此便完成了对医生施加在结肠镜软管7的操作力的测量。在安装传感器时，首先把外套筒上半部分2套入到内套筒1上，然后在接下来装外套筒下半部分3时，要把传感棒13的上端与内套筒第一槽体15对准，此时可以借助窥视孔14来观察对准情况，以方便准确安装、定位，最后通过后端螺栓8和前端螺栓12把外套筒上半部分2和外套筒下半部分3进行连接。该传感器还可用于其他内窥镜应用领域，如动物内窥镜手术、工业内窥镜检测等。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：包括内套筒(1)、外套筒上半部分(2)、外套筒下半部分(3)、锁紧螺栓(6)和传感棒(13)；所述内套筒(1)的前端设有一个凸起的台面，上面设有一个用于固定传感器的锁紧螺栓(6)，所述外套筒上半部分(2)和所述外套筒下半部分(3)组成外套筒，所述内套筒(1)位于所述外套筒内部，所述外套筒上半部分(2)的前端和所述外套筒下半部分(3)的前端通过前端螺栓(12)连接，所述外套筒上半部分(2)的后端和所述外套筒下半部分(3)的后端通过后端螺栓(8)连接，所述传感棒(13)的上端与所述内套筒(1)连接，所述传感棒(13)的下端与所述外套筒下半部分(3)连接；

所述内套筒(1)为一体成型结构；所述外套筒上半部分(2)和所述外套筒下半部分(3)的形状为扇形，所述外套筒下半部分(3)的横截面面积大于所述外套筒上半部分(2)的横截面面积；

所述传感棒(13)的前面和后面的中间位置设有一对测力半导体应变片(17)，两侧面的中间位置设有一对测扭矩半导体应变片(18)。

2.根据权利要求1所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述传感棒(13)整体形状为长方体形状，横截面的形状为方形。

3.根据权利要求1所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述内套筒(1)的外表面中间区域设有内套筒第一槽体(15)。

4.根据权利要求1所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述外套筒下半部分(3)的凹面上设有外套筒第一槽体(4)、导线槽(16)和外套筒第二槽体(19)，所述外套筒第二槽体(19)位于所述外套筒第一槽体(4)的中心位置，所述导线槽(16)从所述外套筒第一槽体(4)的后端开始一直延伸到所述外套筒下半部分(3)的后端。

5.根据权利要求4所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述导线槽(16)的内部设有导线(5)。

6.根据权利要求4所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述外套筒第一槽体(4)的左侧或右侧设置有窥视孔(14)。

7.根据权利要求3所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述内套筒第一槽体(15)的形状为方形。

8.根据权利要求4所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述外套筒第一槽体(4)和所述外套筒第二槽体(19)的形状均为方形。

9.根据权利要求1所述的手持式结肠镜力和扭矩测量传感器，其特征在于：所述传感棒(13)的上端与所述内套筒(1)上设置的内套筒第一槽体(15)连接，所述传感棒(13)的下端与所述外套筒下半部分(3)上设置的外套筒第二槽体(19)连接。