CN109259752A

CN109259752A - 基于光纤f-p腔原理的ffr传感器结构

Info

Publication number: CN109259752A
Application number: CN201811113063.2A
Authority: CN
Inventors: 蒋奇; 张天鹏
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2019-01-25

Abstract

本发明公开了基于光纤F‑P腔原理的FFR传感器结构，包括一个导向头、弹簧、套管I、套管II、套管III、保护套；所述的弹簧安装在所述的套管I内，套管I的前端连接导向头，套管I的后端连接所述的套管II的一端，套管II的另一端与套管III相连，在套管II的侧壁上设有多个孔洞，该孔洞为血液进入套管II的内部提供通道；在所述的套管II内设置有光纤F‑P腔传感器，所述的光纤F‑P腔传感器延伸到套管III内部，所述的套管III用于固定光纤F‑P腔传感器；所述的保护套设置在套管III的尾部，用于保护光纤F‑P腔传感器。

Description

基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构

技术领域

本发明涉及一种光纤F-P腔检测FFR的传感器结构。

背景技术

冠脉血流储备分数(FFR)是一种相对较新的心血管疾病评估技术，它通过测量在心肌充血最大的情况下冠脉狭窄远端与近端的压力比值来反应狭窄病变对最大血流量的限制程度，从而判断狭窄病变是否导致心肌缺血。这一评估技术已成为临床上诊断冠心病的金标准，被欧洲心脏病学会心肌血管重建指南作为IA级临床证据推荐。

目前用于冠脉FFR测量的装置为传统的压力导丝，在中国临床上的推广并不理想，主要原因有：(1)压力导丝采用压电式传感器，是一次性消耗品，价格昂贵；(2)对于迂曲成角的病变，导丝通过困难且存在损伤血管的风险；(3)导丝直径较大，测量过程比较耗时，测量时需要用腺苷等诱发最大充血状态，会对病人造成不适感，对于哮喘、严重高血压以及二级房室传导阻滞病人不能进行。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提出一种光纤F-P腔检测FFR的传感器结构设计，解决保护和导向的问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，包括一个导向头、弹簧、套管I、套管II、套管III、保护套；所述的弹簧安装在所述的套管I内，套管I的前端连接导向头，套管I的后端连接所述的套管II的一端，套管II的另一端与套管III相连，套管I和套管II之间不连通；在套管II的侧壁上设有多个孔洞，该孔洞为血液进入套管II的内部提供通道；在所述的套管II内设置有光纤F-P腔传感器，所述的光纤F-P腔传感器延伸到套管III内部，所述的套管III用于固定光纤F-P腔传感器；所述的保护套设置在套管III的尾部，用于保护光纤F-P腔传感器。

进一步的，在未弯曲的情况下，所述的导向头、弹簧、套管I、套管II、套管III、保护套的轴线位于同一条直线上。

进一步的，所述的导向头是一个半椭球体结构，具有导向和保护作用。当碰到障碍物或血管壁时，能够保证传感器结构不会对血管造成损伤，且给予后面的结构一个非轴向的力，使之能够顺着血管弯曲方向发生弯曲。

进一步的，所述的套管I为包覆在弹簧外面的柔软聚合物套管，可以防止血液进入弹簧结构中，对弹簧造成腐蚀。而且可以防止血液中的大分子物质积累在弹簧结构中，影响弹簧的弯曲导向和恢复原状。

进一步的，所述的套管II与套管I连接的端部密封，套管II为一段侧壁上设有圆形孔洞的不锈钢管。血液通过套管II上的圆形孔洞进入套管II内，同时对里面的光纤F-P腔传感器施加一个压力。此结构可以消除传感器与血液流向存在夹角对传感器准确性的影响，同时可以对传感器起到一定的保护作用。

进一步的，所述的套管III为一段外壁不设圆孔的不锈钢管，套管III的内直径略大于光纤的直径；套管III用于固定光纤F-P腔传感器，而且可以保证光纤传感器一直在整个传感器结构的轴线上。

进一步的，所述的套管III的内部与套管II、保护套均相通；光纤传感器在通入套管III中时，不宜过大，防止血液使传感器发生非轴向振动，影响其准确性,光纤与套管III的内壁可以通过UV胶粘合在一起。

进一步的，所述的保护套为包覆在光纤外面的柔软聚合物套管，起到保护光纤的作用。

进一步的，所述的导向头、套管和保护套为聚合物材料，可以选择含氟聚合物、聚氨酯和尼龙弹性体、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚酰亚胺等具有良好的生物亲和性的材料。

进一步的，若要用于CT中，所述的套管I、套管II的不锈钢材料可以换成硬度较大的塑料。例如聚碳酸酯、环氧树脂、ABS共聚塑料等。

进一步的，为了提高传感器的性能，整个传感器结构外面还可以涂覆亲水性涂层、润滑涂层或生物涂层等。

本发明的有益效果如下：

本发明解决了压力导丝采用压电式传感器作为一次性消耗品价格昂贵的问题；对于压力导丝直径较大，通过迂曲成角的病变区域困难、测量过程比较耗时、测量会对病人造成不适感且存在损伤血管风险的问题，本发明采用直径更细的光纤F-P腔传感器，也起到了一定的缓解作用。本发明同时可以防止传感器太尖锐损伤血管；尖端设置成椭球形结构，更利于弯曲导向；传感器通过一段带有圆孔的套管保护，解决了流动的血液对传感器准确性的影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的外型结构图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的透视图；

图中：1导向头、2弹簧、3套管I、4套管II、5套管III、6内孔，7保护套，8孔洞。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术所介绍的，现有技术中目前用于冠脉FFR测量的装置为传统的压力导丝，在中国临床上的推广并不理想，主要原因有：(1)压力导丝采用压电式传感器，是一次性消耗品，价格昂贵；(2)对于迂曲成角的病变，导丝通过困难且存在损伤血管的风险；(3)导丝直径较大，测量过程比较耗时，测量时需要用腺苷等诱发最大充血状态，会对病人造成不适感，对于哮喘、严重高血压以及二级房室传导阻滞病人不能进行。

光纤传感器具有优异的物理特性和化学性能，它能够在人达不到的地方或者对人有害的地区起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。光纤法布里珀罗(F-P)传感器就是光纤传感器其中一种。利用F-P腔压力传感原理进行FFR检测，可以提高其检测灵敏度，同时可以进行多参数测量，实现精准的病变诊断。光纤价格便宜，直径为微米级，并且可以加工出具有更细包层的光纤，用光纤检测冠脉血流储备分数，对于改善目前心血管疾病检测成本高、操作难、引起人体不适等问题具有十分重要的意义。

但光纤相较于压力导丝较为脆弱，太小的直径容易对血管造成损伤，且不能顺畅自主的通过弯曲的血管。因此，在光纤F-P腔压力传感的基础上，提供一种具有保护和导向作用的结构设计显得尤为必要。本申请提出了一种基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，包括一个导向头1、弹簧2、套管I3、套管II4、套管III5、保护套7；弹簧2安装在所述的套管I3内，套管I3的前端连接导向头1，套管I3的后端连接所述的套管II4的一端，套管II4的另一端与套管III5相连，在套管II4的侧壁上设有多个孔洞8，该孔洞8为血液进入套管II的内部提供通道；在所述的套管II4内设置有光纤F-P腔传感器，所述的光纤F-P腔传感器延伸到套管III5内部，所述的套管III5用于固定光纤F-P腔传感器；保护套7设置在套管III5的尾部，用于保护光纤F-P腔传感器；

导向头1、弹簧2、套管I3、套管II4、套管III5、保护套7的轴线位于同一条直线上；导向头1、弹簧2、套管I3、套管II4、套管III5、保护套7的连接方式可以选择卡接的方式进行连接，依次卡接在一起；也可以选择螺纹连接的方式旋合在一起；或者使用塑性胶粘合在一起。

导向头1是一个半椭球体结构，具有导向和保护作用。当碰到障碍物或血管壁时，能够保证传感器结构不会对血管造成损伤，且给予后面的结构一个非轴向的力，使之能够顺着血管弯曲方向发生弯曲。

弹簧2的两端固定在套管I上，弹簧2在接收到导向头1传来的非轴向力时，会顺着力的方向发生弯曲，起到转弯的作用。当通过血管弯曲部位后，由于弹簧的弹性力，使得传感器恢复原来的形状。

套管I3为包覆在弹簧外面的柔软聚合物套管，可以防止血液进入弹簧结构中，对弹簧造成腐蚀。而且可以防止血液中的大分子物质积累在弹簧结构中，影响弹簧的弯曲导向和恢复原状。

套管II4为一段带有圆形孔洞8的不锈钢管；圆形孔洞8设置有多个，多个圆形孔洞8在套管II的侧壁上均匀设置；套管II4与套管I 3相连的端部密封，使得血液无法进入到套管I内，血液通过套管II4上的圆形孔洞8进入套管II内，同时对里面的光纤F-P腔传感器施加一个压力；此结构可以消除传感器与血液流向存在夹角对传感器准确性的影响，同时可以对传感器起到一定的保护作用。

套管III5为一段外壁不设圆孔的不锈钢管，用于固定光纤F-P腔传感器，而且可以保证光纤传感器一直在整个传感器结构的轴线上。为实现此功能，套管III的内直径是仅仅略大于光纤的直径。

套管III5的内部与套管II4和保护套7相通；光纤传感器在通入套管II4中时，不宜过大，防止血液使传感器发生非轴向振动，影响其准确性。光纤与套管III4的内壁可以通过UV胶粘合在一起。

保护套7为包覆在光纤外面的柔软聚合物套管，起到保护光纤的作用。

导向头、套管和保护套为聚合物材料，可以选择含氟聚合物、聚氨酯和尼龙弹性体、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚酰亚胺等具有良好的生物亲和性的材料。

若要用于CT中，套管I、套管II的不锈钢材料可以换成硬度较大的塑料。例如聚碳酸酯、环氧树脂、ABS共聚塑料等。

为进一步提高传感器的性能，整个传感器结构外面还需要涂覆几层涂层，具体视情况来定，主要有亲水性涂层、润滑涂层或生物涂层三种。

亲水性涂层可以吸引水分子在其表面形成“凝胶状”表面，降低导丝插入时的阻力，同时可以进一步提升导丝与肌体组织的生物相容性。对于亲水涂层材料可选摩擦阻力小的材料，例如优选由聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱或其共聚物、各种合成多肽、胶原蛋白、透明质酸盐、纤维素系共聚物等中的一种或多种。

对于润滑涂层的种类选择只要可以降低导丝表面的摩擦力，提高导丝的插入性能即可，可以选择含氟聚合物涂层。

对于生物涂层的种类选择可以根据患者病情的需要选择合适的涂层。例如，抗血栓形成剂、抗微生物剂和抗生素等。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，包括一个导向头、弹簧、套管I、套管II、套管III、保护套；所述的弹簧安装在所述的套管I内，套管I的前端连接导向头，套管I的后端连接所述的套管II的一端，套管II的另一端与套管III相连，套管I和套管II之间不连通；在套管II的侧壁上设有多个孔洞，该孔洞为血液进入套管II的内部提供通道；在所述的套管II内设置有光纤F-P腔传感器，所述的光纤F-P腔传感器延伸到套管III内部，所述的套管III用于固定光纤F-P腔传感器；所述的保护套设置在套管III的尾部，用于保护光纤F-P腔传感器。

2.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，所述的导向头、弹簧、套管I、套管II、套管III、保护套的轴线位于同一条直线上。

3.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，所述的导向头是一个半椭球体结构。

4.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，所述的套管I为包覆在弹簧外面的柔软聚合物套管。

5.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，所述的套管II与套管I连接的端部密封，套管II为一段侧壁上设有圆形孔洞的不锈钢管。

6.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，所述的套管III为一段外壁不设圆孔的不锈钢管，套管III的内直径略大于光纤的直径。

7.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，套管III的内部与套管II、保护套相通；光纤与套管III的内壁粘合在一起。

8.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，所述的导向头、套管I和保护套的材料为具有良好的生物亲和性的聚合物材料。

9.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，若要用于CT中，所述的套管I、套管II的材料采用硬度较大的塑料。

10.如权利要求1所述的基于光纤F-P腔原理的FFR传感器结构，其特征在于，整个传感器结构外面还可涂覆亲水性涂层、润滑涂层或生物涂层。