CN110279409A - 一种人体压力测量传感器的探头封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体压力测量传感器的探头封装结构，包括：导线，压力芯片供电及信号传输；保护管，设置有凹槽，一端与塑料导管密封连通，另一端为封闭端部；微型PCB，放置在凹槽内，其信号输出端与导线连接；压力芯片，放置在凹槽内且其感应面垂直于凹槽的开口方向；过渡导线，连接压力芯片与微型PCB；压力芯片上与保护管之间的间隙填充保护胶，压力芯片表面填充保护胶；压力芯片与微型PCB之间填充低应力介质。本发明芯片所受外部应力最小，保证封装好的传感器输出数值波动最小、时间漂移最小，避免短路风险，提高了压力芯片测试值的稳定性，从而有效的提高了压力监测的精度。
Description
技术领域
本发明涉及压力监测技术领域，具体的说，是一种人体压力测量传感器的探头封装结构。
背景技术
随着信息时代的到来，传感器技术已成为信息社会的重要技术基础，传感器在医学中压力监测方面应用越来越广泛，可以预见随着制作技术的成熟和器件性能的不断提高，不久的将来传感器将会进一步推动医学的快速发展。传感器作为医疗设备的最前端器件，能将人体生理信号转换成医学电信号，它在医学领域中的应用十分广泛，可以用于测量温度，血流速度，压力等。传感器在人体内压力检测中的应用，提出了压力测量方面更高测量要求也展现出了诱人的前景。
颅内压监测是利用颅内压监护仪及相应传感器对患者颅内压力动态测量，并通过数值、压力波形显示、报警等形式记录、反应患者颅内状态的实时监护方法。现有的颅内压传感器存在的共同特点：传感器探头的监测处内嵌有压力芯片，压力芯片和导线之间通过柔软的过渡导线连接。内部结构上有一个气道，包括传感器金属探头内部气道和传感器导线内部气道两部分组成，使压力芯片气孔与外界大气连通；其在使用时传感器的探头植入到脑组织当中，脑组织在颅腔内对压力芯片感应面给予压力，这个压力垂直作用于芯片时导致的芯片感应面形变最大；当这个压力大于大气压时，压力芯片感应面产生形变，从而使芯片的电阻发生变化，使芯片输出的电压发生变化，这种电压的变化信号经处理就得到颅内相对压力数值。但是，现有传感器压力芯片在封装时，由于压力芯片摆放位置受与压力芯片连接的导线影响导致偏移，以及与压力芯片连接的过渡导线回弹等产生的应力，从而导致在测量时易出现的问题：1)压力检测时受力不均匀导致的测量数据波动大；2)传感器输出时间漂移大；其采集的数据不能真实的反映出患者颅内的压力，从而误导医护人员的判定，影响患者的病情治疗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人体压力测量传感器的探头封装结构，用于解决现有技术中颅内压力传感器压力芯片在封装时，由于压力芯片摆放位置受与压力芯片连接的导线影响导致偏移，以及与压力芯片连接的导线回弹等产生的应力导致检测传感器测量数据波动大、漂移大等问题，导致测量数据不能真实反映颅内压力的问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种人体压力测量传感器的探头封装结构，包括：
导线，置于塑料导管内，导线的第一端与信号处理电路连接；
保护管，设置有凹槽，保护管的一端与塑料导管密封连通，另一端为封闭端部；
微型PCB，放置在凹槽内，微型PCB的信号输出端与所述导线的第二端连接；
压力芯片，放置在凹槽内，设置于微型PCB沿凹槽的开口方向的一侧，其感应面垂直于凹槽的开口方向，且朝向凹槽的外侧；
过渡导线，连接压力芯片的信号输出端与微型PCB的信号输入端，用于电信号传输；
压力芯片与微型PCB之间填充低应力的介质；
压力芯片与保护管凹槽侧壁的间隙填充保护胶，压力芯片垂直于凹槽开口方向的表面填充保护胶，压力芯片在凹槽内呈悬空状态。
原理：
微型PCB放置在凹槽内，并采用保护胶将其与保护管的侧壁进行固定和绝缘保护，利用过渡导线将压力芯片与其下方的微型PCB板进行连接初始固定，压力芯片上与保护管之间的间隙填充保护胶，压力芯片利用过渡导线的支撑力和保护胶的固定在凹槽内呈悬空的状态。解决了由于压力芯片摆放位置受与压力芯片连接的导线影响导致偏移，以及与压力芯片连接导线回弹等产生的应力引起检测传感器测量数据波动大、漂移大导致的测量数据不能真实反映颅内压力的问题。保护管的任何微小形变通过保护胶作用于压力芯片时，只在与芯片感应面平行的水平方向对压力芯片有牵拉，而不会在压力芯片感应面垂直方向有牵拉，从而保证了压力芯片受到的外部应力最小，提高了应变测试的准确性。保护胶起到绝缘保护和初始固定的作用，包括但不限于环氧胶、硅胶等，使压力芯片侧壁与保护管的凹槽侧壁有效的隔离，不会产生短路的风险，提高了压力芯片测试值的稳定性，从而有效的提高了颅内压监测的精度。进一步的，在压力芯片的底部与微型PCB之间填充低应力的介质，低应力的介质包括非腐蚀性气体、低应力硅胶或油液等，其中，非腐蚀性气体包含干燥气体、惰性气体等，起到对压力芯片和微型PCB绝缘保护的作用，进一步提高了颅内压力监测的精度。
进一步地，所述封闭端部为与所述保护管一体成型的封闭式端头。
进一步地，所述保护管与塑料导管连接处封装有保护胶。压力芯片感应面的也灌封有保护胶，使保护管在伸入人体内时可以平滑过渡。保护胶起润滑和保护作用，可采用硅胶或环氧胶。
进一步地，所述保护管采用相对磁惰性且生物相容性材料制成，相对磁惰性且生物相容性材料包括钛基金属、钴基金属、陶瓷或Peek高分子材料等。
生物相容性材料与人体接触无致敏、致癌、致畸变现象，可与骨组织、上皮、结缔组织很好的结合。
进一步地，所述过渡导线为直径不大于35μm的金、银等低电阻(高导电率)的金属导线。其优点是：具有良好的导电率和非常低的应力。进一步地，所述最小应力的介质为低应力硅胶、非腐蚀性气体或油液。
进一步地，所述保护胶为硅胶或环氧胶等。
进一步地，所述塑料导管的外表面设置有刻度标识，便于使用时观察植入深度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明中压力芯片上与保护管之间的间隙填充保护胶，使保护管的任何微小形变通过保护胶作用于压力芯片时，只在与芯片感应面平行的水平方向对压力芯片有牵拉，而不会在压力芯片感应面垂直方向有牵拉压力芯片所受外部应力最小，从而保证封装好的传感器输出数值波动最小、时间漂移最小。
(2)保护胶具有绝缘性，使压力芯片侧壁与保护管的凹槽侧壁有效的隔离，不会产生漏电的风险，提高了压力芯片测试值的稳定性，从而有效的提高了颅内压监测的精度。
(3)本发明采用过渡导线为压力芯片进行初始固定，使得其在安装过程便于调整芯片位置，过渡导线选用金、银等高导电率材质的。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的结构剖视图；
图3为本发明的另一种实施方式的结构剖视图；
图4为图2中沿A-A方向的结构示意图；
其中，1-塑料导管；2-保护管；3-压力芯片；4-微型PCB；5-导线；6-过渡导线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
结合附图1、图2和4所示，一种人体压力测量传感器的探头封装结构，包括：
导线5，置于塑料导管1内，导线5的第一端与信号处理电路连接；
保护管2，设置有凹槽，保护管2的一端与塑料导管1密封连通，另一端为封闭端部；
微型PCB4，放置在凹槽内，微型PCB4的尺寸与保护管2的内径尺寸匹配，使能够放置在凹槽内，且微型PCB4与保护管2的侧壁的间隙填充保护胶，使微型PCB4位置固定，微型PCB4的信号输出端与所述导线5的第二端连接；
压力芯片3，放置在凹槽内且其感应面垂直于凹槽的开口方向，压力芯片3的感应面朝向凹槽的外侧；
过渡导线6，连接压力芯片3的信号输出端与微型PCB4的信号输入端，用于电信号传输，压力芯片3在凹槽内悬空设置于微型PCB4沿凹槽的开口方向的一侧，如图3所示，过渡导线6可设置于靠近或者远离封闭端部的一侧；
压力芯片3上与保护管2凹槽侧壁的间隙填充保护胶，压力芯片3垂直于凹槽开口方向的表面填充保护胶。
压力芯片3与微型PCB之间填充低应力介质。
微型PCB4放置在凹槽内，并采用保护胶将其与保护管2的侧壁进行固定和绝缘保护，利用过渡导线6将压力芯片3与其下方的微型PCB4进行连接初始固定，压力芯片3上与保护管2之间的间隙填充保护胶，压力芯片3利用过渡导线6的支撑力和保护胶的固定在凹槽内呈悬空的状态。解决了由于压力芯片3摆放位置受与压力芯片3连接的导线影响导致偏移，以及与压力芯片3连接的过渡导线6回弹等产生的应力导致检测传感器测量数据波动大、测量数据不能真实反映颅内压力的问题。保护管2的任何微小形变通过保护胶作用于压力芯片3时，只在与压力芯片3感应面平行的水平方向对压力芯片3有牵拉，而不会在压力芯片3感应面垂直方向有牵拉，从而保证了压力芯片3受到的外部应力最小，提高了应变测试的准确性。保护胶起到绝缘保护和初始固定的作用，包括但不限于环氧胶、硅胶等，使压力芯片3侧壁与保护管2的凹槽侧壁有效的隔离，不会产生短路的风险，提高了压力芯片3测试值的稳定性，从而有效的提高了人体压力监测的精度。进一步的，在压力芯片3的底部与微型PCB4之间填充低应力的介质如非腐蚀性气体、低应力硅胶或油液，起到对压力芯片3和微型PCB4绝缘保护的作用，进一步提高了人体压力监测的精度。
值得说明的是，本探头封装结构，不仅仅用于颅内压力监测，对于人体其他部分的压力监测也是可行的。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述封闭端部为与所述保护管2一体成型的封闭式端头。
进一步地，所述保护管2和封闭式端头的外层均采用相对磁惰性且生物相容性材料制成，相对磁惰性即不包含铁等磁性金属，相对磁惰性且生物相容性材料包括钛基金属、钴基金属、陶瓷或Peek高分子材料，与人体接触无致敏、致癌、致畸变现象，可与骨组织、上皮、结缔组织很好的结合。
实施例3：
在实施例1的基础上，所述封闭端部为采用封装软性胶制成的封闭式端头，进一步地，压力芯片3感应面与保护管2的高度差形成的缺口处也灌封有封装软性胶，使保护管2在伸入人体内时可以平滑过渡。封装软性胶其润滑和保护作用，也属于保护胶，可采用硅胶或环氧胶。
实施例4：
在实施例1的基础上，所述过渡导线6为直径不大于35μm的低电阻金属导线，如金线、银线或铝线。
进一步地，所述塑料导管1的外表面设置有刻度标识，便于使用时观察植入深度。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
Claims (9)
1.一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，包括：
导线，置于塑料导管内，导线的第一端与信号处理电路连接；
保护管，设置有凹槽，保护管的一端与塑料导管密封连通，另一端为封闭端部；
微型PCB，放置在凹槽内，微型PCB的信号输出端与所述导线的第二端连接；
压力芯片，放置在凹槽内，设置于微型PCB沿凹槽的开口方向的一侧，其感应面垂直于凹槽的开口方向；
过渡导线，连接压力芯片的信号输出端与微型PCB的信号输入端，用于电信号传输；
压力芯片与微型PCB之间填充低应力的介质；
压力芯片与保护管凹槽侧壁的间隙填充保护胶，压力芯片垂直于凹槽开口方向的表面填充保护胶，压力芯片在凹槽内呈悬空状态。
2.根据权利要求1所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述保护管与所述塑料导管连接处封装有保护胶。
3.根据权利要求1所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述保护管由相对磁惰性且生物相容的材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述相对磁惰性且生物相容的材料为钛基金属、钴基金属、陶瓷或Peek高分子材料。
5.根据权利要求1所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述过渡导线为直径或宽度不大于35μm的金属导线。
6.根据权利要求5所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述金属导线材质为高导电率金属。
7.根据权利要求1所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述低应力的介质为低应力硅胶、非腐蚀性气体或油液。
8.根据权利要求1所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述保护胶为硅胶或环氧胶。
9.根据权利要求1所述的一种人体压力测量传感器的探头封装结构，其特征在于，所述塑料导管的外表面设置有刻度标识。
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