CN111649859A - 3d接触力传感 - Google Patents

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Abstract

力测量系统(400)可以包括围绕中心杆(434)的三个(或更多)充满流体的压力传感器室(410)。力接收结构(430)可以在球(432)处接收力，并通过中心杆(434)将该力提供给力分配结构(420)。力分配结构(420)可以向压力传感器室(410)提供力。这些产生的压力可用于确定球(432)所接收的力的量值、角度、平面角度和离面角度。

Description

3D接触力传感
技术领域
本发明涉及一种力测量系统，其可以提供关于由导管和其他装置施加到细胞壁和其他表面的力的额外信息。
背景技术
近年来，微创手术已经成为医学领域的一个宝贵工具。与传统手术相比，微创手术降低了患者风险，改善了预后，加快了恢复时间，降低了成本。
几种技术可以用于微创手术。通常，导管可以通过细胞壁或天然孔导入体内，例如通过血管系统。一旦导管位于期望的位置，可以应用特定的外科技术。例如，使用射频加热或液体冷却的消融、使用可膨胀结构的血管成形术、药物输送和其他技术可以使用导管和相关的设备和装置。
作为这些手术的一部分，导管和相关装置经常与细胞壁或身体的其他表面接触。在这种情况下，外科医生对由导管施加到细胞壁或其他结构上的力有一个准确的读数是很重要的。例如，能够防止过度用力可有助于防止细胞壁破裂。此外，提供不足的力可能是无效的，或者可能导致不必要的并发症。能够提供适当的力同样可以确保在诸如消融的手术中施加足够的力，以确保能够获得期望的结果。
因此，接触力感测已经成为微创外科手术中的有用工具。医疗设备可以实现接触力传感器，以确定有多大的力被施加到细胞壁或其他表面。但是这种获知的范围是有限的，因此它的有用性也是有限的。也就是说，由于只有一个数据点反映了接触力，外科医生可能对导管和细胞壁之间的接触的性质和细节没有足够的了解。
要解决的问题是提供接触力感测系统，该系统可以提供关于由导管和其他装置施加到细胞壁和其他表面的力的额外信息。
发明内容
根据本发明，提供了接触力感测系统，该接触力感测系统可以提供关于由导管和其他装置施加到细胞壁和其他表面的力的额外信息。例如，本发明的实施例可以提供方向信息，即关于手术装置施加力所沿的方向的信息。本发明的这些和其他实施例也可以，或者替代地，提供可用于引导手术装置的信息。
本发明的说明性实施例可以为接触力感测系统提供方向信息。多个压力传感器室可以围绕接触力感测系统的中心轴线周边定位。可以包括设计成与细胞壁直接接触的力接收结构，并且该力接收结构可以位于或沿着中心轴线。力接收结构可以是或可以包括杆、球或其他结构。力接收结构可以包括或连接到力分配结构，该力分配结构将力接收结构接收的力分配到位于周边的压力传感器室。这些压力传感器室中的每一个都可以包含流体。这种流体可以是可压缩的，也可以是不可压缩的。压力传感器可以位于每个压力传感器室中，或者与每个压力传感器室相关联。所产生的压力不仅可以用来确定施加到力接收结构上的力的量值，还可以用来确定力的角度。例如，本发明的这些和其他实施例可以用于确定力接收结构所遇到的力的量值、平面角度和离面角度。
本发明的这些和其他实施例可以采用一个或多个位于中央的压力传感器室以及一个或多个位于周边的压力传感器室。这些位于中央的压力传感器室可以沿着接触力感测系统的中心轴线定位。在这些系统中，力接收结构可以直接作用于位于中央的压力传感器室。然后，位于中央的压力传感器室可用于确定力接收结构所受力的量值，而位于周边的压力传感器室可用于确定方向信息。
本发明的这些和其他实施例可以采用位于中央的压力传感器室，其中位于中央的压力传感器室围绕或包围一个或多个位于周边的压力传感器室。例如，位于周边的压力传感器室可以是球囊。位于中央的压力传感器室可以是包围或包围其他球囊的球囊。较大的中央球囊可以装满低温液体。它也可以或替代地被用来传送射频或其他能量用于局部加热。
本发明的这些和其他实施例可以为接触力感测系统提供引导功能。例如，接触力感测系统可以向外科医生或操作者提供触觉响应，以允许设备被精确地引导通过身体。该设备可以是手术工具、成像装置或其他装置。该系统可以包括通过导管彼此联接的两个装置。远端或远距端可以包括引导尖端。引导尖端可以以上下、左右的方式被引导，以便将远距端引导到期望的位置。引导尖端可以由多个位于周边的压力传感器室引导。例如，顶部压力传感器室的增加会导致引导尖端向下倾斜。位于周边的压力传感器室中的压力可以由位于导管附近或近端的相应的位于周边的压力传感器室控制。近端压力传感器室中的压力可以由由外科医生或其他操作者操纵的操纵杆或其他控制器来控制。例如，操纵杆位置的改变可以改变近端压力传感器腔室中的压力，该压力传感器腔室可以联接到远端压力传感器腔室或者形成为远端压力传感器腔室的一部分。这可能导致远距压力传感器腔室中的压力变化，从而改变引导尖端的角度。以这种方式，操纵杆位置的改变可以导致引导尖端方向的改变，从而允许导管的远距端被引导至目的地。在本发明的这些和其他实施例中，导向尖端可以保持在适当的位置，因此可以用作力接收结构。一旦到达目的地，这可以允许该设备用作3D力感测系统。
附图说明
现在将通过参考附图的例子来描述本发明，其中:
图1示出了根据本发明实施例的接触力感测系统；
图2示出了根据本发明实施例的能够提供引导信息的接触力感测系统；
图3示出了根据本发明实施例的受引导传感器系统；
图4示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分；
图5示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的另一部分；
图6示出了根据本发明实施例的接触力感测系统接收的力的示例；
图7示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统；
图8示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统；
图9示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统；
图10示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统；
图11示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分；
图12示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分；
图13示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分；
图14示出了根据本发明实施例的用于确定力分配的测量装置；
图15示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统；和
图16示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统。
具体实施方式
本发明的实施例可以提供接触力感测系统，该系统向外科医生提供超过接触量值(contact magnitude)的信息。例如，本发明的实施例可以提供关于接触力感测系统遇到的力的方向信息。或者，本发明的这些和其他实施例也可以替代地提供传递引导信息的接触力感测系统。接触力感测系统的一个示例，可提供如下图所示的方向信息。
图1示出了根据本发明实施例的接触力感测系统。该图与其他包括的图一样，是出于说明的目的而示出的，并且不限制本发明的可能实施例或权利要求。
接触力感测系统100可以包括多个位于周边的压力传感器室110。压力传感器室110可以围绕中心轴线102位于周边。接触力感测系统100还可以包括中央定位的力接收结构130。力接收结构130可以与细胞壁或其他表面直接接触。作用在力接收结构130上的力可以通过力分配结构120分配到压力传感器室110。力分配结构120可以连接到力接收结构130，或者形成为力接收结构130的一部分，或者力分配结构120和力接收结构130可以分开形成。力接收结构130和本文所示的其他力接收结构以及与本发明的其他实施例一致，可以是刚性的或柔性的。例如，这些力接收结构可以是具有聚合物涂层的刚性结构。
力接收结构130显示为球体，但是可以替代为杆，或者它可以包括杆、球体或其他结构。力接收结构130可以包括顶面132，该顶面132的形状适合于遇到细胞壁或其他表面。例如，顶面132可以是光滑的、圆形的或具有其他合适的特征。力分配结构120可以与压力传感器室110接触。压力传感器室110每个都可以填充有流体，并且可以包括压力传感器。流体可以是可压缩或不可压缩的流体。
作用在力接收结构130上的力可以由每个压力传感器室中的压力传感器测量。在该示例中，施加到力接收结构130的力可以通过力分配结构120分配到压力传感器室110。施加到压力传感器室110的力可以作用在压力传感器室110内的流体上。作用在流体上的力可以由各个压力传感器室110中的压力传感器(未示出)来测量
由各个压力传感器测量的压力的组合量值可以提供作用在力接收结构130上的力的量值(magnitude)的指示。由各个压力传感器测量的压力量值之间的差异可以提供作用在力接收结构130上的力的角度的指示。本发明的这些和其他实施例可用于确定力接收结构130所遇到的净力的量值、平面角度和离面角度(off-plane angle)。
同样，本发明的这些和其他实施例可以提供能够提供引导信息的接触力感测系统。下图显示了一个示例。
图2示出了根据本发明实施例的能够提供引导信息的接触力感测系统。接触力感测系统200可包括可在患者体内操作的远距或远端部分202和可由外科医生操作的近端部分204。外科医生可以使用接触力感测系统200将远端部分202引导到特定位置。
当力接收结构230遇到细胞壁或其他结构时，它可以受到力的作用。力接收结构230可以通过力分配结构(未示出)作用，以向压力通道240内的流体施加压力。这些流体可以根据施加到力接收结构230的力的方向接收压缩力或膨胀力。这些流体上的压缩或膨胀力可以产生力，该力可以通过力分配结构(未示出)提供给操纵杆270。这些合力可以驱动操纵杆270，该操纵杆270可以向外科医生提供触觉响应。
类似地，外科医生可以向操纵杆270提供力。该力可以通过力分配系统分配到压力通道240。压力通道240中产生的压力可以通过力分配结构向力接收结构230传递力。这些力可以使得力接收结构230倾斜，以用于引导目的。
这两个动作可以允许外科医生接收触觉响应，该触觉响应指示力接收结构230在远端处接收的力，同时允许外科医生上下左右倾斜力接收结构230以将其引导至期望的位置。接收到的触觉响应和提供的引导可以被放大或减弱。例如，力接收结构230的尺寸和操纵杆270的尺寸可以相对于彼此变化。较大的操纵杆270会需要外科医生或其他操作者进行更多的移动，以将力接收结构230移动一定的量。
本发明的这些和其他实施例可提供可以被引导的其他类型的系统。这些系统可以包括传感器，例如用于测量体内流体的压力传感器、用于提供体内图像的摄像机或其他类型的传感器。下图显示了一个示例。
图3示出了根据本发明实施例的受引导传感器系统(guided-sensor system)。接触力感测系统300可包括可在患者体内操作的远端或远端部分302和可由外科医生操作的近端部分304。在该示例中，外科医生可以向操纵杆370施加力。这些力可以通过力分配系统(未示出)分配到压力通道340。这些力可以在压力通道340中提供流体压力差。这些压力差可以提供能作用在连接到摄像机传感器330的力分配结构上的力。以这种方式，外科医生可以在操纵杆370上提供力，该力可以倾斜或以其他方式引导摄像机传感器330。结果，除了触觉信息之外，外科医生或其他操作者还可以接收视觉信息。这种配置还可以允许摄像机传感器330旋转，即使摄像机传感器330没有其他运动。操纵杆370提供给摄像机传感器330的引导可以被放大或衰减。例如，操纵杆370的尺寸可以变化。较大的操纵杆270会需要外科医生或其他操作者进行更多的移动，以将摄像机传感器330移动一定的量。
图4示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分。接触力感测系统400可以包括力接收结构430。力接收结构430可以沿着接触力感测系统400的中心轴线定位。力接收结构430可以包括球432，该球432可以连接到杆434。接触力感测系统400还可以包括多个位于周边的压力传感器室410。由力接收结构430接收的力可以通过力分配结构420分配到各个压力传感器室410。压力传感器室410可以填充有流体。这种流体可以是可压缩的或不可压缩的。压力传感器室410可以各自包括压力传感器。这些压力传感器可以向对面的且属于导管的计算装置或向包括接触力感测系统400的其他医疗在中提供电信号。
因此，作用在力接收结构430上的力可以通过力分配结构420分配到压力传感器室410。力分配结构420可以增加或减少压力传感器室410中的流体压力。这些压力变化可以由位于压力传感器室410中的压力传感器记录。压力的这些变化可以被相对端的计算装置用来确定作用在力接收结构430上的力的量值和方向信息。根据该信息，可以确定这些力的量值、角度、平面角度和离面角度信息。
图5示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的另一部分。该部分可以包括力接收结构530，其可以包括球532和杆534。力接收结构530可以连接到力分配结构520。力接收结构530和力分配结构520可以围绕中心轴线倾斜，在该示例中由杆540限定该中心轴线。力分配结构520可以通过杆524向压力传感器室410(如图4所示)施加压力。杆524可以包括球形结构522，其可以在力分配结构520和单独的压力传感器室410中的开口中枢转。类似地，杆540可以包括球形端542，该球形端542可以装配在力分配结构520中的开口中，以允许力分配结构520相对于杆540倾斜。
图6示出了根据本发明实施例的接触力感测系统接收的力的示例。在该示例中，力F1、F2和F3可以从压力传感器室中的压力传感器的变化中推断出。这些压力变化可用于确定作用在接触力感测系统上的净力的量值、角度和离面角度。
图7示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统。在该示例中，接触力感测系统700可以容纳在外壳740中，并且可以包括力接收结构730，该力接收结构730可以在使用期间直接碰到细胞壁或其他结构。力接收结构730可以包括通过杆734与力分配结构720的板726连接的球形端732。力分配结构720还可以包括杆724，该杆724可以由板726驱动以作用于压力传感器室710。压力传感器室710，连同这里示出的其他压力传感器室以及符合本发明实施例的其他压力传感器室，可以至少部分地填充有流体，并且可以包含压力传感器712。这些压力传感器室可以至少部分填充有可变形材料，例如弹性橡胶或聚合物。压力传感器712可以通过导线714连接到计算装置。如前所述，杆724可以包括球形端部722，球形端部722可以位于板726的开口中，从而允许板726相对于力感测系统700的中心轴线倾斜。
本发明的这些和其他实施例可以采用中央压力传感器室以及多个位于周边的压力传感器室。这种配置可以有多种配置。下图显示了一个示例。
图8示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统。在该示例中，压力传感器室810可以是可以填充有流体或弹性或可变形材料的球囊。压力传感器室810可以包括压力传感器812，其可以通过导线814连接到远距计算装置。压力传感器室810可以封装在中央压力传感器室830中。电极816可用于测量该接触力感测系统遇到的组织的电信号。电极816也可以或替代地用于向这些组织施加电流、电压或电流和电压。电极816可以联接到导线(未示出)，该导线将这些信号传送到该接触力感测系统的远端。
这种配置可以允许中央压力传感器室830测量接触力感测系统800上的力的量值，而位于周边的各个压力传感器室810提供方向信息。这种配置还可以允许中央压力传感器室830由能够传导射频信号的材料形成，以便在消融和其他过程中加热。中央压力传感器室830可以替代地或也可以被填充有低温液体，用于在这些和其他过程中使用。
图9示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统。在该示例中，接触力感测系统900可以包括位于中央的压力传感器室940以及多个位于周边的压力传感器室910。中央和周边压力传感器室可以各自包括压力传感器(未示出)，该压力传感器可以通过导线914连接到计算机装置。
力可以由力接收结构930接收。这些力可以通过力分配结构920分配到位于周边的压力传感器室910和位于中央的压力传感器室940。沿着接触力感测系统900的中心轴线的垂直力补偿可以直接作用在位于中央的压力传感器室940上。该力可以向位于中央的压力传感器室940中的流体施加压缩力。该压缩力可以由压力传感器测量，并用于确定力接收结构930接收的力的量值。侧向作用在力接收结构930上的侧向力分量可以将力分配结构920推入一个或多个位于周边的压力传感器室910中。这又可以增加或减少压力传感器室910中的流体上的力，这可以导致由它们各自的压力传感器测量的压力差。然后，远距计算装置可以使用该信息来确定力接收结构930接收的力的方向信息。
图10示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统。在该示例中，接触力感测系统1000可以包括力接收结构1030，该力接收结构1030可以连接到力分配结构1020。力分配结构1020可以包括杯形伺服器(cupped service)1022，该杯形伺服器1022可以邻近用作位于周边的压力传感器室1010和位于中央的压力传感器室1040的球囊。位于周边的压力传感器室1010和位于中央的压力传感器室1040可以包括压力传感器1012，压力传感器1012可以通过导线1014与计算装置通信。
这些不同压力传感器腔室中的流体可以是可压缩的或不可压缩的。例如，它们可以是水、椰子汁、橄榄油或其他流体或这些或其他流体的组合。它们可以完全充满这些流体，也可以包含一个或多个气囊。下图显示了示例。
图11示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分。该示例包括联接到力分配结构1120的力接收结构1130。在力接收结构1130处接收的力可以通过力分配结构1120作用在压力传感器室1110上。压力传感器室1110可以包括压力传感器1112，其可以通过导线1114与远距计算装置通信。压力传感器室1110可以填充有流体1116。流体可以包括一个或多个气囊1118。压力传感器室1110和力分配结构1120的一部分可以位于壳体1150中。在该示例中，使用一个或多个气囊1118和可选地使用可能的流体可以防止在使用过程中对压力传感器1112的薄膜造成损坏。
图12示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分。该示例包括联接到力分配结构1220的力接收结构1230。在力接收结构1230处接收的力可以通过力分配结构1220作用在压力传感器室1210上。压力传感器室1210可以包括压力传感器1212，其可以通过导线1214与远距计算装置通信。压力传感器室1210可以填充有流体1216。流体可以包括一个或多个气囊1218。压力传感器室1210和力分配结构1220的一部分可以位于壳体1250中。在该示例中，使用一个或多个气囊1218和可选地使用可能的流体可以防止在使用过程中对压力传感器1212的薄膜造成损坏。
在本发明的这些和其他实施例中，可以使用其他可压缩材料，例如橡胶或弹性体。下图显示了一个示例。
图13示出了根据本发明实施例的接触力感测系统的一部分。该示例包括力接收结构1330，其可以通过力分配结构1320向可压缩材料1310施加力。压力传感器1312可以位于可压缩材料1310中，并且可以通过导线1314与远距计算装置通信。
这些和类似的原理可以用于其他类型的力感测结构。例如，本发明的这些和其他实施例可以提供一种能够确定力分配的装置。下图显示了一个示例。
图14示出了根据本发明实施例的用于确定力分配的测量设备。测量装置1400可以包括容纳在壳体1420中的多个压力传感器室1410。作用在壳体1420上的力可以依次作用在压力传感器室1410上。压力传感器室1410可以包括压力传感器1412，其可以通过导线1414与远距计算装置通信。压力传感器室1410可以在一个或多个维度上排列，以确定作用在壳体1420上的力分配。
图15示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统。接触力感测系统1500可以包括支撑多个压力传感器室1510的球囊或其他结构1530。压力传感器室1510可以附接到结构1530的表面。压力传感器室1510可以各自包括相应的压力传感器1512。压力传感器1512可以通过导线和电极1514与远距计算装置通信。结构1530可以由杆1532支撑。
在本发明的该实施例中，压力传感器室1510可以附接到结构1530。在本发明的这些和其他实施例中，压力传感器室1510中的一些或全部可以通过在结构上附接柔性层来形成。下图显示了一个示例。
图16示出了根据本发明实施例的另一种接触力感测系统。接触力感测系统1600可以包括支撑多个压力传感器室1610的结构1630。压力传感器室1610可以通过在结构1630的一部分表面上放置柔性层1618来形成。压力传感器室1610可以包括压力传感器1612，其可以通过导线和电极1614与远距计算装置通信。

Claims (10)

1.一种力测量系统，包括:
中心轴线(102)；
围绕中心轴线(102)径向放置的三个或更多压力传感器室(110，410，710，810，910，1010，1110，1210，1510，1610)，每个压力传感器室包括容纳在所述室中的流体(1116，1216)和定位成感测流体(1116，1216)上的压力的压力传感器(712，812，1012，1112，1212，1312，1512，1112)；和
与中心轴线(102)成一直线的中央构件(434，534，734，830，920，1020)，中央构件(434，534，734，830，920，1020)能够在至少一个方向上偏转。
2.根据权利要求1所述的力测量系统，其中，所述中央构件(434，534，734，830，920，1020)能围绕中心点偏转，所述中心点与中心轴线(102)成一直线，并且其中，当所述中央构件(434，534，734，830，920，1020)偏转时，所述中央构件(434，534，734，830，920，1020)在所述三个或更多压力传感器室(110，410，710，810，910，1010，1110，1210，1510，1610)中的至少一个上施加力。
3.根据权利要求1所述的力测量系统，其中所述压力传感器腔室(810)是周边球囊(810)，并且所述中央构件是中央球囊(830)，其中所述周边球囊(810)位于所述中央球囊(830)中。
4.根据权利要求1所述的力测量系统，其中，所述三个或更多压力传感器腔室(910)各自包括周边球囊(910)，并且所述中央构件包括中央球囊(940)和杆(920)，所述杆(920)被配置为被偏转，其中，当所述杆(920)被横向偏转时，所述杆(910)在所述周边球囊(910)中的至少一个上施加力，并且当所述杆(910)沿着所述中心轴线(102)偏转时，所述杆(910)在所述中央球囊(940)上施加力。
5.根据权利要求1所述的力测量系统，其中，所述力测量系统位于导管或鼻胃管的远端。
6.一种力测量系统，包括:
围绕力测量系统的中心轴线(102)径向放置的三个或更多周边压力传感器室(110，410，710，810，910，1010，1110，1210，1510，1610),每个周边压力传感器室(110，410，710，810，910，1010，1110，1210，1510，1610)包括容纳在所述室中的流体(1116，1216)和定位成感测所述室中的流体(1116，1216)上的压力的压力传感器(1112,1212,1312,1512,1612)；和
与中心轴线(102)成一直线的中央压力传感器室(830，940，1040)，该中央压力传感器室(830，940，1040)包括容纳在所述室中的流体(1116，1216)和定位成感测所述室中的流体(1116，1216)上的压力的压力传感器(1112，1212，1312，1512，1612)。
7.根据权利要求6所述的力测量系统，其中所述周边压力传感器室(810)在所述中央压力传感器室(830)内部。
8.根据权利要求6所述的力测量系统，其中所述周边压力传感器室(910)位于所述力测量系统的前部和所述中央压力传感器室(940)之间。
9.根据权利要求6所述的力测量系统，还包括杆(920，1020)，所述杆(920，1020)被配置为被偏转，其中当所述杆(920，1020)被横向偏转时，所述杆(920，1020)在所述周边压力传感器室(910，1010)中的至少一个上施加力，并且当所述杆(920，1020)沿着所述中心轴线(102)偏转时，所述杆(920，1010)在中央压力传感器室(940,1040)上施加力。
10.根据权利要求6所述的力测量系统，其中，所述三个或更多周边压力传感器室(810，910，1010)每个都包括球囊(810，910，1010)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113599274A (zh) * 2021-09-13 2021-11-05 郑州大学第一附属医院 一种食管癌用的营养液输送装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113063537B (zh) * 2021-03-17 2022-09-09 重庆大学 多维力传感器恒温系统及其控制算法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090306539A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Gentera Devices, Llc Pressure sensing catheter
US20100094163A1 (en) * 2007-03-07 2010-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Medical apparatus with a sensor for detecting a force
KR20110106551A (ko) * 2010-03-23 2011-09-29 포테닛 주식회사 3축 방향 힘 측정장치
CN102327118A (zh) * 2010-06-30 2012-01-25 韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司 用于多臂导管的压力感测
CN102573617A (zh) * 2009-07-29 2012-07-11 梅奥医学教育和研究基金会 用于评估体腔压力的系统、设备和方法
US20130190730A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Vascomed Gmbh Catheter and catheter system
US20130274712A1 (en) * 2011-11-02 2013-10-17 Stuart O. Schecter Haptic system for balloon tipped catheter interventions
CN107847196A (zh) * 2015-05-12 2018-03-27 因库博实验室有限责任公司 用于测量泌尿道压力的装置、系统和方法
WO2018150314A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 St. Jude Medical International Holding S.À R.L Catheter tip force sensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL116699A (en) 1996-01-08 2001-09-13 Biosense Ltd Method of building a heart map
JP4387691B2 (ja) * 2003-04-28 2009-12-16 株式会社ワコー 力検出装置
US8048063B2 (en) 2006-06-09 2011-11-01 Endosense Sa Catheter having tri-axial force sensor
US10383543B2 (en) 2015-11-11 2019-08-20 Biosense Webster (Israel) Ltd. Symmetric short contact force sensor with four coils

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100094163A1 (en) * 2007-03-07 2010-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Medical apparatus with a sensor for detecting a force
US20090306539A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Gentera Devices, Llc Pressure sensing catheter
CN102573617A (zh) * 2009-07-29 2012-07-11 梅奥医学教育和研究基金会 用于评估体腔压力的系统、设备和方法
KR20110106551A (ko) * 2010-03-23 2011-09-29 포테닛 주식회사 3축 방향 힘 측정장치
CN102327118A (zh) * 2010-06-30 2012-01-25 韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司 用于多臂导管的压力感测
US20130274712A1 (en) * 2011-11-02 2013-10-17 Stuart O. Schecter Haptic system for balloon tipped catheter interventions
US20130190730A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Vascomed Gmbh Catheter and catheter system
CN107847196A (zh) * 2015-05-12 2018-03-27 因库博实验室有限责任公司 用于测量泌尿道压力的装置、系统和方法
WO2018150314A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 St. Jude Medical International Holding S.À R.L Catheter tip force sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113599274A (zh) * 2021-09-13 2021-11-05 郑州大学第一附属医院 一种食管癌用的营养液输送装置
CN113599274B (zh) * 2021-09-13 2023-11-03 郑州大学第一附属医院 一种食管癌用的营养液输送装置

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