CN111839442B - 一种光纤光栅传感器及输尿管软镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤光栅传感器及输尿管软镜，所述光纤光栅传感器包括：弹性壳体、传感头、第一安装件、第二安装件、用于测量轴向力的第一光栅及用于测量横向力的第二光栅；所述传感头安装在弹性壳体的一端，所述第一安装件和第二安装件均安装在弹性壳体内，所述第二安装件位于第一安装件和传感头之间，所述第一光栅的两端分别安装在传感头和第一安装件上，所述第一光栅从第二安装件穿过，所述第二光栅的两端分别安装在第一安装件和第二安装件上。该光纤光栅传感器可精确探测输尿管软镜末端的作用力，降低手术风险。
Description
技术领域
本发明涉及泌尿疾病领域，具体而言，涉及一种光纤光栅传感器及输尿管软镜。
背景技术
在泌尿外科领域，输尿管软镜手术具有较高的应用价值。输尿管软镜被插入患者的尿道，从尿道往上进入到膀胱，再到输尿管，然后沿着输尿管的自然弯曲，最后进入肾盂，先观察肾盂再由上至下观察各组肾盏。在此过程中，软镜末端会触碰到人体组织，如果手术者操纵软镜的力过大将造成人体组织损伤甚至穿孔。目前，该手术缺乏触觉的参与，不能获取软镜末端与组织之间的相互作用力，给手术带来了风险。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种光纤光栅传感器，该光纤光栅传感器可精确探测输尿管软镜末端的作用力，降低手术风险。
本发明的光纤光栅传感器，包括：弹性壳体、传感头、第一安装件、第二安装件、用于测量轴向力的第一光栅及用于测量横向力的第二光栅；所述传感头安装在弹性壳体的一端，所述第一安装件和第二安装件均安装在弹性壳体内，所述第二安装件位于第一安装件和传感头之间，所述第一光栅的两端分别安装在传感头和第一安装件上，所述第一光栅从第二安装件穿过，所述第二光栅的两端分别安装在第一安装件和第二安装件上。
进一步地，所述第二光栅有三个，三个第二光栅环绕第一光栅分布，所述第一光栅和第二光栅平行。
进一步地，所述光纤光栅传感器还包括安装柄，所述第一安装件安装在弹性壳体的远离传感头的端部，所述安装柄的一端安装在第一安装件上，所述安装柄的另一端在弹性壳体外。
进一步地，所述弹性壳体成圆筒形，所述第一安装件和第二安装件均为形状与弹性壳体适配的圆柱形，所述传感头包括半球形传感部和圆柱插接部，所述圆柱插接部插入弹性壳体的一端并与弹性壳体相配合。
进一步地，所述弹性壳体上设有多个长孔，所述多个长孔位于第二安装件的右侧，各长孔沿弹性壳体的周向延伸，多个长孔之间相互间隔错开。
进一步地，所述第一安装件设有一个第一中心通孔和三个环绕第一中心通孔的第一边通孔，所述第二安装件设有一个第二中心通孔和三个环绕第二中心通孔的第二边通孔，所述圆柱插接部设有第三中心孔，所述第一光栅的两端分别插入第一中心通孔和第三中心孔，所述第一光栅从第二中心通孔穿过，各第二光栅的两端分别插入一个第一边通孔和一个第二边通孔。
进一步地，所述安装柄包括一个中心圆管和三个环绕中心圆管的边圆管，所述中心圆管的一端插入第一中心通孔，所述第一光栅的一端插入中心圆管内，所述三个边圆管的一端分别插入三个第一边通孔，所述三个第二光栅的一端分别插入三个边圆管内。
进一步地，所述第一光栅和第二光栅均为布拉格光栅。
本发明还提供一种输尿管软镜，所述输尿管软镜包括上述的光纤光栅传感器。
有益效果：
本发明的光纤光栅传感器，设有第一光栅和第二光栅，第一光栅可测量传感头受到的轴向力，第二光栅可测量传感头受到的横向力，由于光栅对力的感应很灵敏，因此当该光纤光栅传感器安装在输尿管软镜末端时，可精确探测输尿管软镜末端的作用力，避免人体组织损伤，降低输尿管手术的风险。
另外，通过设置三个第二光栅，可对各个方向的横向力将进行探测，进一步提高该光纤光栅传感器的探测精度。通过在弹性壳体上设置多个长孔，可增大该光纤光栅传感器的轴向灵敏度，进一步提高探测精度。
附图说明
图1是本发明一个实施例的光纤光栅传感器的示意图；
图2是本发明一个实施例的光纤光栅传感器的内部示意图(为了方便显示，隐藏了弹性壳体)；
图3是本发明一个实施例中传感头的示意图；
图4是本发明一个实施例中弹性壳体的示意图；
图5是本发明一个实施例中安装柄和第一安装件的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的单元或具有相同或类似功能的单元。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或单元必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，术语“安装”、“设置”、“连接”等应作广义的理解，可以是直接的安装、设置或连接，也可以是间接的安装、设置或连接。
下面参考图1至图5描述本发明实施例的光纤光栅传感器。所述光纤光栅传感器包括：弹性壳体10、传感头20、第一安装件30、第二安装件40、用于测量轴向力的第一光栅50及用于测量横向力的第二光栅60。所述传感头20安装在弹性壳体10的一端，所述第一安装件30和第二安装件40均安装在弹性壳体10内，所述第二安装件40位于第一安装件30和传感头20之间，所述第一光栅50的两端分别安装在传感头20和第一安装件30上，所述第一光栅50从第二安装件40穿过，所述第二光栅60的两端分别安装在第一安装件30和第二安装件40上。
在一个具体实施例中，第二光栅60有三个，三个第二光栅60环绕第一光栅50分布，所述第一光栅50和第二光栅60平行，即三个第二光栅60也相互平行。本发明实施例中，横向力是指与轴向力的方向垂直的力，因此横向力本身也包括多个方向的力，通过设置三个第二光栅，可对各个方向的横向力将进行探测，提高该光纤光栅传感器的探测精度。
在一个具体实施例中，所述光纤光栅传感器还包括安装柄70，所述第一安装件30安装在弹性壳体10的远离传感头20的端部，所述安装柄70的一端安装在第一安装件30上，所述安装柄70的另一端在弹性壳体10外，即安装柄70和第二光栅60分别位于第一安装件30的两侧。安装柄70的作用是将所述光纤光栅传感器安装到输尿管软镜末端，即通过安装柄70将所述光纤光栅传感器安装到输尿管软镜末端。
在一个具体实施例中，所述弹性壳体10成圆筒形，所述第一安装件30和第二安装件40为形状与弹性壳体10适配的圆柱形，所述传感头20包括半球形传感部21和圆柱插接部22，所述圆柱插接部22插入弹性壳体10的一端并与弹性壳体10相配合。
本发明实施例中，横向力是指与轴向力的方向垂直的力，也可以将横向力称为径向力。
在一个具体实施例中，所述弹性壳体10上设有多个长孔11，所述多个长孔11位于第二安装件40的右侧，各长孔11沿弹性壳体10的周向延伸，多个长孔11之间相互间隔错开，各长孔11之间互不连通。通过设置多个长孔11，在弹性壳体10上形成镂空结构，以增强该光纤光栅传感器的轴向灵敏度，进一步提高探测精度。
在一个具体实施例中，所述第一安装件30设有一个第一中心通孔和三个环绕第一中心通孔的第一边通孔，所述第二安装件40设有一个第二中心通孔和三个环绕第二中心通孔的第二边通孔，所述圆柱插接部22设有第三中心孔23，所述第一光栅50的两端分别插入第一中心通孔和第三中心孔23，所述第一光栅50从第二中心通孔穿过，各第二光栅60的两端分别插入一个第一边通孔和一个第二边通孔。具体地，安装柄70包括一个中心圆管71和三个环绕中心圆管71的边圆管72，所述中心圆管71的一端插入第一中心通孔，第一光栅50的一端插入中心圆管71内，即第一光栅50的位于第一中心通孔内的端部插入中心圆管71内，所述三个边圆管72的一端分别插入三个第一边通孔，三个第二光栅60的一端分别插入三个边圆管72内，即三个第二光栅60的位于第一边通孔内的端部分别插入三个边圆管72内。中心圆管71和边圆管72通过高温熔接在一起。
在一个具体实施例中，所述第一光栅50和第二光栅60均为布拉格光栅，具体地，第一光栅50为裸光栅，裸光栅是指光栅部位没有涂覆层的光栅，其灵敏度高于带涂覆层的光栅。
本发明实施例中，弹性壳体10、传感头20、第一安装件30、第二安装件40及安装柄70均采用镍钛合金制作，各零件之间的安装固定可采用高温熔接或者采用医疗胶粘剂进行粘合。
本发明实施例的输尿管软镜，包括所述光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器安装在输尿管软镜末端。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种光纤光栅传感器，其特征在于，包括：弹性壳体、传感头、第一安装件、第二安装件、用于测量轴向力的第一光栅及用于测量横向力的第二光栅；所述第一光栅和第二光栅均为布拉格光栅；
所述弹性壳体上设有多个长孔，所述多个长孔位于第二安装件的右侧，各长孔沿弹性壳体的周向延伸，多个长孔之间相互间隔错开；
所述传感头安装在弹性壳体的一端，所述第一安装件和第二安装件均安装在弹性壳体内，所述第二安装件位于第一安装件和传感头之间，所述第一光栅的两端分别安装在传感头和第一安装件上，所述第一光栅从第二安装件穿过，所述第二光栅的两端分别安装在第一安装件和第二安装件上；所述传感头包括圆柱插接部；
所述第一安装件设有一个第一中心通孔和三个环绕第一中心通孔的第一边通孔，所述第二安装件设有一个第二中心通孔和三个环绕第二中心通孔的第二边通孔，所述圆柱插接部设有第三中心孔，所述第一光栅的两端分别插入第一中心通孔和第三中心孔，所述第一光栅从第二中心通孔穿过，各第二光栅的两端分别插入一个第一边通孔和一个第二边通孔。
2.如权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述第二光栅有三个，三个第二光栅环绕第一光栅分布，所述第一光栅和第二光栅平行。
3.如权利要求2所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述光纤光栅传感器还包括安装柄，所述第一安装件安装在弹性壳体的远离传感头的端部，所述安装柄的一端安装在第一安装件上，所述安装柄的另一端在弹性壳体外。
4.如权利要求3所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述弹性壳体成圆筒形，所述第一安装件和第二安装件均为形状与弹性壳体适配的圆柱形，所述传感头还包括半球形传感部，所述圆柱插接部插入弹性壳体的一端并与弹性壳体相配合。
5.如权利要求3所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述安装柄包括一个中心圆管和三个环绕中心圆管的边圆管，所述中心圆管的一端插入第一中心通孔，所述第一光栅的一端插入中心圆管内，所述三个边圆管的一端分别插入三个第一边通孔，所述三个第二光栅的一端分别插入三个边圆管内。
6.一种输尿管软镜，其特征在于，所述输尿管软镜包括权利要求1-5中任一项所述的光纤光栅传感器。
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