CN112957549A - 压力传感器及引流组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种压力传感器及引流组件。该压力传感器用于生物体的体腔内压力检测，压力传感器包括：基底，基底能够弯曲变形；封装层，封装层能够弯曲变形，封装层与基底重叠布置，并且与基底之间形成空腔，封装层与基底使空腔始终相对于外部密封；以及信号感测层，信号感测层与封装层固定连接，使得信号感测层能够随着封装层向空腔凹陷，信号感测层包括形成单一回路的应变栅，应变栅包括彼此相连的放射状栅部、环状栅部以及位于回路末端的焊盘。该压力传感器成本较低，具有较好的测量重复性、较高的测量灵敏度，并且能够充分贴附于引流管。

Description

压力传感器及引流组件

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地涉及一种压力传感器及引流组件。

背景技术

人体体腔压力增高是临床常见病理症状，如由颅脑损伤、脑肿瘤、脑出血、脑积水等引起的颅内压增高。对于较为严重的疾病，需要打开患者体腔进行手术以消除患者的病痛，患者需要在术后插入引流管以排出体腔内的积液，并观察患者的恢复情况。体腔压力情况是评价患者恢复情况的重要依据，对于医生对患者情况的判断非常重要。

现有的引流管不具有感知体腔压力的功能，需额外配置应变片来测量体腔压力。但是现有的应变片测量敏感度较低，并且不能很好地与引流管相贴附，使用十分不便。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本发明。本发明的目的在于提供一种压力传感器及引流组件，该压力传感器成本较低，具有较好的测量重复性、较高的测量灵敏度，并且能够充分贴附于引流管。

本发明提供了一种压力传感器，所述压力传感器用于生物体的体腔内压力检测，所述压力传感器包括：

基底，所述基底能够弯曲变形；

封装层，所述封装层能够弯曲变形，所述封装层与所述基底重叠布置，并且与所述基底之间形成空腔，所述封装层与所述基底使所述空腔始终相对于外部密封；以及

信号感测层，所述信号感测层与所述封装层固定连接，使得所述信号感测层能够随着所述封装层向所述空腔凹陷，所述信号感测层包括形成单一回路的应变栅，所述应变栅包括彼此相连的放射状栅部、环状栅部以及位于回路末端的焊盘。

优选地，所述环状栅部整体呈圆环形并且包括两个半圆环栅部，通过电阻丝沿着所述环状栅部的周向往复延伸形成所述半圆环栅部，所述两个半圆环栅部在所述环状栅部中心处彼此相连。

优选地，以所述环状栅部为中心，所述放射状栅部大致沿着所述环状栅部的径向朝向四周放射状延伸，通过所述电阻丝沿着所述径向往复延伸形成所述放射状栅部。

优选地，所述信号感测层设置于所述封装层朝向所述空腔一侧的表面或设置于所述封装层的内部。

优选地，所述基底的厚度为h1，满足10μm≤h1≤2000μm，所述封装层的厚度为h2，满足1μm≤h2≤500μm，所述压力传感器的厚度为h，满足0.1mm≤h≤2mm。

优选地，所述应变栅的初始阻值为R，满足50Ω≤R≤50000Ω，所述应变栅的厚度为h3，满足5nm≤h3≤5000nm。

优选地，所述基底由硅胶制成，所述封装层由聚酰亚胺制成，所述应变栅由金或铜制成。

本发明还提供了一种引流组件，所述引流组件包括引流管和以上技术方案中任意一项技术方案所述的压力传感器，所述引流管用于从所述生物体的体腔内引液，所述压力传感器安装在所述引流管的管壁上。

优选地，所述引流组件包括多个所述压力传感器，多个所述压力传感器沿着所述引流管的长度方向和/或周向间隔开地分布。

优选地，所述基底贴附于所述引流管的外壁面。

采用上述技术方案，压力传感器由基底、封装层以及信号感测层层叠布置而成，结构简单，使得压力传感器的成本较低。压力传感器通过应变栅的应变效应将压力信号转变为电信号，相同条件下多次测量结果一致程度高，使得压力传感器具有较好的测量重复性。封装层与基底形成的空腔为信号感测层提供了较大的变形空间，放射状栅部和环状栅部使得应变栅能够在周向和径向发生变形，并且使应变栅具有较高的栅密度，从而使得压力传感器具有较高的测量灵敏度。此外，基底和封装层能够弯曲变形，使得压力传感器能够充分贴附于引流管。

附图说明

图1A示出了根据本发明的一实施方式的压力传感器的剖视图。

图1B示出了图1A中的压力传感器承受压力时的剖视图。

图2示出了图1A中的压力传感器的应变栅的示意图。

图3示出了图1A中的压力传感器的应变栅的局部示意图。

附图标记说明

1基底，2封装层，3空腔，

4信号感测层，41应变栅，411放射状栅部，412环状栅部，413焊盘。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

在本发明中，如无特殊说明，“柔性”是指物体能够在受力之后易于发生变形。“弹性”是指物体在受力之后发生变形，并且失去受力之后自身能够恢复原来的形状。“变形”是指物体的形状发生改变，其变形形式还可以是拉伸变形、压缩变形、剪切变形、扭转变形中的一种或多种。

如图1A和图1B所示，本发明的一实施方式提供一种压力传感器，其包括基底1、封装层2、空腔3以及信号感测层4。

基底1由硅胶制成，封装层2由聚酰亚胺制成，基底1和封装层2能够弯曲变形。封装层2与基底1在厚度方向上重叠布置，并且与基底1之间形成空腔3。封装层2粘接于基底1，并且使空腔3始终相对于外部密封。基底1的厚度h1满足10μm≤h1≤2000μm，封装层2的厚度h2满足1μm≤h2≤500μm，压力传感器的厚度h满足0.1mm≤h≤2mm。信号感测层4包括形成单一回路的应变栅41，应变栅41由金制成并且通过蒸镀的方式生长于封装层2朝向空腔3一侧的表面，应变栅41的初始阻值R满足50Ω≤R≤50000Ω，应变栅41的厚度h3满足5nm≤h3≤5000nm。

例如由生物体的体腔内的积液产生的外加载荷作用于该压力传感器时，封装层2在压力的作用下向空腔3一侧凹陷，并将力传导到下层的信号感测层4，信号感测层4上的应变栅41随同封装层2发生变形。应变栅41的栅状结构被拉伸，在应变效应的作用下应变栅41的电阻值发生改变，从而利用该电阻值发生改变的情况将压力信号转变为电信号。

压力传感器由基底1、封装层2以及信号感测层4层叠布置而成，结构简单，使得压力传感器的成本较低。压力传感器通过应变栅41的应变效应将压力信号转变为电信号，相同条件下多次测量结果一致程度高，使得压力传感器具有较好的测量重复性。封装层2与基底1之间的空腔3为信号感测层4提供了较大的变形空间，使得压力传感器具有较高的测量灵敏度。此外，基底1和封装层2能够弯曲变形，使得压力传感器能够充分贴附于用于附着该压力传感器的壁面，例如引流管的管壁。

可以理解，基底1至少是柔性的，也可以是弹性的，封装层2是弹性的，基底1不限于由硅胶制成，封装层2也不限于由聚酰亚胺制成，例如基底1和封装层2为防水的高分子膜。可以理解，应变栅41不限于由金制成，其可以由任何一种具有应变效应的材料制成，例如由铜制成。可以理解，应变栅41不限于通过蒸镀的方式与封装层2固定连接，其也可以通过粘接的方式与封装层2固定连接。可以理解，应变栅41也不限于设置于封装层2的表面，应变栅41也可以设置于封装层2的内部。

如图2和图3所示，应变栅41包括彼此相连的放射状栅部411和环状栅部412，环状栅部412整体呈圆环形并且包括两个半圆环栅部，通过电阻丝沿着环状栅部412的周向往复延伸形成半圆环栅部，两个半圆环栅部在环状栅部412中心处彼此相连。以环状栅部412为中心，放射状栅部411大致沿着环状栅部412的径向朝向四周放射状延伸，通过电阻丝沿着径向往复延伸形成放射状栅部411。放射状栅部411的回路末端具有一对焊盘413。

放射状栅部411和环状栅部412使得应变栅41能够在周向和径向发生变形，并且使应变栅41具有较高的栅密度，从而使得压力传感器具有较高的测量灵敏度。

可以理解，放射状栅部411不限于以环状栅部412为中心朝向四周放射状延伸，环状栅部412和放射状栅部411可以有多种布置方式。可以理解，应变栅41的电阻丝不限于往复延伸形成回路。

压力传感器可以贴附于引流管的外壁面构成引流组件，并且随同引流管伸入人体体腔，腔内积液对压力传感器施加压力，从而测量出体腔内的压力。

可以理解，引流组件可以包括多个压力传感器，多个压力传感器可以沿着引流管的长度方向和/或周向间隔开地分布，测量时可以选取多个压力传感器的测量值通过预定的算法计算出体腔内的压力，如选取多个压力传感器的测量值加权之后求均值。可以理解，压力传感器不限于贴附于引流管的外壁面，压力传感器也可以贴附于引流管的内壁面，当压力传感器贴附于引流管的内壁面时，压力传感器不限于随同引流管伸入人体体腔进行测量，压力传感器也可以位于人体体腔的外部。可以理解，压力传感器可以不直接贴附于引流管的壁面，其也可以间接地与引流管相对固定地连接。可以理解，贴附有压力传感器的引流管不限于应用于人体，其也可以用于动物。

本发明具有以下优点：

(i)压力传感器由基底1、封装层2以及信号感测层4层叠布置而成，结构简单，使得压力传感器的成本较低。

(ii)压力传感器通过应变栅41的应变效应将压力信号转变为电信号，相同条件下多次测量结果一致程度高，使得压力传感器具有较好的测量重复性。

(iii)空腔3为信号感测层4提供了较大的变形空间，使得压力传感器具有较高的测量灵敏度。

(iv)基底1和封装层2能够弯曲变形，使得压力传感器能够充分贴附于引流管。

(v)放射状栅部411和环状栅部412使得应变栅41能够在周向和径向发生变形，并且使应变栅41具有较高的栅密度，从而使得压力传感器具有较高的测量灵敏度。

应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本发明。本领域技术人员可以在本发明的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种压力传感器，其特征在于，所述压力传感器用于生物体的体腔内压力检测，所述压力传感器包括：

基底(1)，所述基底(1)能够弯曲变形；

封装层(2)，所述封装层(2)能够弯曲变形，所述封装层(2)与所述基底(1)重叠布置，并且与所述基底(1)之间形成空腔(3)，所述封装层(2)与所述基底(1)使所述空腔(3)始终相对于外部密封；以及

信号感测层(4)，所述信号感测层(4)与所述封装层(2)固定连接，使得所述信号感测层(4)能够随着所述封装层(2)向所述空腔(3)凹陷，所述信号感测层(4)包括形成单一回路的应变栅(41)，所述应变栅(41)包括彼此相连的放射状栅部(411)、环状栅部(412)以及位于回路末端的焊盘(413)。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

所述环状栅部(412)整体呈圆环形并且包括两个半圆环栅部，通过电阻丝沿着所述环状栅部(412)的周向往复延伸形成所述半圆环栅部，所述两个半圆环栅部在所述环状栅部(412)中心处彼此相连。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，

以所述环状栅部(412)为中心，所述放射状栅部(411)大致沿着所述环状栅部(412)的径向朝向四周放射状延伸，通过所述电阻丝沿着所述径向往复延伸形成所述放射状栅部(411)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述信号感测层(4)设置于所述封装层(2)朝向所述空腔(3)一侧的表面或设置于所述封装层(2)的内部。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述基底(1)的厚度为h1，满足10μm≤h1≤2000μm，所述封装层(2)的厚度为h2，满足1μm≤h2≤500μm，所述压力传感器的厚度为h，满足0.1mm≤h≤2mm。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述应变栅(41)的初始阻值为R，满足50Ω≤R≤50000Ω，所述应变栅(41)的厚度为h3，满足5nm≤h3≤5000nm。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述基底(1)由硅胶制成，所述封装层(2)由聚酰亚胺制成，所述应变栅(41)由金或铜制成。

8.一种引流组件，其特征在于，

所述引流组件包括引流管和权利要求1至7中任一项所述的压力传感器，所述引流管用于从所述生物体的体腔内引液，所述压力传感器安装在所述引流管的管壁上。

9.根据权利要求8所述的引流组件，其特征在于，

所述引流组件包括多个所述压力传感器，多个所述压力传感器沿着所述引流管的长度方向和/或周向间隔开地分布。

10.根据权利要求8或9所述的引流组件，其特征在于，

所述基底(1)贴附于所述引流管的外壁面。

Images