CN116350202A - 一种颅内压探头及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种颅内压探头及其制作方法，所述颅内压探头包括壳体，所述壳体上安装有半球头和导管；所述壳体内部固定有金属垫片，所述金属垫片上固定有压力传感器芯片；所述壳体上设有压力感应窗口，所述压力传感器芯片位于所述压力感应窗口下方；所述压力传感器芯片与壳体之间通过硅胶固定；并且所述压力传感器芯片与壳体内壁不接触；所述导管内设有导线，导线与压力传感器芯片焊接。避免在探头内部设计气道，降低生产工艺的难度，内部采用体积较大的实心金属垫片降低热传热导致的热形变对压力传感芯片造成的影响，大大提高传感器芯片的精确度和稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及一种颅内压探头及其制作方法，属于医疗器械领域。
背景技术
颅内压监护应用于临床的开颅手术和术后颅内压的监测，具有很重要的临床意义，颅内压探头是实现这一功能型目标的重要附件，目前颅内压传感器结构大多采用两中传感器：一种是表压传感器芯片，这种的芯片要求内部要有与之联通的气道，否则无法实现大气压的校准标定，其生产工艺复杂；另一种是绝压传感器，监测精度，受环境影响因素较大。
目前本领域内绝压传感器客观存在的技术问题是：1.现有技术中探头的结构设计在精度和稳定性上仍容易受环境影响，比如：颅内压探头在使用时容易受到光照强度和温度的影响，在植入颅内过程中温度会升高，光照强度减弱，这会造成在常温下的调零存在偏差，进而影响测量精度；探头外界温度的变化会导致探头内部不同材料之间的受热膨胀，由于材料的受热膨胀系数不同，进而影响测量的稳定性。2.封装过程技术难度大。比如：封装应力难以消除且应力分布不均匀，释压后应力难以被快速释放等，导致探头封装后的效果不理想。主要体现在静置调零的零点漂移大，稳定不下来，施压或释压后的响应速度慢，响应时间长等缺点。但是传感器的精度和稳定性是实现探头的必要参数，往往环境因素复杂和封装工艺技术难度大对传感器的测量精度和稳定性造成巨大挑战，基于上述原因本领域技术人员往往存在一定技术上的偏见，导致新型的颅内压探头研发中容易忽视了对绝压传感器的改进研究。
发明内容
本发明提供一种颅内压探头，所用压力传感芯片为绝对压力传感器芯片，对绝对压力传感芯片而言，合理有效的颅内压探头结构设计、合适的封装用胶及合理的封装工艺对探头性能的提升起着至关重要的作用，本申请的技术方案摒弃传统的表压传感而采用绝压传感的方式，旨在降低加工工艺的难度，同时降低因表压传感方式结构设计上带来的临床风险，因为颅内压探头要求体积微小，若在内部架设空气通道，需要做更加精细的结构，传统的加工工艺很难实现，另外由于颅内压探头的作用环境是颅内脑脊液介质，存在15mmHg以上高压的可能情况，若架设了空气通道，则需要实现传感器窗口的绝对密闭以隔绝外界脑脊液，这就进一步加大对封装的要求并且存在临床风险。本方案采用绝压传感的方式，避免架设空气通道，采用实心纵截面圆柱体金属垫片可有效解决上述问题。但绝压传感器监测精度，受环境影响因素较大，因此需要设计合理的结构与封装工艺进行封装探头，绝压芯片避免传感器内部结构设计需要增添要有与之联通的气道，降低了生产工艺的难度，同时降低因表压传感方式结构设计上带来的临床风险。采用实体的纵截面圆柱体（钛合金金属垫片）作为支撑结构，和探头壳体保持相同材质，保证受热膨胀系数相同，同时结构得到有效简化。采用较有弹性且硬度较低的不透明硅胶材质作为封装材料，可有效避免外界环境影响，芯片周围应力传导介质为统一的硅胶材质，可起到均匀应力作用，保证应力同步施加和释放，同时压力感应窗口涂敷薄的硅胶层，可增加探头响应速度。本发明的颅内压探头利用芯片导线与芯片直接热压焊接，生产效率高，良品率有保障。导管与探头连接处采用环氧胶过渡粘接，有效解决了由使用过程中颅内压探头外导管弯曲、扯动对测量精度影响的问题；该颅内压探头结构简单，尺寸微小，能监测颅内压力，精度高，稳定性好。
本申请采用如下技术方案：
一种颅内压探头，所述颅内压探头包括壳体，所述壳体上安装有半球头和导管；
所述壳体内部固定有金属垫片，所述金属垫片上固定有压力传感器芯片；所述壳体上设有压力感应窗口，所述压力传感器芯片位于所述压力感应窗口下方；
所述压力传感器芯片与壳体之间通过硅胶固定；并且所述压力传感器芯片与壳体内壁不接触；
所述导管内设有导线，导线与压力传感器芯片焊接。
可选地，所述半球头由环氧树脂制成，通过热固化的方式封闭壳体一端，起到封闭壳体，营造绝热密闭空间，并通过液体表面张力作用实现与壳体圆滑过渡连接（无毛刺），不会造成患者的医疗损伤。
可选地，所述压力传感芯片为绝压传感器芯片。
可选地，所述导线与压力传感器芯片的焊点上设有硅胶层。
可选地，所述压力传感器芯片顶部覆盖有0.01-0.1mm的硅胶层。
可选地，所述金属垫片为一侧削平的圆柱体；圆柱体削平的位置固定压力传感器芯片，圆柱体的圆弧部分与壳体粘接。
可选地，所述金属垫片为直径0.7*高0.5*宽0.6*长1.2mm的钛合金块。
上述颅内压探头的制作方法，包括如下步骤：
步骤一）将导线和压力传感器芯片焊接在一起；
步骤二）使用硅胶将金属垫片通过粘贴在壳体内；并且使用硅胶将压力传感器芯片粘贴在金属垫片上；
步骤三）在壳体内部填充硅胶，使硅胶覆盖压力传感器芯片；固化硅胶；
步骤四）将导线穿入导管中，使用硅胶将导管与壳体粘贴固定。
可选地，所述步骤一）中使用芯片焊接固定装置将压力传感器芯片固定在热压焊头下方，导线的待焊接端放置在压力传感器芯片的焊盘上，热压焊头完成焊接。
可选地，所述芯片焊接固定装置包括工作平台，所述工作平台上设有相对设置的左滑块和右滑块；左滑块连接有第一固定块，右滑块连接有第二固定块；工作平台上固定有第三固定块；所述第一固定块、第二固定块和第三固定块相交位置形成芯片固定槽；
所述芯片焊接固定装置包括固定压片，所述固定压片压住导线，使导线的待焊接端保持在压力传感器芯片的焊盘上。
可选地，所述硅胶为室温固化硅胶。
可选地，所述导管与所述壳体的连接部涂有环氧胶，形成过渡部。
本申请能产生的有益效果包括：
本发明提供了一种颅内压传感器的结构设计和封装方法，绝压传感器芯片的选择可以避免在探头内部设计气道，降低生产工艺的难度，进而避免因封装不实导致的医疗安全事故的发生，内部采用体积较大的实心金属垫片降低热传热导致的热形变对压力传感芯片造成的影响，同时使用弹性好，隔热效果好的软质硅胶隔绝芯片与外界接触，进而避免材料之间不同热膨胀系数不同带来的误差，以及微小波动对芯片的干扰从而降低稳定性。硅质传感器对光强有不同响应，影响测量稳定性，在压力感应区覆盖一层较薄的硅胶，使之不受影响，大大提高传感器芯片的精确度和稳定性。
附图说明
图1为颅内压传感器结构图；
图2为颅内压传感器俯视图；
图3为颅内压传感器俯视结构图；
图4为颅内压探头芯片装配示意图；
图5为颅内压探头侧视截面结构示意图；
图6为焊接工装立体图；
图7为焊接工装俯视图；
图8为焊接工装仰视图；
图9为芯片焊接效果图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
实施例1
如图1所示的一种颅内压探头1，包括壳体2，所述壳体的一端与半球头3连接，所述壳体的另一端设与中空导管4固定连接，所述壳体顶部设有压力感应窗口5，所述壳体内部设有压力传感芯片6，所述压力传感芯片位于所述窗口下方，所述压力传感芯片通过胶水一7与金属垫片8固定，所述金属垫片8和壳体底部通过胶水一7固定连接。
所述压力传感芯片与导线9连接，所述导线穿过所述中空导管4，所述中空导管通过胶水二10与所述壳体一端固定连接，并通过胶水。进一步地，所述压力传感芯片通过芯片焊盘11与导线9的一端热压焊接，与所述压力传感芯片焊接的导线上方有胶水三12进行补强，可防止导线拉扯造成的扰动，所述压力传感芯片元件与导线与壳体内壁不接触，通过胶水一隔热，进一步地起到绝缘作用。
所述压力传感芯片顶部涂有所述胶水一无缝连接。所述导线9穿过所述中空导管与外部电路连接。
上述颅内压探头的制作方法为：
1.放置传感器芯片到传感器工装凹槽：
本申请所用的传感器芯片工装如图6~8所示，芯片固定工装由工作平台13，移动滑块14，芯片固定金属块15，金属压片16和螺杆17组成。工作平台上设置有芯片凹槽卡位18，所述凹槽卡位由三块具有一定厚度的芯片固定金属块构成，所述工作平台具有比较高的平整度。所述芯片固定金属块二块相对固定，另一块可通过安装在移动滑块上的螺杆进行螺旋调节以控制凹槽卡位大小。所述凹槽卡位正前方由一金属压片可固定导线，在显微镜下微调导线和芯片焊盘一一对应，由于芯片焊盘自带焊膏，通过热压焊设备的热压焊头进行热压焊接，使芯片和导线连接为一体，其有益效果是提高生产效率和良品率。
旋转螺杆17工装臂打开凹槽，使用镊子夹取传感器芯片到工装凹槽的边缘，在显微镜下，摆好方向放下，再使用镊子推入凹槽内，旋转螺杆17工装臂关闭凹槽。
2、裁线：使用手术刀把一定长度的漆包线裁剪。
3、分线塑型：在显微镜下,将漆包线放到传感器工装上固定（底部带硅胶的夹子夹着）线头露出来一定长度，显微镜下左右手配合使用不锈钢针和手术刀进行操作：用不锈钢针尖把漆包线分开，并把分成三叉的漆包线塑造成三个相互平行的方向，并使用手术刀切掉漆包线，露出黄铜导丝。
4、焊接配位：轻抬固定夹子，并往里推漆包线将分好的漆包线推入到传感器凹槽内，在显微镜下这时线正好在芯片焊接点的上部正中的位置，如果不是再进行微调，放下夹子再次固定漆包线。
5、焊接：在显微镜下，导线再芯片触角方形区域的中心，使之包围导线，导线的头部微微出来。使用热压焊设备，调整温度，慢慢移到待固定位置，把握好速度，三级热固化10秒即可固化。
清洗传感器外壳，金属垫片。将传感器外壳放入超声波里清洗干净，放烘箱烘干，放置传感器外壳。用镊子取干净的外壳放入带有传感器外壳大小的凹槽的工装里，外壳开口位置朝上放置（工装是白色的塑料有可以旋转的小夹子，必要时可以固定凹槽的传感器外壳。
6、涂底漆：在显微镜下,在传感器底部涂底漆放置10分钟自然固化。在接下来涂硅胶的位置上涂层底漆，使粘接更牢固。
7、涂硅胶粘接金属垫片：在显微镜下，使用不锈钢针挑取少量硅胶涂在传感器底部流平，放入金属垫片，摆放好位置，放入烤箱，固化。如图5所示，金属垫片为一侧削平的圆柱体；圆柱体削平的位置固定压力传感器芯片，圆柱体的圆弧部分与壳体粘接。本实施例中金属垫片为直径0.7*高0.5*宽0.6*长1.2mm的钛合金块。
8、涂硅胶粘接芯片：将传感器芯片的导线通过传感器尾部孔穿出，传感器芯片通过导线变形预置在传感器外壳后面，固定架固定导线。取出上一步操作的工装后检查粘接牢固后，涂硅胶在传感器外壳的内壁两侧的台阶上流平，打开固定夹，轻拉导线，传感器芯片置入传感器外壳，使用旋转夹子压住传感器芯片固定，放烘箱烘烤固化。
9、涂硅胶填充传感器内腔：将上述操作完后的工装拿出来，使用和传感器头部外径相配合的一定粗细的不锈钢棒峰封住头部，涂硅胶填充整个传感器内腔，保证圆润饱满，放入烘箱烘烤较长时间。
10、传感器导线穿入带标线护套导管：使用带挂钩的导丝将传感器导线导入护套导管，导管待和传感器尾部粘接的部分用小刀划些划痕增加接触面，之后通过机械啮合的原理增加与透明胶的粘接牢固度。
11、白色环氧胶填充传感器尾部和头部：将胶水旋转填充护套管尾部，并装配到传感器尾部里，倒置填涂尾部，正置填充头部，烘箱烘干即可。粘结半球头，半球头由环氧树脂制成，通过热固化的方式封闭壳体一端，起到封闭壳体，营造绝热密闭空间，并通过液体表面张力作用实现与壳体圆滑过渡连接（无毛刺），不会造成患者的医疗损伤。
该种颅内压探头内部采用体积较大的实心金属垫片降低热传热导致的热形变对压力传感芯片造成的影响，同时使用弹性好，隔热效果好的软质硅胶隔绝芯片与外界接触，进而避免材料之间不同热膨胀系数不同带来的误差，以及微小波动对芯片的干扰从而降低稳定性。硅质传感器对光强有不同响应，影响测量稳定性，在压力感应区覆盖一层较薄的约0.05mm硅胶层，使之不受影响，大大提高传感器芯片的精确度和稳定性。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种颅内压探头，其特征在于，所述颅内压探头包括壳体，所述壳体上安装有半球头和导管；
所述壳体内部固定有金属垫片，所述金属垫片上固定有压力传感器芯片；所述壳体上设有压力感应窗口，所述压力传感器芯片位于所述压力感应窗口下方；
所述压力传感器芯片与壳体之间通过硅胶固定；并且所述压力传感器芯片与壳体内壁不接触；
所述导管内设有导线，导线与压力传感器芯片焊接。
2.根据权利要求1所述的一种颅内压探头，其特征在于，所述压力传感芯片为绝对压力传感器芯片。
3.根据权利要求1所述的一种颅内压探头，其特征在于，所述导线与压力传感器芯片的焊点上设有硅胶层。
4.根据权利要求1所述的一种颅内压探头，其特征在于，所述压力传感器芯片顶部覆盖有0.01-0.1mm的硅胶层。
5.根据权利要求1所述的一种颅内压探头，其特征在于，所述金属垫片为一侧削平的圆柱体；圆柱体削平的位置固定压力传感器芯片，圆柱体的圆弧部分与壳体粘接。
6.根据权利要求1~5任一所述的颅内压探头的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一）将导线和压力传感器芯片焊接在一起；
步骤二）使用硅胶将金属垫片通过粘贴在壳体内；并且使用硅胶将压力传感器芯片粘贴在金属垫片上；
步骤三）在壳体内部填充硅胶，使硅胶覆盖压力传感器芯片；固化硅胶；
步骤四）将导线穿入导管中，使用硅胶将导管与壳体粘贴固定。
7.根据权利要求6所述的颅内压探头的制作方法，其特征在于，所述步骤一）中使用芯片焊接固定装置将压力传感器芯片固定在热压焊头下方，导线的待焊接端放置在压力传感器芯片的焊盘上，热压焊头完成焊接。
8.根据权利要求7所述的颅内压探头的制作方法，其特征在于，所述芯片焊接固定装置包括工作平台，所述工作平台上设有相对设置的左滑块和右滑块；左滑块连接有第一固定块，右滑块连接有第二固定块；工作平台上固定有第三固定块；所述第一固定块、第二固定块和第三固定块相交位置形成芯片固定槽；
所述芯片焊接固定装置包括固定压片，所述固定压片压住导线，使导线的待焊接端保持在压力传感器芯片的焊盘上。
9.根据权利要求6所述的颅内压探头的制作方法，其特征在于，所述硅胶为室温固化硅胶。
10.根据权利要求6所述的颅内压探头的制作方法，其特征在于，所述导管与所述壳体的连接部涂有环氧胶，形成过渡部。
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2023
- 2023-04-17 CN CN202310408292.1A patent/CN116350202A/zh active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117257268A (zh) * | 2023-11-23 | 2023-12-22 | 微智医疗器械有限公司 | 一种颅内压监测探头制作方法及颅内压监测探头 |
| CN117257268B (zh) * | 2023-11-23 | 2024-03-12 | 微智医疗器械有限公司 | 一种颅内压监测探头制作方法及颅内压监测探头 |
| CN117281496A (zh) * | 2023-11-24 | 2023-12-26 | 微智医疗器械有限公司 | 一种压力传感器组件及颅内压监测仪 |
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| CN117281497A (zh) * | 2023-11-27 | 2023-12-26 | 微智医疗器械有限公司 | 一种颅内压监测探头及颅内压监测仪 |
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