CN220568296U - 压力传感器、测量装置和具有测量装置的装置 - Google Patents

压力传感器、测量装置和具有测量装置的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN220568296U
CN220568296U CN202320629231.3U CN202320629231U CN220568296U CN 220568296 U CN220568296 U CN 220568296U CN 202320629231 U CN202320629231 U CN 202320629231U CN 220568296 U CN220568296 U CN 220568296U
Authority
CN
China
Prior art keywords
arm
pressure sensor
longitudinal
recess
holding element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202320629231.3U
Other languages
English (en)
Inventor
J·苏考
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthineers AG
Original Assignee
Siemens Healthineers AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Healthineers AG filed Critical Siemens Healthineers AG
Application granted granted Critical
Publication of CN220568296U publication Critical patent/CN220568296U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G01L1/243Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using means for applying force perpendicular to the fibre axis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1107Measuring contraction of parts of the body, e.g. organ, muscle
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0261Strain gauges
    • A61B2562/0266Optical strain gauges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/02233Occluders specially adapted therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802Sensor mounted on worn items
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6831Straps, bands or harnesses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892Mats
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/543Control of the operation of the MR system, e.g. setting of acquisition parameters prior to or during MR data acquisition, dynamic shimming, use of one or more scout images for scan plane prescription
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/262Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

一种压力传感器(1),具有由弹性材料制成的保持元件(2),该保持元件具有第一臂(6)和第二臂(7),该第一臂(6)和第二臂(7)通过施加外力(Fz)能够挤压,其中,第一臂(6)具有用于容纳第一光波导体(LWL1)的第一纵长孔(9),第二臂(7)具有平行于第一纵长孔(9)的第二纵长孔(10),该第二纵长孔(10)设置为容纳第二光波导体(LWL2),在无力状态下,第一纵长孔(9)和第二纵长孔(10)之间的重叠面积是极值的,在两个臂(6,7)的挤压状态下,重叠面积根据力而变化,并且其中保持元件(2)是整体制造的部件。本实用新型还涉及一种测量装置以及一种具有测量装置的装置,特别是MRI装置。

Description

压力传感器、测量装置和具有测量装置的装置
技术领域
本实用新型涉及一种压力传感器,其具有由弹性材料制成的可通过施加外力挤压的保持元件,以及用于容纳第一光波导体的第一纵长孔和用于容纳第二光波导体的平行于第一纵长孔的第二纵长孔,其中在无力状态下,第一纵长孔和第二纵长孔之间的重叠面积是极值的,并且在施加外力时,重叠面积根据力而变化。本实用新型还涉及一种测量装置,其具有至少一个压力传感器,所述测量装置具有与所述至少一个光探测器数据连接的评估装置,所述评估装置被设置为从所述至少一个光探测器的测量值计算施加到相应保持元件上的导致两个臂挤压的力。本实用新型还涉及一种具有至少一个这样的测量装置的装置,特别是MRI装置。本实用新型特别有利地适用于MRI装置。
背景技术
US 4,078,432公开了一种光纤式压力传感器,其包括至少两个光纤件,每个光纤件固定在多个间隔元件的一个单独的表面上,其中至少一个是弹性的,所述光纤位于所述元件之间的间隙中,并且设置为当所述元件中的至少一个通过对所述传感器施加外部压力而偏转时使其对准。
DE 10 200 9 043 535 A1公开了一种压力传感器,用于确定施加在压力传感器上的压力。压力传感器包括光传导装置,用于将已知特性的光传导到可通过压力移动的过滤元件上,该过滤元件根据其位置以已知方式过滤被传导的光,以及压力传感器包括用于将被过滤的光进一步导出的光导出装置。这种压力传感器不与例如医学检查和诊断设备的电磁场相互作用,因此不会导致设备故障。通过至少两个压力传感器的场或阵列,可以确定由该阵列覆盖的区域上的压力分布。在使用压力传感器时,包括至少一个上述压力传感器的医学检查和诊断设备不会受到干扰。
不利的是,上述压力传感器的制造非常复杂。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于,至少部分地克服现有技术的缺点,特别是提供一种特别稳定、特别容易和廉价地制造的光纤压力传感器。
该技术问题由压力传感器解决,压力传感器具有由弹性材料制成的保持元件,该保持元件具有通过施加外力能够相互挤压的第一臂和第二臂,其中
-第一臂具有用于容纳第一光波导体或第一光纤的第一纵长孔,
-第二臂具有平行于第一纵长孔的用于容纳第二光波导体的第二纵长孔,
-在无力状态下(即没有施加适合于挤压两个臂的外部力),第一纵长孔和第二纵长孔之间的重叠面积是极值的,
-在挤压状态下(即施加适合于挤压两个臂的外部力),重叠面积根据力而变化,
并且其中
-保持元件是整体制造的部件。
这种光纤压力传感器的优点是,由于保持元件的整体制造,它特别具有成本效益。
保持元件由弹性材料制成的事实特别包括保持元件的臂在适当使用时通过施加外力而被挤压,并且随施加外力的结束弹性地恢复到初始状态。
第二臂具有平行于第一纵长孔的第二纵长孔,包括第一纵长孔的纵轴平行于第二纵长孔的纵轴。
在无力状态下,第一纵长孔和第二纵长孔之间的相交或重叠面积是极值的,这包括当沿着第一纵长孔或第二纵长孔的纵轴观察时,第一纵长孔和第二纵长孔的端面重叠的(相交的)面积与挤压状态相比是极值的,即最大或最小。最小重叠面积的值或尺寸可以在改进设计中为零,即第一纵长孔和第二纵长孔在无力状态下完全相互错移。
随着力的施加,重叠面的尺寸从极值开始变化,因为纵长孔和由此插入其中的光波导体在横向上相互错移。外力越大,重叠面积尺寸的变化越大。因此,在挤压的状态下,重叠面积与力有关地减小。
扩展设计在于,重叠面积的尺寸与施加力的大小成比例地变化。因此,可由光探测器检测的从第一光波导体传输到第二光波导体或耦入到第二光波导体的光通量成比例地变化。
扩展设计在于,第一纵长孔和第二纵长孔的半径或直径相等。
一种技术设计在于,第一纵长孔在无力状态下与第二纵长孔共线对齐,使得第一纵长孔与第二纵长孔之间的重叠面积最大,并且在两臂的挤压状态下,重叠面积根据力而减小。在无力状态下,共线对准包括在无力状态下第一纵长孔的纵轴与第二纵长孔的纵轴重合。
在扩展设计中,在无力状态下纵长孔精确相对,因此重叠面与第一纵长孔或第二纵长孔的端面相同。这使得在插入纵长孔的光纤之间,特别是光纤式光波导体之间几乎无损地传输光成为可能。随着力的施加,重叠面的尺寸减小,因为纵长孔和因此插入其中的光纤在横向上相互错移,外力越大,纵长孔和因此插入其中的光波导体在横向上更多地相互错移。因此,可由光探测器检测的从第一光波导体传输到第二光波导体或耦合到第二光波导体中的光通量的比例也成比例地减小。
一种替代设计是,在无力状态下,第一纵长孔相对于第二纵长孔平行地错移定向,使得第一纵长孔和第二纵长孔之间的重叠面积最小,并且在两个臂的挤压状态下,重叠面积根据力而增加。这是与上述设计相反的情况,在无力状态下,在光波导体之间传输的光很少,甚至没有光,只有在力的作用下才允许更多的光通过。
通过施加力,重叠面积增加,因为纵长孔和插入其中的光波导体在横向上相互错移,外力越大,错移程度就越大。因此,从第一光波导体传输到第二光波导体或耦入第二光波导体的光通量的份额也成比例地增加,该光通量可以由光探测器探测。在扩展设计中,在第二臂的最大可能偏转的情况下(其中其例如支承在止挡上),纵长孔完全相对,因此重叠面与第一纵长孔或第二纵长孔的端面相同。
一种技术设计在于,该保持元件具有支承区域,第一臂纵向平放地且无间距过渡地布置在支承区域的上侧,并且第二臂在支承区域的端侧竖起并与支承区域间隔地并平行于第一臂地延伸。这种设计具有特别稳健和可靠的测量优势。当具有与支承表面相对应的支承区域的下侧的保持元件被放置在支承表面上时,当施加力时,第二臂以弹性弯曲梁的方式向支承区域移动。第一臂保持静止。第一臂纵向平放地且无间距过渡地布置在支承区域的上侧,这尤其包括第一臂在其整个长度上与支承区域材料技术地连接,并且例如作为支承区域的纵向向上的凸起。因此,第一臂不能相对于支承区域弯曲,这增加了施加在第二臂上的外力与两个纵长孔之间的错移之间的测量精度。特别地,第二臂在端部从支承区域突起,并且与支承区域相间隔地与第一臂平行地错开,这尤其包括第二臂在一端或端部与支承区域相连,但在其他部分与支承区域分开,因此它可以通过外力朝向支承区域弯曲。第二臂相对于第一臂平行错开地延伸,这特别包括,当施加外力时,第二臂的运动发生在平行于第一臂的纵向方向并错移或间隔的平面上。这确保了当第二臂移动时,第二纵长孔与第一纵长孔保持相同的垂直距离,从而进一步提高了测量精度。
扩展设计在于,纵长孔是柱形的,特别是直线形的纵长孔。
一种技术设计在于,保持元件具有由球区段制成的形状。这是特别有利的,因为这种形状可以特别容易地作为一个整体生产,特别是在注塑过程中。扩展设计在于,球区段是半球,这意味着它的高度h对应于球的半径r。然而,球区段的高度h可能大于或小于球的半径r。
在不限制普遍性的情况下,在以下认为:
-球区段的平侧用作保持元件的支承面。平侧位于(x,y)平面中,例如,如果存在半球,则位于(x,y,0)平面中。相关的(x,y,z)坐标系的原点特别位于球体段的(x,y)平面的中心,该平面具有最大的半径rmax。
-纵长孔的纵向轴平行于x轴延伸穿过保持元件且z>0。特别是,在不施加外力的情况下,两个纵轴相继地或共线排列,在施加与z方向相反的外力的情况下,第二臂的第二纵轴的z坐标小于第一臂的第一纵轴的z坐标。
一种技术设计在于,该保持元件具有至少三个额外的凹缺(除了用于容纳光波导体的纵长孔),这些凹缺从球区段的假想表面向内或延伸到保持元件中。这些凹缺特别地平行于平侧或与其共线,这特别便于在注塑过程中制造保持元件。
一种技术设计在于,三个额外的凹缺的第一纵长孔式的凹缺平行于纵长孔延伸,因此具有平行于x轴的纵向轴。这样就获得了这样的优点,即通过易于拆卸的形状提供了一个凹缺,其中第二臂的弹性或弯曲行为通过其横截面积的变化特别容易和精确地根据外力进行调节。第一凹缺在侧向或沿y轴相对于容纳波导体的纵长孔错移,并且因此不与波导体相交。
扩展设计在于,第一凹缺是柱形和/或直线的凹缺。这使得保持元件的脱模特别容易。扩展设计在于,即第一凹缺延伸到支承区域,特别是延伸到对应于支承区域上侧的高度。
一种技术设计在于,在第一臂的上方有三个额外的凹缺的第二板状或盘状的凹缺,其或其盘形平面平行于平侧(因此平行于(x,y)平面)定向。其优点是,在制造技术上简单地在第一臂和第二臂之间产生距离,并且第一臂作为第二臂弯曲的止挡,这防止在高外力下损坏保持元件。第二凹缺进一步过渡至第一凹缺,使得第二臂的弯曲在到达止挡之前不受第一臂的阻碍。
一种技术设计在于,在第二臂和支承区域之间有三个额外的凹缺的第三板形或盘形的凹缺,其或其(平行于(x,y)平面的)盘形平面平行于平侧,并且比第二凹缺更接近平侧。通过这种方式,实现了这样一个优点,即以简单的制造方法在支承区域和第二臂之间产生距离,并且支承区域作为第二臂弯曲的止挡,这防止了在高外力下对保持元件的损坏。第三凹缺也过渡到第一凹缺,使得第二臂的弯曲在到达止挡之前不受支承区域的阻碍。
扩展设计在于,第二凹缺和第三凹缺的厚度d(在z方向上)相等。这样做的优点是,第一臂或支承区域实际上同时用作止挡,从而特别有效地防止第二臂在高外力下的损坏,特别是第二臂的扭转。
扩展设计在于,所述支承区域对应于保持元件的盘形区域,该盘形区域从平侧沿z方向延伸到第三凹缺的平侧底侧。然后,第一臂特别地在z方向上从支承区域延伸到第二凹缺的底侧。
此外,还存在垂直于平侧且垂直于第一凹缺的纵轴(因此平行于(y,z)平面)的间隙,其从第二凹缺延伸到第三凹缺并到达第一凹缺。这样就获得了这样的优点,第一臂和第二臂在材料技术上不连接,因此第二臂可以自由弯曲直到止挡。
一种技术设计在于,保持元件是整体制造的塑料注塑部件。这是特别容易和廉价的实现,特别是在大规模生产的背景下。
一种技术设计在于,保持元件是通过3D打印工艺制造的整体塑料部件。这可以特别复杂地形成,同时仍然具有廉价的生产。
一种技术设计在于,第一纵长孔中插入第一,特别是光纤形状的光波导体,在第二纵长孔中插入第二,特别是光纤形状的光波导体,两个光波导体中的一个连接到光源,两个光波导体中的另一个连接到光探测器。因此,其优点是—以基本已知的方式—通过评估探测器输出的测量信号,可以定性地确定对第二臂施加外力(是否施加外力),如果需要,还可以通过确定施加外力的大小来定量地确定外力的施加。因此,例如,压力传感器可用于检测存在和/或确定重量。这种光学力和压力传感器特别适合于在由于EMC原因而用电测量仪器测量有问题的地方进行压力测量。
以下,该技术问题也由具有如上所述的至少一个压力传感器的测量装置来解决,所述测量装置具有数据耦合到所述至少一个光探测器的评估装置,所述评估装置被设置为从所述至少一个光探测器的测量值来计算施加到所述保持元件上的导致两个臂挤压的力。该测量装置可以类似于压力传感器,反之亦然,并且具有相同的优点。
因此,力的测量可以对应于压力的测量。具体地说,力可以是重力,因此测量力相当于重量测量。
一种技术设计在于,测量装置具有多个分布的、特别是面分布的压力传感器。这提供了一个优点,即在更大的区域上的力或压力分布是可测量的,特别是可累积的。当压力传感器分布在MRI装置中时,这是特别有利的,因为这样就不会与MRI装置或MRI测量发生相互影响。
一种技术设计设置用于根据通过压力传感器测量的力来确定作用在压力传感器上的至少一个物体的存在和/或重量。
该技术问题也由具有如上所述的至少一个测量装置的装置来解决。例如,该装置可以是压力垫和/或医学检查和/或诊断装置。
扩展设计在于,压力垫是放在病床上的压力垫,特别是MR病床上的压力垫。然而,例如,压力垫也可用于测量在病床附近的病人的体重。
扩展设计在于,具有多个压力传感器的测量装置用于通过设置在MR舱地板上的一个或多个压力垫来确定MR舱中的人数。例如关注的是,用于测试和校准测量的自动卧式运动应该被执行,而由于安全原因这在以前是不可能的。
一种技术方案在于,具有至少一个如上所述的测量装置的装置是MRI(磁共振成像)装置,即通常用于或可能用于MRI检查的装置。其优点是避免了来自压力传感器或测量装置的电流对MRI测量的影响,并且反过来,避免了压力传感器或测量装置的测量结果受到在MRI测量期间发生的高磁场的影响。
一种扩展设计在于,MRI装置是MR病床。例如,通过测量装置,可以确定躺在病床上的病人的重量和/或位置。
一种扩展设计在于,MRI装置是头部和/或颈部线圈。例如,通过测量装置,可以确定插入体线圈中的头部和/或颈部的支承位置和/或运动。这又可用于纠正头部和/或颈部的位置和/或运动,以增强MRI图像。
附图说明
本实用新型的上述特性、特征和优点,以及实现这些特性、特征和优点的方式方法在结合实施例的以下示意描述时变得更加清晰和容易理解,所述实施例结合附图进一步解释。
图1以斜上方的视角显示了压力传感器的一部分,该传感器具有保持元件和两个光波导体;
图2以另一斜上方的视角以透视图示出了图1的压力传感器的保持元件;
图3显示了图2的保持元件的俯视图;
图4以斜侧视角显示了图2中的保持元件;
图5在侧视图中示出了图2的保持元件的草图;和
图6显示了一个装置的俯视图,该装置具有包括多个压力传感器的测量装置。
具体实施方式
图1以斜上方的视角显示了压力传感器1的部分,该压力传感器具有用于压力传感器1的典型应用领域的弹性塑料制成的保持元件2和两个光纤的光波导体LWL1和LWL2。图2以另一斜上方的视角以透视图示出了保持元件2。图3显示了具有光波导体LWL1和LWL2的保持元件2的俯视图。图4以斜侧视角显示了保持元件2。
参考图1至图4,在此保持元件2具有对应于(沿z轴具有确定的高度h的,该高度h略大于与保持元件2的假想形状相对应的球的半径)球区段的基本形状。支承元件2具有圆盘形支承区域3,其支承面4对应于球区段的平侧。支承面4位于与(x,y)平面平行的平面中。支承区域3在z方向上的上侧5对应于(x,y)平面,盘形凹缺(“第三”凹缺A3)的底侧位于其中。
第一臂6纵向平放地且无间距过渡地布置在支承区域3的上侧。第二臂7从支承区域3的上侧5向上(在z轴的方向上)延伸,即它从支承区域3的端侧竖起,然后延伸突出于支承区域3,并与支承区域3相间隔,与第一臂6平行地(相对于x方向)错移。第二臂7的另一自由端的端侧8对应于第三凹缺A3的上侧。
此外,第一臂6的上侧对应于另一(“第二”)盘形凹缺A2的底侧,其主或盘平面也位于(x,y)平面中,但布置得比第三凹缺A3更高,即在z轴方向上更远。第二凹缺A2的上侧由第二臂7形成。
在第一臂6中设有沿x方向定向的柱形纵长孔9,其中可插入“第一”纤维形状的光波导体LWL1。在第二臂7中设有沿x方向定向的柱形纵长孔10,“第二”纤维形状的光波导体LWL2可插入其中。特别是纵长孔9和10以及光波导体LWL1和LWL2具有相同的直径。如图所示,如果不向第二臂7施加与z轴z相反的外力Fz(参见图4和图5),特别是在其具有最高z坐标的顶点上,则例如通过光源11注入光波导体LWL1的光L(参见图3)被传输到正好相对的第二光波导体LWL2,然后可以通过第二光波导体传导到例如光电二极管或类似器件的光探测器12中。如果没有外力Fz施加到第二臂7上,则纵长孔9和10的纵向轴L1和L2位于平行于x轴的公共轴上,即彼此共线,如图4所示。因此,光波导体LWL1和LWL2的端面完全相对,即,当沿x轴观察时,具有最大重叠面积。因此,光L实际上是无损失地传输的。光探测器12的测量信号可以进一步评估,例如用于确定外部施加的力Fz。
此外,在保持元件2中与纵长孔平行并沿y轴与此错移地还有另一个(“第一”)纵长孔型的凹缺A1。其与第二凹缺A2和第三凹缺A3邻接,使得凹缺A2和A3过渡进第一凹缺A1中。
此外,垂直于支承面4且垂直于第一凹缺A1的纵轴的间隙13被引入到保持元件2中,其从第二凹缺A2延伸到第三凹缺A3并延伸到第一凹缺A1。因此,在本实施例中,间隙13在(y,z)平面、特别是(0,y,z)平面中,在第一凹缺A1和第二凹缺A2之间延伸。
如果如图4和图5所示,施加与z轴z相反的方向的外力Fz到第二臂7,则第二臂7被压向支承区域3,从而减小凹缺A2和A3的厚度d(A2)或d(A3)。因此,第一臂6和第二臂7被挤压。第一臂6保持不动或静止。第二臂7的运动可以如此长地继续,直到凹缺A2或者说A3的厚度d(A2)和d(A3)分别减小到零,因此支承区域3和第一臂6用作第二臂7的止挡。
通过挤压臂6,7或弯曲第二臂7,第二纵长孔10基本上相似地与z方向相反地移动,从而与第一纵长孔9错移。因此,两个光波导体LWL1和LWL2的重叠区域特别与外力Fz成比例地减小,因此耦入到光波导体LWL2中的光通量也成比例地减小。因此,可以从在光探测器12上测量的光通量的强度推断出所施加的力Fz的强度。
例如,保持元件2可以是整体制造的注塑塑料部件或通过3D打印方法整体制造的塑料部件。
图5在沿x轴的侧视图中示出了来自图2的保持元件2的草图。保持元件2可以通过各种参数来调节,例如关于其机械行为和要容纳的光波导体LWL1或LWL2的直径。例如,在无力状态下,参数可以包括:
-保持元件2的高度h
-(x,y)平面内的最大直径,
-第一凹缺A1的直径d1,
-第一凹缺A1在(y,z)平面中的位置P(A1),例如由极坐标中的向量表示,该向量从支承面4的中心延伸到凹缺A1的中心,
-在第一纵长孔9的(y,z)平面中的位置P(9)和类似地在第二纵长孔10的(y,z)平面中的位置,例如由极坐标中的向量表示,该向量分别从支承面4的中心延伸到凹缺9和10的中心,
-第一纵长孔9的直径d(9),
-第二纵长孔10的直径,
-第二凹缺A2的厚度d(A2),
-第三凹缺A3的厚度d(A3),
-第二臂7的最小厚度t,该最小厚度t决定第二臂7的弯曲行为,
-等等。
图6在俯视图中示出了装置的草图,即压力垫14,该装置具有多个具有配属的光波导体LWL1和LWL2的矩阵式面布置的压力传感器1,如图中使用压力传感器1中的一个更精确地描述的那样。
第一光波导体LWL1连接到具有一个或多个光源11的光源组15,而第二光波导体LWL2连接到具有各自的光探测器12的检测器组16。至少检测器组16在数据技术上耦合到评估装置17(这里举例地标记为压力垫的一部分)。评估装置17被设置为根据对应于施加到各自保持元件2上的重力Fz的光探测器12的测量值确定放置在压力垫14上的物体的重量分布和/或总重量。
当然,本实用新型不限于所示的实施例。
因此,“反向”的情况也是可能的,即在无力状态下,光波导体LWL1和LWL2的重叠面积为零或接近零,并且只有通过施加力,特别是与力Fz成比例的力才能实现更大的重叠。
通常,不定冠词“一个”等可以被理解为单数或复数,特别是在“至少一个”或“一个或多个”的意义上,以此类推,只要这不是明确排除的,例如通过表述“正好一个”等。
此外,一个数字可以精确地包括给定的数字以及一个通常的公差范围,只要这不是明确排除的。

Claims (15)

1.一种压力传感器(1),具有由弹性材料制成的保持元件(2),该保持元件具有第一臂(6)和第二臂(7),该第一臂(6)和第二臂(7)通过施加外力(Fz)能够被挤压,其特征在于,
-第一臂(6)具有用于容纳第一光波导体(LWL1)的第一纵长孔(9),
-第二臂(7)具有平行于第一纵长孔(9)定向的第二纵长孔(10),该第二纵长孔(10)设置为容纳第二光波导体(LWL2),
-在无力状态下,第一纵长孔(9)和第二纵长孔(10)之间的重叠面积是极值的,
-在两个臂(6,7)的挤压状态下,重叠面积根据力而变化,
并且其中
-保持元件(2)是整体制造的部件。
2.根据权利要求1所述的压力传感器(1),其特征在于,
-第一纵长孔(9)在无力状态下与第二纵长孔(10)共线定向,使得第一纵长孔(9)与第二纵长孔(10)之间的重叠面积最大,并且
-在两个臂(6,7)的挤压状态下,重叠面积根据力减小。
3.根据权利要求1所述的压力传感器(1),其特征在于,
-在无力状态下,第一纵长孔(9)相对于第二纵长孔(10)平行错移地定向,使得第一纵长孔(9)和第二纵长孔(10)之间的重叠面积最小,并且
-在两个臂(6,7)的挤压状态下,重叠面积根据力增大。
4.根据前述权利要求1至3之一所述的压力传感器(1),其特征在于,
-保持元件(2)具有支承区域(3),第一臂(6)纵向平放地且无间距过渡地布置在支承区域(3)的上侧,并且
-第二臂(7)从支承区域(3)的端侧竖起并与支承区域(3)间隔地并相对于第一臂(6)平行错移地延伸。
5.根据权利要求4所述的压力传感器(1),其特征在于,
-保持元件(2)具有由球区段、特别是半球形成的形状,其平侧位于(x,y)平面上,该形状还通过纵长孔(9,10)和三个额外的凹缺(A1,A2,A3)构造,
-纵长孔(9,10)平行于x轴延伸,
-球区段的平侧对应于支承区域(3)的支承面(4),
-存在平行于纵长孔(9,10)并沿y轴与之错移的第一纵长孔形凹缺(A1),
-在第一臂(6)的上方有第二盘形凹缺(A2),其盘平面平行于支承面(4)定向并过渡到第一凹缺(A1);和
-在第二臂(7)和支承区域(3)之间有第三盘形凹缺(A3),其盘平面平行于支承面(4)形成,比第二凹缺更靠近支承面(4),并且同样过渡到第一凹缺,
和其中
-垂直于支承面(4)且垂直于第一凹缺(A1)的纵向延伸的间隙(13)从第二凹缺(A2)延伸到第三凹缺(A3)并到达第一凹缺(A1)。
6.根据权利要求1至3之一所述的压力传感器(1),其特征在于,保持元件(2)是整体制造的注塑塑料部件。
7.根据权利要求1至3之一所述的压力传感器(1),其特征在于,保持元件(2)是通过3D打印工艺整体制造的塑料部件。
8.根据权利要求1至3之一所述的压力传感器(1),其特征在于,第一光波导体(LWL1)插入第一纵长孔(9),第二光波导体(LWL2)插入第二纵长孔(10),第一光波导体(LWL1)连接到光源(11),第二光波导体(LWL2)连接到光探测器(12)。
9.一种测量装置,其特征在于,其具有至少一个根据权利要求8所述的压力传感器(1),其中,该测量装置具有数据耦合到至少一个光探测器的评估装置,并且该评估装置被设置为从至少一个光探测器的测量值计算施加到相应保持元件上的力,该力导致两个臂的挤压。
10.根据权利要求9所述的测量装置,其特征在于,所述测量装置具有多个分布的、特别是面分布布置的压力传感器(1)。
11.根据权利要求10所述的测量装置,其特征在于,压力传感器(1)分布布置在MRI装置中。
12.根据权利要求10至11之一所述的测量装置,其特征在于,所述测量装置用于从通过压力传感器(1)测量的力(Fz)确定作用在压力传感器(1)上的至少一个物体的存在和/或重量。
13.一种装置(14),特别是MRI装置,其特征在于,所述装置具有至少一个根据权利要求9至12之一所述的测量装置。
14.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,MRI装置是头线圈和/或颈线圈。
15.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,MRI装置是病床。
CN202320629231.3U 2022-03-31 2023-03-27 压力传感器、测量装置和具有测量装置的装置 Active CN220568296U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202022101740.9 2022-03-31
DE202022101740.9U DE202022101740U1 (de) 2022-03-31 2022-03-31 Faseroptischer Drucksensor und Messvorrichtung damit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN220568296U true CN220568296U (zh) 2024-03-08

Family

ID=81585035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202320629231.3U Active CN220568296U (zh) 2022-03-31 2023-03-27 压力传感器、测量装置和具有测量装置的装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN220568296U (zh)
DE (1) DE202022101740U1 (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1546080A (en) 1975-12-18 1979-05-16 Plessey Co Ltd Fibre optic pressure sensor
DE102009043535A1 (de) 2009-09-30 2011-03-17 Siemens Aktiengesellschaft Medizinisches Untersuchungs- und Diagnosegerät, Drucksensor und Array von mindestens zwei Drucksensoren

Also Published As

Publication number Publication date
DE202022101740U1 (de) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leal-Junior et al. Quasi-distributed torque and displacement sensing on a series elastic actuator’s spring using FBG arrays inscribed in CYTOP fibers
US9863825B2 (en) System for sensing a mechanical property of a sample
CN101424522B (zh) 光纤布拉格光栅fbg三维测头
MX2012010619A (es) Sistema y metodo de deteccion de presion.
CN107131853A (zh) 测定探头
Su et al. A 3-axis optical force/torque sensor for prostate needle placement in magnetic resonance imaging environments
CN103091026A (zh) 并联结构六维力传感器
CN111879451B (zh) 微观作用力测量系统及其接触零点和表面性质的判别方法
CN107131861A (zh) 测定探头
WO1996016312A1 (en) Touch probe
WO2022012103A1 (zh) 一种微力测力式三维综合螺纹测量机测头及用其测量方法
CN220568296U (zh) 压力传感器、测量装置和具有测量装置的装置
Di Palma et al. 3D shape sensing with FBG-based patch: From the idea to the device
Tada et al. Design of an MR-compatible three-axis force sensor
Giannoccaro et al. Detection analysis of small notches damages using a new tactile optical device
US7246850B2 (en) Seat weight sensor
Chen et al. Polymer-based self-calibrated optical fiber tactile sensor
US20130088710A1 (en) Optical Guide-Based Displacement/Force Sensor
Tokuno et al. High-precision MRI-compatible force sensor with parallel plate structure
JP2020514715A (ja) 測定要素、測定システム、および力を測定するための測定要素を設ける方法
CN108036769A (zh) 一种可辨方向的自温补光纤光栅测斜传感器
JP2522752B2 (ja) コネクタに終端された光ファイバ端の突出距離を測定する装置
JP3011327B2 (ja) 光ファイバ触覚センサ
CN219161161U (zh) 一种接触式测针
US20090307808A1 (en) Measuring scanning probe for scanning a surface to be measured

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant