JP2023087681A - 埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外科的骨穿孔手術における過渡温度と力とを測定するための埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置を提供する。【解決手段】埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置は、マイクロサイズの薄膜熱電対アレイセンサーと圧電薄膜センサーとが集積されたドリルブレード１、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎと圧電薄膜２ｐｉｎクイックプラグコネクターとが集積されたドリルホルダー２、環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４、ＵＳＢブルートゥース受信端５およびホストコンピューター６を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、薄膜センサーの技術分野に関し、特に、埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置に関する。
骨ドリル手術は、整形外科手術の最も一般的な形態である。手術プロセスにおいて不適切な穴あけ方法によって骨折の癒合遅延、非癒合または癒合不全が容易に引き起こされることがよくある。特に、穴あけ部位に熱と応力が集中すると、骨壊死に至る可能性があり、温度が４７℃で１分間維持すると、皮質骨の熱壊死を引き起こす。骨格は、皮質骨、骨膜、海綿骨、髄腔等の構造で構成され、その複雑な構造は、各異方性複合材料であり、異なる組織を穿孔することによって生成される力は異なり、特に皮質骨を穿孔する瞬間に一時的な力の変化がある。従来のセンサーは、原位置で測定できず、応答時間が長くなる。従って、温度および力の変化、特に過渡的温度および力に迅速かつ正確に応答することは、非常に重要である。
薄膜センサーの動作原理は、通常のセンサー動作原理と類似し、その厚さがナノスケールで面積が小さいため、薄膜センサーは、熱容量が小さく、応答が迅速で、形状設計可能等の利点を有し、現在最も有望な過渡センサーである。
上記で提案された技術的課題に従って、埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置を提供する。本発明は、主にドリルの対称構造を利用し、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術を使用して、薄膜熱電対アレイおよび圧電薄膜をそれぞれブレードの両側に蒸着し、成熟したマイクロニッケルメッキのｐｏｇｏｐｉｎコネクター技術を使用して、接点を薄膜センサーのピンに接続させて、薄膜センサーシグナルを、ボルダーと一緒に回転する環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルに安定的に入力し、環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルは、ブルートゥースモジュールを介してＵＳＢブルートゥース受信端にシグナルを送信し、ホストコンピューターソフトウェアを介してデータをリアルタイムで変化する曲線の形式で表示する。
本発明で使用される技術的手段は、次のとおりである。
埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置であって、ドリルブレード、ドリルホルダー、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター、圧電薄膜２ｐｉｎコネクター、環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル、ＵＳＢブルートゥース（登録商標）受信端およびホストコンピューターを含み、ここで、
前記ドリルブレードには、マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーおよび圧電薄膜センサーが集積され、
前記ドリルホルダーには、前記ドリルブレードおよび前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルが固定設置され、
前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクターは、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーに接続され、
前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクターは、前記圧電薄膜センサーに接続され、
前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルは、前記ドリルホルダーに固定設置されて、ドリルと一緒に回転し、
前記ＵＳＢブルートゥース受信端は、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルに接続され、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルのセンサーシグナルを受信するために使用され、
前記ホストコンピューターは、前記ＵＳＢブルートゥース受信端に接続されて、センサーシグナルに従って、変化する曲線形式で温度および力を表示するために使用される。
埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置であって、ドリルブレード、ドリルホルダー、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター、圧電薄膜２ｐｉｎコネクター、環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル、ＵＳＢブルートゥース（登録商標）受信端およびホストコンピューターを含み、ここで、
前記ドリルブレードには、マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーおよび圧電薄膜センサーが集積され、
前記ドリルホルダーには、前記ドリルブレードおよび前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルが固定設置され、
前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクターは、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーに接続され、
前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクターは、前記圧電薄膜センサーに接続され、
前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルは、前記ドリルホルダーに固定設置されて、ドリルと一緒に回転し、
前記ＵＳＢブルートゥース受信端は、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルに接続され、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルのセンサーシグナルを受信するために使用され、
前記ホストコンピューターは、前記ＵＳＢブルートゥース受信端に接続されて、センサーシグナルに従って、変化する曲線形式で温度および力を表示するために使用される。
さらに、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーは、ＳｉＯ２絶縁薄膜と、ＮｉＣｒ機能薄膜と、ＮｉＳｉ機能薄膜とをラッピングして形成された三つの熱電対熱ノードおよびＳｉＯ２保護薄膜を含み、ＭＥＭＳ技術を使用して、三つの熱電対熱ノードおよびＳｉＯ２保護薄膜をそれぞれ前記ドリルブレードに蒸着して、ブレード側面の温度分布を測定するために使用される。
さらに、前記圧電薄膜センサーは、ＳｉＯ２絶縁薄膜、ＮｉＣｒ正極薄膜、ＺｎＯ機能薄膜、ＮｉＣｒ負極薄膜およびＳｉＯ２保護薄膜を含み、ＭＥＭＳ技術を使用して、ＳｉＯ２絶縁薄膜、ＮｉＣｒ正極薄膜、ＺｎＯ機能薄膜、ＮｉＣｒ負極薄膜およびＳｉＯ２保護薄膜をそれぞれ前記ドリルブレードに蒸着して、様々な骨組織に穿孔することによって生成される力を測定するために使用される。
さらに、前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクターおよび前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクターは、締まりばめを介して前記ドリルボルダーの予備の溝に事前に取り付けられ、前記ドリルブレードを刀柄に取り付けた後、ｐｏｇｏｐｉｎのスプリング伸縮装置を使用して、接点と薄膜とを接続させ、ｐｏｇｏｐｉｎの後端は、薄膜と同じ材料のリード線に接続され、リード線は、ボルダーの冷却口から引き出される。
さらに、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルのシェルは、ポリテトラフルオロエチレン材料で製造され、内部には、マルチウェイスイッチチップ、圧電電荷増幅チップ、熱電対取得チップ、ブルートゥース機能を備えたシングルチップマイクロコンピューター主制御チップ、ｔｐｃ充電式リチウム電池、およびセンサーリード線に直接接続された８ビットミニチュアインラインコネクターを含む。
さらに、前記ホストコンピューターは、アラームプロンプトモジュールをさらに含み、温度と力とが事前に設定された早期警告値に達すると、アラームプロンプトモジュールは、アラームプロンプトを送信する。
従来技術と比較して、本発明は、以下の利点を有する。
１．本発明で提供される埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置は、ＭＥＭＳ技術を使用して複数の薄膜センサーをドリルブレードに埋め込み、骨掘削プロセスにおいてドリルブレードの側面の温度分布を測定できるだけでなく、力の大きさを測定することにより、ドリルが皮質骨を穿孔するかどうかを判断することもでき、マルチパラメーター測定、集積化、速い動的応答速度、高感度等の利点を有する。
１．本発明で提供される埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置は、ＭＥＭＳ技術を使用して複数の薄膜センサーをドリルブレードに埋め込み、骨掘削プロセスにおいてドリルブレードの側面の温度分布を測定できるだけでなく、力の大きさを測定することにより、ドリルが皮質骨を穿孔するかどうかを判断することもでき、マルチパラメーター測定、集積化、速い動的応答速度、高感度等の利点を有する。
２．本発明で提供される埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置は、薄膜センサーとリード線とを迅速に接続する新しい方法を提案し、ボルダーに埋め込まれたコネクターは、ニッケルメッキのミニチュアｐｏｇｏｐｉｎを選択して、締まりばめを介してボルダーの予備の溝に取り付けられ、成熟したマイクロニッケルメッキｐｏｇｏｐｉｎコネクター技術を使用して、接点を薄膜センサーのピンに接続させ、センサーのリード線は、ブレードと一緒に回転する環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルの８ビットミニチュアインラインコネクターに直接挿入することができ、センサーシグナルの安定送信を実現し、リード線と薄膜との安定的接続、センサーのプラグアンドプレイ、試験システムのモジュール化等の利点を有する。
上記の理由に基づいて、本発明は、センサー、インテリジェント医療機器および高度製造技術等の分野で広く推進することができる。
上記の理由に基づいて、本発明は、センサー、インテリジェント医療機器および高度製造技術等の分野で広く推進することができる。
本発明の実施例または従来技術における技術的解決策をより明確に説明するために、以下では、実施例または従来技術の説明に使用する必要がある図面を簡単に紹介し、明らかに、以下の説明における図面は、本発明のいくつかの実施例であり、当業者は、創造的な努力なしに、これらの図面により他の図面を得ることができる。
本発明のインテリジェント骨掘削検出装置の概略図である。
本発明のインテリジェント骨掘削検出装置の分解図である。
本発明の集積複合薄膜センサーのドリルブレード分解概略図である。
本発明のマイクロサイズ薄膜熱電対アレイの概略図である。
本発明の圧電薄膜センサーの概略図である。
本発明のコネクターの概略図である。
本発明のコネクターおよびボルダーの取り付け概略図である。
本発明の環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルの概略図である。
矛盾しない場合、本発明の実施例および実施例における特徴は、互いに組み合わせることができることに留意されたい。以下、添付の図面および実施例に併せて本発明を詳細に説明する。
本発明の実施例の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、本発明の実施例における添付の図面を併せて、本発明の実施例における技術的解決策を明確かつ完全に説明し、明らかに、説明される実施例は、本発明の実施例のすべてではなく、一部にすぎない。以下、少なくとも一つの例示的な実施例の説明は、本質的に単なる例示であり、決して本発明およびその応用または使用を限定するものとして解釈されない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な努力をすることなく得られたすべての他の実施例は、すべて本発明の保護範囲に属する。
ここで使用される用語は、具体的な実施形態を説明するためだけのものであり、本発明の例示的な実施形態を限定することを意図していないことに留意されたい。ここで使用されるように、文脈が明確に別段の指示をしない限り、単数形は、複数形を含むことを意図し、さらに、本明細書で「含有」および／または「含む」という用語が使用される場合、それは、特徴、段階、操作、機器、構成要素および／またはそれらの組み合わせの存在を示すことを理解されたい。
特に明記しない限り、これらの実施例に記載の部品および段階の相対配置、数式、数値は、本発明の範囲を限定するものではない。同時に、説明の便宜上、図面に示される各部分のサイズは、実際の比例関係に従って描かれていないことは明らかである。関連技術の当業者に知られている技術、方法、およびデバイスについては、詳細に説明しないが、必要に応じて、前記技術、方法およびデバイスは、認可された説明の一部と見なす。本明細書に示され、議論されるすべての例において、任意の特定の値は、限定としてではなく、例示としてのみ解釈されるべきである。従って、例示的な実施例の他の例は、異なる値を有することができる。同様の数字および文字は、同様の項目を示していることに留意されたく、従って、ある項目が一つの図で定義されると、後続の図でさらに説明する必要はない。
本発明の説明において、「前、後、上、下、左、右」、「横、縦、垂直、水平」、および「トップ、ボトム」等で示される向きまたは位置関係は、通常、図面に示される向きまたは位置関係に基づくものであり、本発明を説明し、説明を簡略化するための便宜のためだけのものであり、反対の説明がない限り、これらの向きの言葉は、言及される装置または要素が特定の向きを有さなければならないことを示したり暗示したりするものではなく、従って、本発明の保護範囲を限定するものとして理解されるべきではなく、「内側、外側」という向きの言葉は、各部品自体の外形に対する内側および外側を指す。
説明の便宜上、「～の上に」、「～の上方に」、「～の表面上に」、「上の」等の空間的に相対的な用語は、図に示されるように、ある機器または特徴を、他の機器または特徴と空間的関係を記述するために本明細書で使用されることができる。空間的に相対的な用語は、図に示される向きに加えて、使用中または動作中のデバイスの様々な向きを含むことを意図することを理解されたい。例えば、図面における機器が上下逆さまになる場合、「他の機器または構造の上方」または「他の機器または構造の上」と記述される機器は、後で「他の機器または構造の下方」または「他の機器または構造の下」とポジショニングされる。従って、「～の上方に」という例示的な用語は、「～の上方に」および「～の下方」の両方の向きを含むことができる。当該機器は、他の異なる方法でポジショニングすることができ（９０度回転または他の向き）、本明細書で使用される空間的に相対的な説明は、それに応じて解釈される。
さらに、部品を定義するための「第一」、「第二」等の用語の使用は、対応する部品を区別するための便宜上のものにすぎないことに注意されたく、特に明記しない限り、上記の用語は、特別な意味を有さないため、本発明の保護範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
図１～２に示されるように、本発明は、埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置を提供し、ドリルブレード１、ドリルホルダー２、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター３－１、圧電薄膜２ｐｉｎコネクター３－２、環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４、ＵＳＢブルートゥース受信端５およびホストコンピューター６を含み、ここで、
前記ドリルブレード１には、マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーおよび圧電薄膜センサーが集積され、
前記ドリルホルダー２には、前記ドリルブレード、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター３－１、圧電薄膜２ｐｉｎコネクター３－２および前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルが固定設置され、
前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター３－１は、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーに接続され、
前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクター３－２は、前記圧電薄膜センサーに接続され、
前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４は、前記ドリルホルダー２に固定設置されて、ドリルと一緒に回転し、
前記ＵＳＢブルートゥース受信端５は、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４のセンサーシグナルを受信するために使用され、
前記ホストコンピューター６は、前記ＵＳＢブルートゥース受信端５に接続されて、センサーシグナルに従って、変化する曲線形式で温度および力を表示するために使用される。
前記ドリルブレード１には、マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーおよび圧電薄膜センサーが集積され、
前記ドリルホルダー２には、前記ドリルブレード、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター３－１、圧電薄膜２ｐｉｎコネクター３－２および前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルが固定設置され、
前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター３－１は、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーに接続され、
前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクター３－２は、前記圧電薄膜センサーに接続され、
前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４は、前記ドリルホルダー２に固定設置されて、ドリルと一緒に回転し、
前記ＵＳＢブルートゥース受信端５は、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４のセンサーシグナルを受信するために使用され、
前記ホストコンピューター６は、前記ＵＳＢブルートゥース受信端５に接続されて、センサーシグナルに従って、変化する曲線形式で温度および力を表示するために使用される。
具体的に実施する場合、本発明の好ましい実施形態として、図３に示されるように、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーは、ＳｉＯ２絶縁薄膜９と、ＮｉＣｒ機能薄膜１０と、ＮｉＳｉ機能薄膜１１とをラッピングして形成された三つの熱電対熱ノード１９およびＳｉＯ２保護薄膜１２を含み、ＭＥＭＳ技術を使用して、三つの熱電対熱ノードおよびＳｉＯ２保護薄膜１２をそれぞれ前記ドリルブレード１に蒸着して、ブレード側面の温度分布を測定するために使用される。図４に示されるように、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーの動作原理は、通常の熱電対の動作原理と類似し、即ち、二つの異なる成分の導体の両端を回路に接合し、二つの接合点の温度が異なると、回路に起電力現象が生成され、生成された起電力は、熱電位と呼ばれる。
具体的に実施する場合、本発明の好ましい実施形態として、図３に示されるように、前記圧電薄膜センサーは、ＳｉＯ２絶縁薄膜９、ＮｉＣｒ正極薄膜１３、ＺｎＯ機能薄膜１４、ＮｉＣｒ負極薄膜１５およびＳｉＯ２保護薄膜１６を含み、ＭＥＭＳ技術を使用して、ＳｉＯ２絶縁薄膜９、ＮｉＣｒ正極薄膜１３、ＺｎＯ機能薄膜１４、ＮｉＣｒ負極薄膜１５およびＳｉＯ２保護薄膜１６をそれぞれ前記ドリルブレード１に蒸着して、様々な骨組織に穿孔することによって生成される力を測定するために使用される。図５に示されるように、前記圧電薄膜センサーの動作原理が正の圧電効果であり、即ち、圧電材料に物理的圧力を加えると、材料の体内の電気双極子モーメントは、圧縮により短くなり、この場合、圧電材料は、この変化を抵抗するために、材料の反対側の表面に等量のプラスおよびマイナスの電荷を生成して、元の状態を維持する。
具体的に実施する場合、本発明の好ましい実施形態として、図６～７に示されるように、前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター３－１および前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクター３－２は、締まりばめを介して前記ドリルホルダーの予備の溝１７に事前に取り付けられ、前記ドリルブレード１を刀柄に取り付けた後、ｐｏｇｏｐｉｎのスプリング伸縮装置を使用して、接点と薄膜とを接続させ、ｐｏｇｏｐｉｎの後端は、薄膜と同じ材料のリード線に接続され、かつリード線は、ボルダーの冷却口から引き出される。本実施例では、センサーシグナルの安定した送信を実現するために、新しい薄膜リード線接続方法が提案される。
具体的に実施する場合、本発明の好ましい実施形態として、図８に示されるように、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４は、ボルト７を介してドリルホルダー２に固定されて、ドリルホルダー２と一緒に回転し、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル４のシェルは、ポリテトラフルオロエチレン材料で製造され、内部には、センサーシグナルをワイヤレス受信端末に送信するために使用される、マルチウェイスイッチチップ、圧電電荷増幅チップ、熱電対取得チップ、ブルートゥース機能を備えたシングルチップマイクロコンピューター主制御チップ、ｔｐｃ充電式リチウム電池１８およびセンサーリード線に直接接続された８ビットミニチュアインラインコネクター８を含む。
具体的に実施する場合、本発明の好ましい実施形態として、前記ホストコンピューターは、アラームプロンプトモジュールをさらに含み、温度と力とが事前に設定された早期警告値に達すると、アラームプロンプトモジュールは、アラームプロンプトを送信する。
要約すると、本発明は、埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置を提供し、ドリルブレードの構造を変えることなく、薄膜複合センサーをブレードに埋め込み、リード線および取得送信装置は、ボルダーに事前に取り付けられることができ、試験システム全体のあらゆる部分を自由に分解でき、取り付けも簡単である。従って、本発明は、センサーのマルチパラメーター測定、集積化、速い動的応答速度、高感度、安定したリード線薄膜接続、センサーのプラグアンドプレイ、試験システムのモジュール化等の利点を有する。本発明の技術的解決策は、外科的骨穿孔手術における過渡温度と力とを測定するための新しい方法および技術的アプローチを提供する。
最後に説明するべきことは、上記の各実施例は、本発明の技術的解決策を説明するためにのみ使用され、本発明を限定するものではなく、前述の各実施例を参照して、本発明を詳細に説明したが、当業者は、前述の各実施例に記載の技術的解決策を修正するか、または技術的特徴の一部もしくはすべてに対して同等の置換を行うことができることを理解すべきであり、これらの修正または置換は、対応する技術的解決策の本質を本発明の各実施例の技術的解決策の範囲から逸脱させるものではない。
１ ドリルブレード
２ ドリルホルダー
３－１ 薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター
３－２ 圧電薄膜２ｐｉｎコネクター
４ 環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル
５ ＵＳＢブルートゥース受信端
６ ホストコンピューター
７ ボルト
８ ８ビットミニチュアインラインコネクター
９ ＳｉＯ２絶縁薄膜
１０ ＮｉＣｒ機能薄膜
１１ ＮｉＳｉ機能薄膜
１２ ＳｉＯ２保護薄膜
１３ ＮｉＣｒ正極薄膜
１４ ＺｎＯ機能薄膜
１５ ＮｉＣｒ負極薄膜
１６ ＳｉＯ２保護薄膜
１７ ボルダーの冷却孔と連通する溝
１８ ｔｐｃ充電式リチウム電池
１９ 三つの熱電対熱ノード
２ ドリルホルダー
３－１ 薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター
３－２ 圧電薄膜２ｐｉｎコネクター
４ 環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル
５ ＵＳＢブルートゥース受信端
６ ホストコンピューター
７ ボルト
８ ８ビットミニチュアインラインコネクター
９ ＳｉＯ２絶縁薄膜
１０ ＮｉＣｒ機能薄膜
１１ ＮｉＳｉ機能薄膜
１２ ＳｉＯ２保護薄膜
１３ ＮｉＣｒ正極薄膜
１４ ＺｎＯ機能薄膜
１５ ＮｉＣｒ負極薄膜
１６ ＳｉＯ２保護薄膜
１７ ボルダーの冷却孔と連通する溝
１８ ｔｐｃ充電式リチウム電池
１９ 三つの熱電対熱ノード
Claims (6)
- 埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置であって、
ドリルブレード、ドリルホルダー、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター、圧電薄膜２ｐｉｎコネクター、環形取得ワイヤレストランスミッターターミナル、ＵＳＢブルートゥース受信端およびホストコンピューターを含み、ここで、
前記ドリルブレードには、マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーおよび圧電薄膜センサーが集積され、
前記ドリルホルダーには、前記ドリルブレード、薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクター、圧電薄膜２ｐｉｎコネクターおよび前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルが固定設置され、
前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクターは、前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーに接続され、
前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクターは、前記圧電薄膜センサーに接続され、
前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルは、前記ドリルホルダーに固定設置されて、ドリルと一緒に回転し、
前記ＵＳＢブルートゥース受信端は、前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルのセンサーシグナルを受信するために使用され、
前記ホストコンピューターは、前記ＵＳＢブルートゥース受信端に接続されて、センサーシグナルに従って、変化する曲線形式で温度および力を表示するために使用されることを特徴とする、前記埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置。 - 前記マイクロサイズ薄膜熱電対アレイセンサーは、ＳｉＯ２絶縁薄膜と、ＮｉＣｒ機能薄膜と、ＮｉＳｉ機能薄膜とをラッピングして形成された三つの熱電対熱ノードおよびＳｉＯ２保護薄膜を含み、ＭＥＭＳ技術を使用して、三つの熱電対熱ノードおよびＳｉＯ２保護薄膜をそれぞれ前記ドリルブレードに蒸着して、ブレード側面の温度分布を測定するために使用されることを特徴とする
請求項１に記載の埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置。 - 前記圧電薄膜センサーは、ＳｉＯ２絶縁薄膜、ＮｉＣｒ正極薄膜、ＺｎＯ機能薄膜、ＮｉＣｒ負極薄膜およびＳｉＯ２保護薄膜を含み、ＭＥＭＳ技術を使用して、ＳｉＯ２絶縁薄膜、ＮｉＣｒ正極薄膜、ＺｎＯ機能薄膜、ＮｉＣｒ負極薄膜およびＳｉＯ２保護薄膜をそれぞれ前記ドリルブレードに蒸着して、様々な骨組織に穿孔することによって生成される力を測定するために使用されることを特徴とする
請求項１に記載の埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置。 - 前記薄膜熱電対アレイ６ｐｉｎコネクターおよび前記圧電薄膜２ｐｉｎコネクターは、締まりばめを介して前記ドリルホルダーの予備の溝に事前に取り付けられ、前記ドリルブレードを刀柄に取り付けた後、ｐｏｇｏｐｉｎのスプリング伸縮装置を使用して、接点と薄膜とを接続させ、ｐｏｇｏｐｉｎの後端は、薄膜と同じ材料のリード線に接続され、かつリード線は、ボルダーの冷却口から引き出されることを特徴とする
請求項１に記載の埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置。 - 前記環形取得ワイヤレストランスミッターターミナルのシェルは、ポリテトラフルオロエチレン材料で製造され、内部には、マルチウェイスイッチチップ、圧電電荷増幅チップ、熱電対取得チップ、ブルートゥース機能を備えたシングルチップマイクロコンピューター主制御チップ、ｔｐｃ充電式リチウム電池、およびセンサーリード線に直接接続された８ビットミニチュアインラインコネクターを含むことを特徴とする
請求項１に記載の埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置。 - 前記ホストコンピューターは、アラームプロンプトモジュールをさらに含み、温度と力とが事前に設定された早期警告値に達すると、アラームプロンプトモジュールは、アラームプロンプトを送信することを特徴とする
請求項１に記載の埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1752724A (zh) * | 2004-09-23 | 2006-03-29 | 大连理工大学 | 一种薄膜热电偶温度传感器 |
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| US20080129150A1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-05 | Hongxi Zhang | High temperature sustainable piezoelectric sensors using etched or micromachined piezoelectric films |
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| US9222350B2 (en) * | 2011-06-21 | 2015-12-29 | Diamond Innovations, Inc. | Cutter tool insert having sensing device |
| CN102901534A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-30 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种薄膜温度烧蚀复合传感器及其制备方法 |
| CN104807554B (zh) * | 2015-03-03 | 2019-01-01 | 江苏多维科技有限公司 | 一种铜热电阻薄膜温度传感器芯片及其制备方法 |
| KR102095356B1 (ko) * | 2018-01-22 | 2020-03-31 | 전남대학교산학협력단 | 필름형 다채널 압전 센서를 이용한 생체신호 측정 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1752724A (zh) * | 2004-09-23 | 2006-03-29 | 大连理工大学 | 一种薄膜热电偶温度传感器 |
| CN104942318A (zh) * | 2015-07-01 | 2015-09-30 | 大连交通大学 | 一种智能瞬态切削测温刀具、制作方法及其测温方法 |
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