一种应变片、压力传感器以及介入医疗导管

摘要

本发明涉及一种应变片、压力传感器以及介入医疗导管，所述应变片包括基底；横向敏感栅，设置在所述基底上；至少两个非横向敏感栅，分别设置在所述基底上、分别位于所述横向敏感栅的两侧并与所述横向敏感栅电性连接；其中，两个所述非横向敏感栅通过横向连接线相连接并共用一个接地引线和接地端口，所述接地引线的一端在所述连接线的中间位置处与所述连接线相连接，所述接地引线的另一端与所述接地端口相连接；两个所述非横向敏感栅的阻值相同，并且分别与两根阻值相同的非接地引线的一端相连接，两根所述非接地引线的另一端分别与两个非接地端口连接。本发明使得整个应变片精度更高，连接电路后更快速地达到稳定状态，抗干扰能力更强。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种应变片、压力传感器以及介入医疗导管。

背景技术

一般应变片是在塑料的基底薄膜上贴上金属敏感栅制成，一个金属敏感栅是由一条窄导体曲折排列形成一组平行栅丝形成的，当其受到拉伸时，敏感栅变窄变长，电阻变大，当其受到压缩时，敏感栅变粗变短，电阻变小。在介入式导管中，由于需要测量导管头端与体内组织接触的情况，常常需要在导管头端设置压力传感器，而应变片可用于制作此类传感器，更具体地，将应变片贴在一弹性管体的周壁上，弹性管体设置于头端电极的近端，当头端电极接触体内组织时，导管会产生形变，从而引起弹性体的形变，进而触发应变片敏感栅的变长或变短，引起电阻的变化，以此来进行压力测量。

目前市场上常用的电阻应变片一般仅具有一个纵向排布的敏感栅，且栅丝周表面积较大，为了减小应变片的尺寸，申请人曾提出一种应变片，以实现在应变片的基底上设置多个纵向敏感栅，但是申请人在实际使用过程中发现，此种应变片需要一定的预热时间（约5-6分钟）才能达到稳定的状态，在达到稳定的状态后才能用于压力测量，既延长了手术时间，也给使用带来了不便。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种应变片、压力传感器以及介入医疗导管，应变片能够很快地达到稳定状态，克服现有应变片需要一定的预热时间才能达到稳定的状态，使用不方便的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种应变片，包括：

基底；

横向敏感栅，设置在所述基底上；

至少两个非横向敏感栅，分别设置在所述基底上、分别位于所述横向敏感栅的两侧并与所述横向敏感栅电性连接；

其中，两个所述非横向敏感栅通过横向连接线相连接并共用一个接地引线和接地端口，所述接地引线的一端在所述连接线的中间位置处与所述连接线相连接，所述接地引线的另一端与所述接地端口相连接；两个所述非横向敏感栅的阻值相同，并且分别与两根阻值相同的非接地引线的一端相连接，两根所述非接地引线的另一端分别与两个非接地端口连接。

可选的，上述应变片中，所述基底具有第一方向和第二方向，所述第一方向为所述基底的长度和宽度方向中的一个，所述第二方向为所述基底的长度和宽度方向中的另一个。

可选的，上述应变片中，二个所述非横向敏感栅对称设置且沿与所述第一方向呈设定角度的方向布置，所述横向敏感栅沿所述第二方向布置。

可选的，上述应变片中，两个所述非横向敏感栅为纵向敏感栅，二个所述纵向敏感栅并排对齐且沿所述第一方向布置，所述横向敏感栅沿所述第二方向布置；其中，所述纵向敏感栅的栅宽与所述横向敏感栅的栅长对齐，或者所述纵向敏感栅的栅长与所述横向敏感栅的栅宽对齐。

可选的，上述应变片中，所述每个敏感栅的栅宽和栅长相等，且所有敏感栅的栅状结构相同。

可选的，上述应变片中，所述横向敏感栅与两个所述非横向敏感栅通过所述横向连接线电性连接，且所述横向敏感栅与两个所述非横向敏感栅共用所述接地引线和所述接地端口。

可选的，上述应变片中，所述横向敏感栅的横栅丝与所述连接线连接的位置靠近所述连接线的中间位置。

可选的，上述应变片中，所述接地引线包括横向线段和纵向线段，所述横向线段在所述连接线的中间位置与所述连接线相连接，所述纵向线段的一端与所述横向线段连接，另一端与所述接地端口连接。

可选的，上述应变片中，所述横向线段与所述横向敏感栅的横栅丝平行布置，所述纵向线段与所述横向敏感栅的横栅丝垂直布置。

可选的，上述应变片中，两个所述非横向敏感栅包括第一非横向敏感栅和第二非横向敏感栅，所述第一非横向敏感栅和所述第二非横向敏感栅分别连接第一非接地引线和第二非接地引线；所述横向敏感栅的一端连接所述连接线，所述横向敏感栅的另一端与第三非接地引线相连接，所述第三非接地引线与所述第一非接地引线和所述第二非接地引线的阻值相同，所述第三非接地引线与第三非接地端口连接。进一步的，本发明还提供了一种压力传感器，包括弹性体以及上述任一所述的应变片，所述应变片设置在所述弹性体上。

可选的，上述压力传感器中，所述弹性体上开设有多个镂空槽，多个所述镂空槽沿所述弹性体的周向延伸，每个所述镂空槽的相对两端各设置有一个轴向槽，所述轴向槽沿所述弹性体的轴向延伸。

可选的，上述压力传感器中，所述轴向槽的长度不小于每个所述敏感栅的栅宽或栅长，或不小于每个所述敏感栅在所述弹性体的轴向上的宽度。

更进一步的，本发明还提供了一种介入医疗导管，包括导管远端，所述导管远端设置有上述任一项所述的压力传感器。

与现有技术相比，本发明提供的应变片，包括基底；一个横向敏感栅，设置在所述基底上；两个非横向敏感栅，分别设置在所述基底上、分别位于所述横向敏感栅的两侧并与所述横向敏感栅电性连接；其中，两个所述非横向敏感栅通过横向连接线相连接并共用一个接地引线和接地端口，所述接地引线的一端在所述连接线的中间位置处与所述连接线相连接，所述接地引线的另一端与所述接地端口相连接；两个所述非横向敏感栅的阻值相同，并且分别与两根阻值相同的非接地引线的一端相连接，两根所述非接地引线的另一端分别与两个非接地端口连接。这样的设计方案使得整个应变片精度更高，连接电路后更快速地达到稳定状态，抗干扰能力更强。对于安装有本发明应变片的压力传感器和介入医疗导管来说，可以有效缩短导管在人体内需要预热的时间，降低了医生手术操作的难度和手术风险，也减少了患者所承受的痛苦。

附图说明

在附图中，相同的附图标记表示相似构件或动作。附图中构件的尺寸和相对位置不一定是按比例绘制的。例如，各种构件的形状和角度不一定按比例绘制的，并且这些构件中的某些构件可能被随意放大和定位以改善附图的清晰度。此外，所绘制的构件的特定形状并不一定传递关于特定构件实际形状的任何信息，仅仅选择成在附图中容易识别的形状。

图1示出了现有一实施例的应变片结构示意图；

图2示出了现有另一实施例的应变片结构示意图；

图3示出了图2应变片的惠斯特半桥电路图；

图4示出了本发明一实施例的应变片的等轴视图；

图5是图4所示的应变片的仰视图；

图6示出了本发明另一实施例的应变片的等轴视图；

图7是图6所示的应变片的仰视图；

图8示出了本发明实施例提供的压力传感器与电极相连时的结构示意图；

图9示出了本发明实施例二个应变片在弹性体上均匀分布的主视图；

图10示出了本发明实施例二个应变片在弹性体上均匀分布的立体图；

图11示出了本发明实施例介入医疗导管远端电极的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本申请中，“近端”和“远端”是从使用产品的医生角度来看相对于彼此的元件或动作的相对方位、相对位置、方向，尽管“近端”和“远端”并非是限制性的，但是“近端”通常指该产品在正常操作过程中靠近医生的一端，而“远端”通常是指首先进入患者体内的一端。“轴向”和“周向”分别指弹性体的轴线方向及圆周面方向。

如图1-3所示提供了一种现有应变片的结构示意图。该应变片包括三个敏感栅，二个纵向敏感栅（第一纵向敏感栅11和第二纵向敏感栅12）和一个第一横向敏感栅13，且三个敏感栅通过连接线导通。

具体的，第一纵向敏感栅11包括第一栅状结构111、第一非接地端口112、接地端口113、与接地端口113相连的接地引线115（该接地引线是一栅丝，与第一栅状结构111的一端通过第一连接线116/117相连）以及与第一非接地端口112相连的第一非接地引线114（该第一非接地引线114亦是一根栅丝，与第一栅状结构111的另一端相连）。

第二纵向敏感栅12包括第二栅状结构121、第二非接地端口122、一个与第一纵向敏感栅11共用的接地端口113、与接地端口113相连的接地引线115（该接地引线与第二栅状结构121的一端通过第二连接线123/125相连）以及与第二非接地端口122相连的第二非接地引线124（该第二非接地引线124与第二栅状结构121的另一端相连）。

第一横向敏感栅13包括第三栅状结构131、第三非接地端口132、一个与第一纵向敏感栅11及第二纵向敏感栅12共用的接地端口113、与接地端口113相连的接地引线115以及与第三非接地端口132相连的第三非接地引线134，接地引线115与第三栅状结构131的一端通过部分的第一连接线116（如图1所示）或通过部分的第二连接线125相连（如图2所示），第三非接地引线134与第三栅状结构131的另一端相连。

经研究发现，该种应变片在实际使用过程中，需要对感应到的值进行后端校准且需要一定的预热时间才能达到稳定的可使用状态，给使用带来了不便。因此，申请人从多方面进行研究，最终发现造成这一问题的原因与接地引线的引出位置有关。

从图中可以看出，现有技术中与接地端口113相连的接地引线115是从第二纵向敏感栅12和第一横向敏感栅13之间的中间位置引出（如图1所示），或从第一纵向敏感栅11和第一横向敏感栅13之间的中间位置引出（如图2所示）。因此，造成了第一非接地端口112与接地端口113之间的电阻与第二非接地端口122与接地端口113之间的电阻不一致，导致了上述问题。

具体来说，如图2所示，第一非接地端口112与接地端口113之间的电阻R

因此，现有的应变片要么将二个纵向敏感栅的栅丝制作成尺寸不一致，要么在后端力值输出后再进行校正，设计复杂且精度不高。且应变片需要预热5-6分钟才能达到稳定状态进行测量。相应地，其对应的介入医疗导管在人体内需要预热的时间也随之增加，进而会限制该应变片在介入医疗导管上的顺利使用，加大了医生的手术操作难度和手术风险，延长了患者所承受的痛苦。

为此，基于上述现有应变片所存在的技术问题，本发明提供了一种应变片，精度更高，连接电路后更加稳定，抗干扰能力更强，无需后期进行校准并能够很快地达到稳定状态。对于安装有本发明应变片的压力传感器和介入医疗导管来说，可以有效缩短导管在人体内需要预热的时间，降低了医生手术操作的难度和手术风险，也减少了患者所承受的痛苦。

如图4-7所示，本发明提供了一种应变片，包括基底1，一个横向敏感栅13，设置在所述基底1上；两个非横向敏感栅，分别设置在所述基底1上、分别位于所述横向敏感栅13的两侧并与所述横向敏感栅13电性连接。

其中，两个所述非横向敏感栅通过横向连接线210相连接并共用一个接地引线115和接地端口113，所述接地引线115的一端在所述连接线210的中间位置处与所述连接线相连接，所述接地引线115的另一端与所述接地端口113相连接；两个所述非横向敏感栅的阻值相同，并且分别与两根阻值相同的非接地引线的一端相连接，两根所述非接地引线的另一端分别与两个非接地端口连接。

本实施例中，基底1具有第一方向和第二方向，所述第一方向为所述基底的长度和宽度方向中的一个，所述第二方向为所述基底的长度和宽度方向中的另一个。

优选的，所述连接线210包括相连接并电性导通的第三连接线211和第四连接线212，所述接地引线115从第三连接线211和第四连接线212的连接处（也即连接线210的中间位置）引出，第三连接线211的长度等于第四连接线212的长度。所述横向敏感栅13与两个所述非横向敏感栅通过横向连接线210电性连接，且所述横向敏感栅13与两个所述非横向敏感栅共用一个接地引线115和接地端口113。本发明实施例三个敏感栅共用一个接地端口113，且所述接地引线115从连接线210的中间位置引出，保证了第一非接地端口112与接地端口113之间的电阻R

本实施例中，接地引线115包括横向线段1151和纵向线段1152，所述横向线段1151在所述连接线210的中间位置与所述连接线相连接，所述纵向线段1152的一端与所述横向线段1151连接，另一端与所述接地端口113连接。具体的，所述横向线段1151与所述横向敏感栅13的横栅丝相平行布置，所述纵向线段1152与所述横向敏感栅13的横栅丝相垂直布置，这种设计方式避免了对横向敏感栅13原有位置造成影响，可以使得横向敏感栅13仍然位于较居中的位置，使得应变片各端口间具有比较适合的间距，避免焊接时出现短路。

进一步地，本实施例横向敏感栅13的横栅丝与所述连接线210连接的位置靠近所述连接线210的中间位置，从而使得横向敏感栅13也能够与所述非横向敏感栅同时达到稳定状态，进一步提高应变片的使用性能。

如图4-5所示，本发明提供的一个实施例，两个所述非横向敏感栅为纵向敏感栅（第一纵向敏感栅11和第二纵向敏感栅12），实施中，第一纵向敏感栅11和第二纵向敏感栅12并排对齐且沿所述第一方向布置（即每一列的纵栅丝沿着第一方向延伸），且相邻的第一纵向敏感栅11和第二纵向敏感栅12之间设置有一个所述横向敏感栅13，所述横向敏感栅13沿所述第二方向布置（即每一行的横栅丝沿着第二方向延伸）；其中，所述二个纵向敏感栅的栅宽与所述横向敏感栅13的栅长对齐，或者所述二个纵向敏感栅的栅长与所述横向敏感栅13的栅宽对齐。

本实施例应变片的第一非接地端口112与接地端口113之间的电阻R

优选的，本实施例应变片上的每个敏感栅的栅宽和栅长相等，且所有敏感栅的栅状结构也相同。更进一步地，所述横向敏感栅13的一端连接所述连接线210，所述横向敏感栅13的另一端与第三非接地引线134相连接，所述第三非接地引线134与所述第一非接地引线114和所述第二非接地引线124的阻值相同，所述第三非接地引线134与第三非接地端口132连接。这样设计可以使得整体应变片的结构更紧凑和稳定。

考虑到有时应力不一定沿着应变片的中轴线方向，可能是呈一定角度倾斜，甚至应力可能跟应变片的中轴线呈90度偏差，沿着导管径向方向的力（横向力）。如图6-7所示，本发明提供的另一个实施例，两个所述非横向敏感栅（第一非横向敏感栅14和第二非横向敏感栅15）对称设置且沿与所述第一方向呈设定角度的方向布置，所述横向敏感栅13沿所述第二方向布置，以使其既能够测量轴向的应变，又能测试横向的应变，从而扩大应变片的使用范围。

优选的，本实施例在前述应变片的基础上，可将左、右两侧的两个所述非横向敏感栅的栅丝呈一定角度倾斜，主要用于未知主方向双轴应力测量和分析。优选的，栅丝的倾斜角度为45°，这样可以尽可能覆盖到未知的应力测量，使得各个方向的力都可以监测到，以期提供给医生更准确的受力方向信息。

本实施例第一非横向敏感栅14的非接地端口141与接地端口113之间的电阻R

本实施例接地端口113的接地引线115也从连接线210的正中间引出，使得左、右二侧的连接线，即第三连接线211和第四连接线212的长度和阻值大小一致，从而可使得第一非接地端口112与接地端口113之间的电阻R

在其他实施例中，也可以在基底上设置多个成对的非横向敏感栅，例如4对或6对，非横向敏感栅分别对称地布置于横向敏感栅的两侧且使得两边的非横向敏感栅阻值相同，并与横向敏感栅通过横向连接线相连接并共用一个接地引线和接地端口，同样可以实现本发明的技术效果，本发明对此不做限制。

本发明基底1为半刚性基底。优选的，基底1由半刚性塑料材料制成。例如，所述基底1的材料选自特种高分子材料聚酰亚胺(PI)以及聚醚醚酮(PEEK)中的一种或多种组合。更优选，所述基底1采用PEEK材料加工而成，使得基底1具有优异的刚性和柔性。

进一步的，本发明还提供了一种压力传感器，如图8所示，包括弹性体21以及上述任一所述的应变片10，所述应变片10设置在所述弹性体21上。优选的，本实施例弹性体21为圆柱形中空弹性体。

本实施例弹性体21较佳地具有至少二个沿圆周方向切割的镂空槽22，且每个镂空槽22的相对两端之间较佳地设置有一个应变片10。二个镂空槽22位于不同的圆周上且沿周向错开分布。

本实施例每个所述镂空槽22的相对两端各设置有一个轴向槽23，所述轴向槽23沿所述弹性体21的轴向延伸。优选的，该轴向槽23沿弹性体21轴向的长度不小于应变片上各敏感栅的栅宽或栅长，或不小于各敏感栅在所述弹性体21的轴向上的宽度，由于应变片10的栅状结构在对应于轴向槽23所在区域的应变最大，因此，通过轴向槽23的长度设计，可以使得轴向槽23可用于指示应变片10粘贴在应变最大位置，从而使得应变片10输出的信号更强，测量效果更好。

具体来说，如图9-10所示，本实施例压力传感器包括弹性体21和至少二个应变片10，该至少二个应变片10设置在弹性体21的外表面上，以至少在弹性体21的二个不同位置感测轴向和周向应变。该至少二个应变片10位于不同的圆周上且沿周向错开布置。二个所述应变片10在弹性体21横切面的的正投影优选沿弹性体21的周向均匀分布。

本实施例以二个应变片为例，分别是第一应变片和第二应变片。所述第一应变片包括一个基底、二个非横向敏感栅、一个横向敏感栅，二个所述非横向敏感栅对称设置且沿与所述弹性体的轴向呈设定角度（优选为45°）的方向布置，且该二个所述非横向敏感栅之间设置有一个所述横向敏感栅，所述横向敏感栅沿所述弹性体的周向布置。所述第二应变片包括另一个基底、二个纵向敏感栅和一个横向敏感栅，二个所述纵向敏感栅并排对齐且沿所述弹性体的轴向布置，且相邻二个所述纵向敏感栅之间设置一个所述横向敏感栅，所述横向敏感栅沿所述弹性体的周向布置。

具体实施中，贴于弹性体21上的二个应变片10可以是相同的两个第一应变片，或相同的两个第二应变片，也可以是第一应变片和第二应变片的组合。本实施例二个应变片可以感测弹性体21上二个不同位置的应变，保证了接触力的实际测量要求。且二个应变片的设计，使得弹性体21的轴向长度可以做得更短，从而，携带该压力传感器的介入医疗导管的长度相应也可以缩短，节省了使用成本。

更进一步的，本发明还提供了一种介入医疗导管，包括导管远端，所述导管远端设置上述任一所述的压力传感器20。所述介入医疗导管还包括与压力传感器20连接的电极30，如图8-11所示。本实施例中压力传感器20包括前文所述的二个应变片，以感测应变信号。

综上所述，本发明提供的应变片、压力传感器以及介入医疗导管中，应变片的共用接地引线从连接线的中间位置引出，能够保证感应形变的左右两侧的敏感栅的栅丝尺寸和阻值也是完全一致的，使得整个应变片连接电路后更佳稳定，抗干扰能力更佳。对于安装了该应变片的压力传感器、介入导管来说，可以有效缩短导管在人体内需要预热的时间，降低医生的手术操作难度和手术风险，也减少了患者所承受的痛苦。另一方面本发明应变片的尺寸较小，进而缩短了压力传感器之弹性体的长度，同时也缩减了介入医疗导管的尺寸，降低了使用成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。