專利名稱：微型壓力傳感器及其組成的微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的用于微創(chuàng)椎體灌注壓測定的微型壓力傳感
器及其組成的微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)，主要用于骨質(zhì)疏松、血管瘤、多發(fā)性骨髓瘤、轉(zhuǎn)移 癌等所致的椎體破壞、病理性骨折的微創(chuàng)治療，使病椎即刻得到強化和穩(wěn)定、恢復(fù)其負(fù)重功
背景技術(shù)：
骨質(zhì)疏松癥非常常見，已成為社會公共健康問題。我國預(yù)計2010年骨質(zhì)疏松癥患 者將達(dá)到1. 1億人，2025年則將有1. 5億人。隨著人口老齡化的發(fā)展，這一問題將更加嚴(yán)重。 骨質(zhì)疏松性脊柱壓縮骨折(0VCF)患者因骨折疼痛臥床休息、活動減少可使骨量 進(jìn)一步丟失，再骨折的發(fā)生率是原來的5-12倍，反復(fù)骨折，最終陷入惡性循環(huán)。0VCF的治療 是一個棘手的問題，傳統(tǒng)保守治療不能迅速緩解疼痛、強化骨折椎，打斷惡性循環(huán)等。脊柱 內(nèi)固定手術(shù)由于骨質(zhì)疏松容易產(chǎn)生螺釘松動拔出，使固定失敗，甚至產(chǎn)生并發(fā)癥。1987年法 國醫(yī)生Deramand等首先運用椎體成形術(shù)(PVP)治療頸椎血管瘤。后用于治療OVCF，獲得 了迅速緩解病人背部疼痛的顯著療效，從而被譽為開創(chuàng)了椎體骨折微創(chuàng)治療的新紀(jì)元。但 PVP有較高的灌注劑滲漏率及椎體復(fù)位不理想的缺點。1994年美國Reiley等設(shè)計了球囊 擴張椎體后凸成形術(shù)(PKP)，并于1998年被美國FDA批準(zhǔn)臨床試用。我們自2000年在美國 也只有幾個州剛剛開始臨床試用時就開始對這一微創(chuàng)椎體強化技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的基礎(chǔ)和臨 床研究，重點研究發(fā)病率高的0VCF，并擴展到椎體良惡性腫瘤。PKP與PVP相比，灌注劑滲 漏率盡管明顯降低，但仍是該技術(shù)的主要的并發(fā)癥。 針對以上情況，國際上眾多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，主要集中在擴張撐開器的研 究上，如Sky、Sunflower、Vesselplasty、Kyphon系列產(chǎn)品等，臨床使用后分析認(rèn)為，灌注劑 滲漏率沒有明顯的減少，甚至包括正在臨床實驗階段的Catheter fabric,均不能有效地解 決以上灌注劑滲漏問題。沒有從測定灌注劑灌注時的壓力來控制灌注劑滲漏問題方面去著 手研究。

實用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型提供了一種微型壓力傳感器及其組成的微創(chuàng)椎體 灌注壓測定系統(tǒng)，來監(jiān)控手術(shù)中灌注劑注射壓力，通過系統(tǒng)的量化注射壓力解決灌注劑滲 透問題，有效地降低手術(shù)風(fēng)險，提高手術(shù)中灌注劑灌注的成功率與質(zhì)量，具有微型化、介質(zhì) 兼容性好、低成本、高可靠、高精度、高靈敏度特點。 首先，本實用新型提供了一種微型壓力傳感器，其采用的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)一 種微型壓力傳感器，安裝于灌注劑推入器內(nèi)，由封裝管以及設(shè)于該封裝管內(nèi)的硅敏感組件、 絕緣陶瓷棒和引出電纜組成，該硅敏感組件由具有C型膜結(jié)構(gòu)的硅敏感元件、與硅相似膨 脹系數(shù)的玻璃環(huán)和單晶硅蓋帽組成，該硅敏感元件正面中部具有惠斯通電橋而背面環(huán)部與該玻璃環(huán)環(huán)面固定，該玻璃環(huán)環(huán)周密封固定于該封裝管管口內(nèi)并形成測壓孔，該測壓孔內(nèi) 填充有壓力傳導(dǎo)介質(zhì)，單晶硅蓋帽環(huán)部密封固定于該硅敏感元件正面環(huán)部，并與該硅敏感 元件之間形成真空壓力腔，該玻璃環(huán)的另一環(huán)面固定于該絕緣陶瓷棒端面，該絕緣陶瓷棒 上設(shè)有多條花鍵槽，該惠斯通電橋上各應(yīng)變電阻分別通過金絲內(nèi)引線引出到該絕緣陶瓷棒 上相應(yīng)花鍵槽內(nèi)，該引出電纜上各引線分別引入到花鍵槽內(nèi)，并與相應(yīng)的金絲內(nèi)引線焊接 固定。 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該封裝管為不銹鋼管，其內(nèi)壁設(shè)有絕緣保護(hù)膜，該 絕緣陶瓷棒上花鍵槽表面包裹環(huán)氧樹脂，具體地，該絕緣保護(hù)膜可以為聚對二甲苯。 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該壓力傳導(dǎo)介質(zhì)為硅橡膠。 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該玻璃環(huán)為Pyrex玻璃環(huán)或GG-17硼硅玻璃環(huán)。 其次，本實用新型又提供了一種由該微型壓力傳感器及其組成的微創(chuàng)椎體灌注壓
測定系統(tǒng)，其采用的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)還包括推管、位于該推管內(nèi)滑動的中空推桿、信
號放大調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集顯示儀，該微型壓力傳感器安裝于該中空推桿端口內(nèi)，并且該
微型壓力傳感器之測壓孔與該中空推桿端口面齊平，該中空推桿尾部引出該引出電纜，并
經(jīng)信號放大調(diào)理電路形成標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，由該數(shù)據(jù)采集顯示儀顯示輸出。 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該數(shù)據(jù)采集顯示儀還具有過壓或欠壓檢測的聲光
報警器。 作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，該系統(tǒng)還設(shè)有能實時記錄壓力檢測信號的上位 機。 本實用新型的有益技術(shù)效果是所述微型壓力傳感器安裝于灌注劑推入器內(nèi)，所 述硅敏元件正面中部具有惠斯通電橋，并與單晶硅蓋帽之間形成真空參考壓力腔，這樣背 面承壓的傳感器比正面承壓的傳感器具有更長的使用壽命和更高的可靠性，同時所述測壓 孔填充有壓力傳導(dǎo)介質(zhì)，該硅敏感組件固定于該絕緣陶瓷棒端面，該絕緣陶瓷棒上花鍵槽 起到放置固定金絲內(nèi)引線和連接的引出電纜中引線，該不銹鋼管內(nèi)壁設(shè)有絕緣保護(hù)膜而該 絕緣陶瓷棒上花鍵槽周面包裹環(huán)氧樹脂，這樣設(shè)計防止信號通過引出線或不銹鋼管干擾， 影響測量精度。 由該微型壓力傳感器組成的微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)，將該微型壓力傳感器安裝 于灌注劑推入器內(nèi)，具體地將該傳感器的封裝管固定在該中空推桿管口內(nèi)并與管口 ，這樣 當(dāng)灌注劑推入錐體內(nèi)，其所受的反推力由該傳感器檢測，經(jīng)引出電纜引出后，再經(jīng)信號放大 調(diào)理電路形成標(biāo)準(zhǔn)壓力信號(直接由數(shù)顯儀顯示或計算機處理)，該系統(tǒng)提供了信號顯示， 同時還可以提供過壓或欠壓檢測報警，還可以由上位機實時記錄壓力信號變化過程，滿足 了手術(shù)過程中實時檢測控制目的。

圖1為本實用新型中所述硅敏感組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型中所述微型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型中所述微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下對照附圖作補充說明 11——引出電纜 2——玻璃環(huán)
4[0020]12——-微型壓力傳感器21———測壓孔13——-推管3—一硅敏感元件14——-中空推桿4—一單晶硅蓋帽15——-上位機5—一金絲內(nèi)引線16——-信號放大調(diào)理電路6—一絕緣陶瓷棒17——-數(shù)據(jù)采集顯示儀7—一真空壓力腔8—一封裝管
具體實施方式結(jié)合圖1、圖2和圖3，以下作進(jìn)一步描述 —種微型壓力傳感器，安裝于灌注劑推入器內(nèi)，由封裝管8以及設(shè)于該封裝管8內(nèi) 的硅敏感組件、絕緣陶瓷棒6和引出電纜11組成，該硅敏感組件由具有C型膜結(jié)構(gòu)的硅敏 感元件3、與硅相似膨脹系數(shù)的玻璃環(huán)2和單晶硅蓋帽4組成，該玻璃環(huán)2為Pyrex玻璃環(huán) 或GG-17硼硅玻璃環(huán)，該Pyrex玻璃環(huán)是康寧公司(Corning)的產(chǎn)品，它是專為半導(dǎo)體封裝 設(shè)計，具有與硅接近的物理性能，國產(chǎn)替代產(chǎn)品為GG-17硼硅玻璃，硅敏感元件3正面中部 具有惠斯通電橋而背面環(huán)部與該玻璃環(huán)2環(huán)面固定，該玻璃環(huán)環(huán)周密封固定于該封裝管8 管口內(nèi)并形成測壓孔21，該測壓孔21內(nèi)填充有壓力硅橡膠傳導(dǎo)介質(zhì)，具體地在低真空環(huán)境 中滴入硅橡膠，灌注量以齊平測壓端面為準(zhǔn)，自然固化后形成壓力傳導(dǎo)介質(zhì)，單晶硅蓋帽4 環(huán)部密封固定于該硅敏感元件3正面環(huán)部，并與該硅敏感元件3之間形成真空壓力腔7，該 玻璃環(huán)2的另一環(huán)面固定于該絕緣陶瓷棒6端面，該絕緣陶瓷棒6上設(shè)有多條花鍵槽，該惠 斯通電橋上各應(yīng)變電阻分別通過金絲內(nèi)引線5引出到該絕緣陶瓷棒上相應(yīng)花鍵槽內(nèi)，該引 出電纜ll上各引線分別引入到花鍵槽內(nèi)，并與相應(yīng)的金絲內(nèi)引線焊接固定，為了防止信號 通過引出線或不銹鋼管干擾，該封裝管8為不銹鋼管，其內(nèi)壁設(shè)有聚對二甲苯絕緣保護(hù)膜， 具體地將不銹鋼管放入LPCVD(低壓化學(xué)氣相沉積)中在其內(nèi)壁生長一層(如厚度0.01mm) 的聚對二甲苯作為絕緣保護(hù)膜，該絕緣陶瓷棒6上花鍵槽表面包裹環(huán)氧樹脂，本實用新型 采用背面承壓的絕壓結(jié)構(gòu)設(shè)計，而背面承壓的傳感器比正面承壓的傳感器有更長的使用壽 命和更高的可靠性。 該硅敏感組件采用中國專利"一種微型動態(tài)壓阻壓力傳感器及其制造方法"(專 利號ZL2003101063298)公開技術(shù)方案制成，用單晶硅材料基于MEMS (Micro Electro Mechanical System)硅體微機械加工工藝制作而成，因不是本實用新型要點，在此不再敘 述。 由上述微型壓力傳感器組成的微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)，還包括推管13、位于該 推管13內(nèi)滑動的中空推桿14、信號放大調(diào)理電路16、數(shù)據(jù)采集顯示儀17和上位機15，該微 型壓力傳感器12安裝于該中空推桿14端口內(nèi)，并且該微型壓力傳感器之測壓孔21與該中 空推桿14端口面齊平，該中空推桿14尾部引出該引出電纜ll，具體地將引出電纜11沿中 空推桿14引出并鑲?cè)胪茥U后部推手處的引線槽中，并經(jīng)信號放大調(diào)理電路16進(jìn)行零位、靈 敏度溫度系數(shù)補償，并加壓調(diào)理標(biāo)定好零位及滿度輸出后形成標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，該微型壓力 傳感器引出的壓阻信號經(jīng)該信號放大調(diào)理電路由該數(shù)據(jù)采集顯示儀17顯示輸出，該數(shù)據(jù) 采集顯示儀17還具有過壓或欠壓檢測的聲光報警器，該上位機能實時記錄壓力檢測信號。[0031] 所述微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)將該微型壓力傳感器12裝入到灌注劑推入器的中 空推桿14之中，保證其硅膠感壓面與推桿端面平齊，將引出電纜線沿中空推桿14引出，鑲 入推桿后部推手處的引線槽中。通過信號放大調(diào)理電路16將微型壓力傳感器12信號轉(zhuǎn)化 調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出至數(shù)據(jù)采集顯示儀17，同時通過數(shù)據(jù)采集顯示儀17的RS232通訊接口 與上位機15相連，配合相應(yīng)軟件進(jìn)行同步的實時數(shù)據(jù)存儲，便于后期的打印與分析，同時 作為手術(shù)記錄存檔。手術(shù)中利用此系統(tǒng)通過觀測灌注劑推入器實時壓力顯示，保持推注時 推力的恒定，防止灌注劑滲漏。 基于本實用新型技術(shù)可以制作如下微型壓力傳感器及其組成的的微創(chuàng)椎體灌注 壓測定系統(tǒng) 1)該微型壓力傳感器的不銹鋼管尺寸可選為外徑。2. lmm、內(nèi)徑①1.8mm和長 18mm，用LPCVD(低壓化學(xué)氣相沉積)做0. Olmm厚度的聚對二甲苯膜對內(nèi)表面絕緣處理好 的不銹鋼管中，傳感器的測壓孔21部分低于不銹鋼管邊緣0. 5mm，等待環(huán)氧樹脂室溫固化； 2)將做好的微型壓力傳感器周圍涂上薄薄一層環(huán)氧樹脂倒裝入外徑為2. 5mm、內(nèi) 徑為2. 2mm的灌注劑推入器的中空推桿14中，裝入至傳感器測量頭與灌注劑推入器中空推 桿14齊平處，將尾管引出的傳感器信號引線沿推柄開好的槽布線，用膠粘劑真空環(huán)境下完 成密封； 3)將信號線引入信號放大調(diào)理電路16里，此時對傳感器進(jìn)行零位、靈敏度溫度系 數(shù)補償，并加壓調(diào)理標(biāo)定好零位及滿度輸出，將標(biāo)準(zhǔn)信號傳入數(shù)據(jù)采集顯示儀17，將實時壓 力值顯示在儀表上，同時可以在儀表設(shè)置壓力(欠壓或過壓)報警值，當(dāng)壓力超過或低于設(shè) 定值時可聲光報警，同時通過儀表的RS232接口 ，及上位機15的采集存儲分析系統(tǒng)，將壓力 數(shù)據(jù)傳入上位機電腦保存。 本實用新型提供的微型壓力傳感器與生理介質(zhì)接觸的材料為不銹鋼、硅橡膠、
pyrex玻璃，它們都是生理兼容性材料，均可以用環(huán)氧乙烷進(jìn)行消毒而多次使用。 本實用新型主要用于骨質(zhì)疏松、血管瘤、多發(fā)性骨髓瘤、轉(zhuǎn)移性腫瘤等導(dǎo)致的椎體
病變的微創(chuàng)強化治療時注入骨水泥，減輕患者疼痛，也可用于由該技術(shù)治療其他疾病時灌
注壓的測定與控制。
權(quán)利要求一種微型壓力傳感器，安裝于灌注劑推入器內(nèi)，由封裝管(8)以及設(shè)于該封裝管(8)內(nèi)的硅敏感組件、絕緣陶瓷棒(6)和引出電纜(11)組成，其特征在于，該硅敏感組件由具有C型膜結(jié)構(gòu)的硅敏感元件(3)、與硅相似膨脹系數(shù)的玻璃環(huán)(2)和單晶硅蓋帽(4)組成，該硅敏感元件(3)正面中部具有惠斯通電橋而背面環(huán)部與該玻璃環(huán)(2)環(huán)面固定，該玻璃環(huán)環(huán)周密封固定于該封裝管(8)管口內(nèi)并形成測壓孔(21)，該測壓孔(21)內(nèi)填充有壓力傳導(dǎo)介質(zhì)，單晶硅蓋帽(4)環(huán)部密封固定于該硅敏感元件(3)正面環(huán)部，并與該硅敏感元件(3)之間形成真空壓力腔(7)，該玻璃環(huán)(2)的另一環(huán)面固定于該絕緣陶瓷棒(6)端面，該絕緣陶瓷棒(6)上設(shè)有多條花鍵槽，該惠斯通電橋上各應(yīng)變電阻分別通過金絲內(nèi)引線(5)引出到該絕緣陶瓷棒上相應(yīng)花鍵槽內(nèi)，該引出電纜(11)上各引線分別引入到花鍵槽內(nèi)，并與相應(yīng)的金絲內(nèi)引線焊接固定。
2. 如權(quán)利要求l所述的一種微型壓力傳感器，其特征在于，該封裝管(8)為不銹鋼管， 其內(nèi)壁設(shè)有絕緣保護(hù)膜，該絕緣陶瓷棒(6)上花鍵槽表面包裹環(huán)氧樹脂。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種微型壓力傳感器，其特征在于，該絕緣保護(hù)膜為聚對二甲苯。
4. 如權(quán)利要求1述的一種微型壓力傳感器，其特征在于，該壓力傳導(dǎo)介質(zhì)為硅橡膠。
5. 如權(quán)利要求l所述的一種微型壓力傳感器，其特征在于，該玻璃環(huán)(2)為Pyrex玻璃 環(huán)或GG-17硼硅玻璃環(huán)。
6. —種由權(quán)利要求1、2、4或5所述微型壓力傳感器組成的微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)， 其特征在于，還包括推管(13)、位于該推管(13)內(nèi)滑動的中空推桿(14)、信號放大調(diào)理電 路(16)和數(shù)據(jù)采集顯示儀(17)，該微型壓力傳感器(12)安裝于該中空推桿(14)端口內(nèi)， 并且該微型壓力傳感器之測壓孔(21)與該中空推桿(14)端口面齊平，該中空推桿(14)尾 部引出該引出電纜(ll)，并經(jīng)信號放大調(diào)理電路(16)形成標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，由該數(shù)據(jù)采集顯 示儀(17)顯示輸出。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)，其特征在于，該數(shù)據(jù)采集顯示 儀(17)還具有過壓或欠壓檢測的聲光報警器。
8. 如權(quán)利要求6所述的一種微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還設(shè)有能 實時記錄壓力檢測信號的上位機(15)。
專利摘要一種由微型壓力傳感器組成的微創(chuàng)椎體灌注壓測定系統(tǒng)，包括微型壓力傳感器、推管、位于推管內(nèi)滑動的中空推桿、信號放大調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集顯示儀，微型壓力傳感器由封裝管及設(shè)于封裝管內(nèi)硅敏感組件、絕緣陶瓷棒和引出電纜組成，硅敏感組件由具有硅敏感元件、玻璃環(huán)和單晶硅蓋帽組成，硅敏感元件正面具有惠斯通電橋而背面與玻璃環(huán)固定，玻璃環(huán)環(huán)周固定于封裝管管口內(nèi)并形成測壓孔，微型壓力傳感器安裝于中空推桿端口內(nèi)，測壓孔與中空推桿端口面齊平，中空推桿尾部引出電纜并經(jīng)信號放大調(diào)理電路形成標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，由數(shù)據(jù)采集顯示儀顯示輸出，本實用新型用于監(jiān)控手術(shù)中灌注劑注射壓力，解決灌注劑滲透，有效降低手術(shù)風(fēng)險。
文檔編號A61M1/00GK201445523SQ200920046430
公開日2010年5月5日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者豐金妹, 唐天駟, 孟斌, 楊惠林, 王冰, 王文襄, 陳亮 申請人:楊惠林;孟斌;蘇州大學(xué)第一附屬醫(yī)院;昆山雙橋傳感器測控技術(shù)有限公司