一种具备压力测量功能的针尖及其制备方法与流程

本发明涉及智能医疗检测技术，特别涉及一种具备压力测量功能的针尖及其制备方法。

背景技术：

颅压、咽喉压、心血管及血液压力、椎间盘压力、足底压力等人体内部的压力指标与人体机能的运转状态息息相关，很多疾病对外都表现为压力的异变。因此，准确测量人体内部的压力对诊断某些疾病有着重大的意义。骨筋膜室综合征是指骨筋膜室内的肌肉和神经因急性缺血、缺氧而产生的一系列早期症候群，其最显著的特点为患处压力的明显升高。一般认为，正常人的骨筋膜室的压力在0~8mmhg之间，如果压力超过30mmhg，则提示存在骨筋膜室综合征的可能。将患处压力与标准值比对为当前判断该疾病的主要方式，其具体的实施方案分为两种，分别为垂直水柱测压法和whiteside法。

假定患者的前膝处出现感觉异常、被牵拉疼痛等症状，垂直水柱测压法在左膝下3.5cm处，将侧压的输液针垂直穿刺人胫前骨筋膜室，另一端连接充满生理盐水的输液器。据流体力学的原理，当盐水的重力与筋膜室的压力保持平衡时，水柱的液面保持不变，此时测量进针点与水柱的液面垂直距离即为筋膜室内压（单位cm）。whiteside法在左膝下3.5cm处，把普通汞柱血压表连接三通管，三通管的另二端，一端连普通针头，另一端连接注射器，内置生理盐水。将汞柱血压表与被测肢体置于同一平面，针内充满盐水，刺人骨筋膜室内而不进入肌组织之中，将注射器抽10ml空气，推入时将盐水注人，使针头在间隙内通畅而不被组织堵塞，汞柱即可显示骨筋膜室内的压力（单位mmhg）。但此两种传统方案存在着如下的种种问题：其一，在测量患处压力时，注入液体所产生的附加压力会使得症状加重；其二，液体柱高度的测量精准度较低，压力的测量数值不够准确；其三，穿刺针刺入人体组织，易引起针尖堵塞，造成装置无法多次测量，无法留置；最后，不能实现患处压力的动态测量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具备压力测量功能的针尖及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具备压力测量功能的针尖，包括针尖本体、压力传感单元和支撑架，所述支撑架置于针尖本体内部，其上固定压力传感单元；所述压力传感单元的传感器部分贴于支撑架的端面，设置在针尖本体的针头端，所述压力传感单元的金属线与外部导线连接；所述支撑架与针尖内壁之间填充绝缘材料。

所述压力传感单元的传感器部分由金属液喷射在柔性基底上制成，压力传感单元的金属线由金属液喷射在柔性基底上或者打线接合法引出。

所述金属液为银或铜，所述柔性基底为pi或teslin。

所述压力传感单元涂抹pdms进行封装。

所述支撑架的材质为钢、铜或塑料。

所述支撑架通过pdms、uv胶或强力万能胶固定于针尖内部。

所述支撑架与针尖内壁之间填充的绝缘材料为pdms或胶水。

一种具备压力测量功能的针尖的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、传感单元制备：首先使用直流电压法将金属液喷射于柔性基底上构造传感器，在传感器部分涂抹封装材料，然后用金属液在柔性基底上喷射两条平行金属线与传感器相连，在金属线末端涂抹金属液构造线连接点，最后进行加热，得到压敏传单元后折叠传感器部分，使其所在平面垂直于金属线，完成压力传感单元的制备；

步骤2、管内固定：首先将压力传感单元的基底粘贴在支撑架上，保证传感器部分位于支撑架的端面上，金属线部分贴于支撑架外壁，然后将支撑架置于针尖内，使传感器部分置于针尖端部，最后向针尖内填充绝缘材料，固定支撑架的同时，保证压力传感单元与针尖内壁的绝缘；

步骤3、管外连接：首先在金属线末端连接导线，并在线连接点上涂抹金属液，加热后使导线固定，然后将针尖固定在针筒上，并将外接导线从针管中引出，以连接压力显示装置。

步骤1中，所述压力传感单元的两条金属线位于传感器的同一侧或两侧，位于同一侧时，金属线之间的空隙宽度需要小于支撑架横截面的半周长。

步骤1中，用打线接合法替代金属液喷射法引出金属线。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明装置结构简单、造价较低，易于实现；2）本发明装置采用微型传感器进行患处压力测量，对患处的施压可忽略不计，能够有效避免症状加重；3）本发明采用柔性材料对测量单元进行封装，能够保证装置密封、与人体隔绝，实现装置的多次循环利用；4）本发明压力传感单元传递的电信号随患处压力变化，能够动态监测患处压力数值，且准确性较高。

附图说明

图1为本明具备压力测量功能的针尖的纵截面示意图。

图2为图1所示针尖的压力传感单元的结构示意图。

图3为金属线位于两侧的压力传感单元的结构示意图。

图4为采用打线法的压力传感单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

一种具备压力测量功能的针尖，包括压力传感单元5、固定压力传感单元5的支撑架2、将支撑架2与针尖内壁绝缘粘合的粘合物、填充支撑架与针尖空隙的填充材料6，这四层结构在针尖本体内部的排布如图1所示。

所述压力传感单元可实现物理信号与电信号的转化，包括传感器和金属线1，其中传感器用于感知患处压力，金属线1用于与外部导线连接，传输压力信号。压力传感单元5通过支撑架2固定在针尖本体3内部时，传感器部分贴于支撑架2的端面上，设置在针尖本体3的针头端。

所述传感器可由银、铜等金属液喷射在pi、teslin等近似柔性材料上制成。采用这种微型传感器进行患处压力测量，对患处的施压可忽略不计，能够有效避免症状加重。

所述金属线1由金属液喷射在柔性基底4上或者打线接合法引出。

将金属液喷射在柔性基底上，引出两条金属线1与外部设备连接时，可以将两条金属线1喷射于传感器的同一侧，如图2所示，也可以将金属线1喷射于传感器的两侧，如图3所示。但是为了更好的固定压力传感单元5，将两条金属线1喷射于传感器5的同一侧时，金属线1之间的空隙宽度最好小于支撑架2横截面的半周长。

采用打线接合法引出金属线1与外部导线连接时，不需要预留喷射长金属线的基底4，在基底4底部将其与外部导线连接，如图4所示，直接将打线得到的金属线与导线连接，将导线引出针头连接外部设备即可。

为了实现装置的多次循环利用，所述针尖采用符合医用标准的密封材料，如pdms，对传感单元进行封装，保证传感单元密封，与人体隔绝。

为了保证装置的造价，所述支撑架2的材料选用常见、廉价的材料，如钢丝、铜丝，或采用机械强度近似的塑料等。

为了保证结构的牢固性，一些实例，通过pdms、uv胶或强力万能胶将支撑架2固定于针尖内部。还有一些实例，采用液态的pdms，或可自然固化的胶水填充针尖空隙。

制备上述具备压力测量功能的针尖的方法，包括如下步骤：

步骤1、传感单元制备：首先使用直流电压法将金属液喷射于柔性基底4上构造传感器，在传感器部分涂抹封装材料，然后用金属液在柔性基底4上喷射两条平行金属线1与传感单器相连，在金属线1末端涂抹金属液构造线连接点7，最后进行加热，得到压敏传单元后折叠传感器部分，使其所在平面垂直于金属线1，完成压力传感单元的制备；

步骤2、管内固定：首先将压力传感单元5的基底4粘贴在支撑架上，保证传感器部分位于支撑架2的端面上，金属线1部分贴于支撑架2外壁，然后将支撑架2置于针尖内，使传感器部分置于针尖端部，最后向针尖内填充绝缘材料6，固定支撑架2的同时，保证压力传感单元5与针尖内壁的绝缘；

步骤3、管外连接：首先在金属线1末端连接导线，并在线连接点7上涂抹金属液，加热后使导线固定，然后将针尖固定在针筒上，并将外接导线从针管中引出，连接压力显示装置。

本发明装置结构简单，易于实现，能够动态监测患处压力数值，且准确性较高。为了验证本发明方案的有效性，进行如下实验验证。

实施例1

本实施例选用的针尖内径为1mm，支撑材料2为直径为0.6mm的钢丝，传感单元5大小约为0.5mm*0.5mm，基底材料4采用teslin，封装粘合及填充材料6均为pdms，对人体组织无害，并且可达到较好的封装密闭效果。

本实施例通过“引线延长法”制备针尖，具体步骤如下：

步骤1、传感单元制作：首先选择长度大于针尖长度的teslin基底4，使用直流电压法将无颗粒纳米银墨水喷射于上基底4一端，作为传感器部分，并在传感器上方涂抹pdms进行封装，然后在传感器部分另一侧的基底4上，以银墨水喷射两条平行、长度匹配针尖长度且空隙宽度小于钢丝横截面的半周长的银线与传感器相连，在银线末端涂抹银墨水构造导线连接点7，在一定温度下加热制备出压敏传感器，折叠传感器部分使其所在平面垂直于银线。

步骤2、管内固定：首先将基底4用pdms溶液贴在内径为0.6mm的钢丝上，传感器部分置于钢丝端面上，引出的银线贴于钢丝外壁，静置使得pdms固化使其固定，然后将该钢丝管置于内径1mm的针尖3内，以内壁直径较小的针尖0.2mm左右注入pdms将针管填充，固定支撑钢丝的位置。

步骤3、管外连接：首先将银线末端7与导线相连，并涂抹银浆，加热使导线固定，然后将针尖固定于针筒上，将导线从针筒内壁引出，以供连接外部压力显示装置。

实施例2

本实施例步骤1中，不需要引出与针尖长度匹配的长银导线，采用打线接合法引出银线，其余操作步骤与实施例1相同。采用本实施例方案后，降低了基底材料的复杂性，银线与导线连接后引出针尖即可。

实施例3

本实施例步骤1中，将传感器喷涂于基底中间，在其两侧分别喷涂一条银线，然后将基底折叠，使传感器与两条银线垂直。本实施例方案中，两条银线分别固定于针尖内部的两侧，能够避免引出导线间的干扰，其余操作步骤与实施例1相同。

本发明还采用其他的材料设计了实施例，制备出了同样具备测压功能的针尖。