[发明专利]一种基于微小力传感技术和生物学原理的传感针

说明书

本发明公开了一种基于微小力传感技术和生物学原理的传感针，涉及力的测量和传感针灸技术领域，包括：外壳；外壳的前端盖的外部设置有针灸针体；后端盖转动连接有夹持操作杆；外壳的内部同轴设置有外管，外管内设置有力感知装置；外管一端与所述夹持操作杆相接，另一端与力感知装置的柔性铰链相接，针灸针体与力感知装置的超弹性体相接，超弹性体与前端盖转动连接。本发明能够在针刺治疗过程中实时检测提插力和扭转扭矩，作为一种力感知的触觉交互装置。本发明将布拉格光纤光栅的传感技术应用在针灸领域，具有以更直观的方式反映针刺过程中的力信息和扭矩信息，从而提醒针灸医师在施针时调整方向和深度，保证针灸的效果并对安全性提供保障。

技术领域

本发明属于力的测量和传感针灸技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于微小力传感技术和生物学原理的传感针。

背景技术

传感技术是获取与量化各种信息的重要手段，与生物医学的融合成就了生物医学传感技术的发展，有助于获取人体生理病理的相关信息。近年来，人们将目光聚焦在生物传感器这一类能够通过敏感元件将生物体内的化学信息转化成光、电等信号的传感器。为了研究中医理论，形成了一系列的传感针，它是以中医针灸针为基体，应用多种现代加工制作后，赋予它传感人体微区的温度、pH值、氧分压等信息的新功能而获得的一种特殊传感针。传感针的研究是针对中医药学需要提出的新课题，目前温度传感针、pH传感针、钙离子传感针等已达到了实用化，但是针对针刺过程的力感知的研究尚在初级阶段。

针刺是中医传统的治疗方式，近年来，国内外广泛采用针刺法治疗疾病，大大减少了病人遭受化疗等带来的痛楚。对针刺手法的研究是推动针灸学发展的重要基础，针灸对手法的要求也更为苛刻。传统的中医针刺过程中，为了提高治疗效果，医生需要对针体进行提插和扭转、捻动等动作才能引起痛阈值升高，因为此阈值对评价手法和治疗效果具有权威性，更多的研究指向了对针刺的力感知。因此需要能够感知微小压力和扭矩的传感针的需求应运而生。其中，对传感器的选择也是极其关键的一环。

布拉格光纤光栅(FBG)是近年来发展极为迅速的一种光纤无源器件。其低功耗，稳定且易制作的特性让它在各大领域广泛应用。光纤光栅传感器是波长调制型传感器，它对波长敏感而对光强不敏感，根据外界参考对光纤光栅中心波长或带宽的调制，能够实现光纤光栅传感器感受测量过程。

因此，一种运用光纤光栅和力感知技术在治疗过程中完成实时检测提插力和扭转扭矩，且能实现柔性交互场景针刺操作状态的实时感知的传感针便有了研究的价值。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题和/或缺陷，并提供后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和优点，提供了一种基于微小力传感技术和生物原理的传感针，包括：

外壳，其一端连接有后端盖，另一端连接有前端盖；所述前端盖的外部设置有针灸针体；所述后端盖转动连接有夹持操作杆；

所述外壳的内部同轴设置有外管，所述外管内设置有力感知装置，所述力感知装置被设置为采用三个节点布拉格光纤布局方式进行力的测量；

所述外管一端与所述夹持操作杆相接，另一端与所述力感知装置的柔性铰链相接，所述针灸针体与所述力感知装置的超弹性体相接，所述超弹性体与所述前端盖转动连接。

优选的是，其中，所述力感知装置的结构包括：

光纤节点，其通过粘合剂固定在所述外管的内部，且所述光纤节点的两端分别穿设在夹持操作杆和柔性铰链中；

所述柔性铰链一端与所述外管相接，另一端与所述超弹性体相接。

优选的是，其中，所述光纤节点包括：

中心节点，其端部通过粘合剂与所述超弹性体粘结接触，所述中心节点的两侧对称设置有扭矩节点。

优选的是，其中，所述柔性铰链的结构包括：