專利名稱：帶有用于探測力的傳感器的醫(yī)療設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于探測沿縱向作用于醫(yī)療設(shè)備上的力的醫(yī)療設(shè)備。
背景技術(shù)：
從WO 2005/011511 Al已知這樣的傳感器，WO 2005/011511 Al公 開了用于探測作用于細(xì)長裝置上、特別是諸如導(dǎo)管的細(xì)長裝置上的力的 傳感器，所述力包括在細(xì)長裝置的縱向上的不可忽略的力分量。該傳感 器包括針對待探測的力的力換能器；用于將該傳感器安裝到細(xì)長裝置 上的連接；至少一個(gè)光輸入?yún)^(qū)域，其可光學(xué)連接到將光注入到該傳感器 內(nèi)的至少一個(gè)光波導(dǎo)；光強(qiáng)度調(diào)制器，該光強(qiáng)度調(diào)制器根據(jù)施加到力換 能器上的力來調(diào)制可注入到傳感器內(nèi)的光的預(yù)定強(qiáng)度；以及至少一個(gè)光 解耦區(qū)域，具有調(diào)制強(qiáng)度的光可經(jīng)由該光解耦區(qū)域在至少一個(gè)光導(dǎo)中解 耦。已知傳感器的缺點(diǎn)在于由于調(diào)制的光強(qiáng)度，所探測的力的準(zhǔn)確度相 對較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)療設(shè)備，其具有用于以改進(jìn)的準(zhǔn)確度 來探測沿縱向作用于該醫(yī)療設(shè)備上的力的傳感器。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要 求限定。有利的實(shí)施例由從屬權(quán)利要求限定。
這個(gè)目的通過根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，其特征在于，該醫(yī)療 設(shè)備包括光機(jī)械力換能器，光導(dǎo)以及光電探測器，光機(jī)械力換能器具有 用于接收力的柔性部件，光導(dǎo)具有面對光機(jī)械力換能器的柔性部件的輸 出耦合(outcoupling)表面，且光電探測器探測干涉圖案，該干涉圖案 由光導(dǎo)中的從光導(dǎo)的輸出耦合表面所反射的光和光導(dǎo)中的從光機(jī)械力 換能器的柔性部件反射的光組成。使用由從光導(dǎo)的輸出耦合表面反射的 光和從光機(jī)械力換能器的柔性部件反射的光組成的干涉圖案導(dǎo)致對作 用于醫(yī)療設(shè)備上的力的更準(zhǔn)確的測量，因?yàn)楣獠ㄩL而非光強(qiáng)度是測量的 基礎(chǔ)，該波長是導(dǎo)致比光強(qiáng)度更準(zhǔn)確的測量結(jié)果的參數(shù)。WO 2006/092707 Al公開了 一種用于診斷或治療器官或脈管的設(shè) 備，其中可變形主體具有安置于其遠(yuǎn)端的至少兩個(gè)光纖傳感器，該可變 形主體耦合到處理邏輯，處理邏輯被編程為響應(yīng)于所探測到的光纖傳感 器的光學(xué)特性的變化來計(jì)算多維力向量，所述變化是由于與器官或脈管 的壁組織接觸所致的遠(yuǎn)端偏轉(zhuǎn)引起。該力向量可用于促進(jìn)直接地或使用 機(jī)器人系統(tǒng)自動地操縱可變形主體。這種設(shè)備的力測量的準(zhǔn)確性低于根 據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備中的準(zhǔn)確性，因?yàn)閲@醫(yī)療設(shè)備的縱向軸線的扭矩 造成在軸向上力的測量的干擾。而且，力并不直接由光纖傳感器測量， 而是將可變形主體的變形傳遞到光纖傳感器，其中光纖傳感器的感測部 件(諸如布拉格光柵)安置于可變形主體內(nèi)而不在醫(yī)療設(shè)備的遠(yuǎn)端內(nèi)。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的實(shí)施例中，光機(jī)械力換能器的柔性部件 包括接收力的突起。該突起有利地提供必須要測量的力作用其上的邊界 明確的區(qū)域。而且，該突起避免了待測量的力作用于力換能器之外的醫(yī) 療設(shè)備的部分上而導(dǎo)致錯誤的力測量和探測。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的又一個(gè)實(shí)施例中，該力包括突起與體腔 內(nèi)的組織表面之間的接觸力。通過這種方式，對于操作該醫(yī)療設(shè)備的人 員來說，該醫(yī)療設(shè)備與組織表面的接觸力是可得到的。對接觸力的了解 幫助此人員避免由于過度的力而對組織造成意外損傷?？蛇x地，在醫(yī)療 設(shè)備例如由機(jī)器人系統(tǒng)自動操作的情況下，所測量的力可由自動化系統(tǒng) 用來實(shí)時(shí)控制醫(yī)療設(shè)備的移動從而避免組織損傷。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的又一 實(shí)施例中，突起位于從光導(dǎo)的輸出 耦合表面所發(fā)出的光的路徑之外。這減'J、 了突起對力測量的任何干擾影響。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的另 一實(shí)施例中，該醫(yī)療設(shè)備包括至少由 柔性部件和光導(dǎo)的輸出耦合表面所限制的封閉空間區(qū)域，用于探測環(huán)境 壓力與封閉空間區(qū)域內(nèi)的壓力之間的壓差。舉例而言，可使用根據(jù)此實(shí) 施例的醫(yī)療設(shè)備來測量在體腔的心臟或脈管內(nèi)的血壓，其中環(huán)境壓力是 體腔內(nèi)的血壓。此外，也可能使用此實(shí)施例來探測突起與體腔內(nèi)的組織 表面之間的接觸力。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的實(shí)施例中，光機(jī)械力換能器的柔性部件 包括面對光導(dǎo)的輸出耦合表面的底表面和接收力并與底表面相對的頂表面，且其中柔性部件在其外側(cè)由安裝在光導(dǎo)的一部分上的剛性支承部 件支承。這提供力換能器的簡單構(gòu)造，其中柔性部件經(jīng)由剛性支承部件 安裝于光導(dǎo)上，得到柔性部件相對于光導(dǎo)的輸出耦合表面的明確的相對位置。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的再一個(gè)實(shí)施例中，光機(jī)械力換能器的柔 性部件包括柔性橋連接，其由安裝在光導(dǎo)一部分上的剛性橋支承件在每 一側(cè)支承，其中用于接收力的突起位于柔性橋連接的頂表面上。此實(shí)施 例使得能夠準(zhǔn)確測量局部地作用于突起上的力，該力轉(zhuǎn)移成柔性橋連接 的彎曲。在柔性橋連接的每一側(cè)上的剛性橋支承件有利地提供力換能器 在光導(dǎo)上的穩(wěn)固安裝。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的另 一個(gè)實(shí)施例中，光機(jī)械力換能器的柔 性部件包括纖維材料，該纖維材料在柔性部件的底表面或頂表面上至少 部分地涂敷有反射性材料。此實(shí)施例允許通過例如針對光纖和力換能器 使用相同的材料而簡化醫(yī)療設(shè)備的制造。通過在光機(jī)械力換能器的柔性 部件的其中一個(gè)表面上添加反射性涂層，增加了反射光的強(qiáng)度，導(dǎo)致干
涉圖案的更準(zhǔn)確的測量。反射性材料的實(shí)例包括Pt和Au。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的實(shí)施例中，至少三個(gè)光機(jī)械力換能器安 裝于中央細(xì)長部件的周圍。這有利地提供了對作用于醫(yī)療設(shè)備上的力的 空間方位的確定。如果作用于醫(yī)療設(shè)備上的力包括醫(yī)療設(shè)備與組織表面 之間的接觸力，那么所測量的接觸力的空間方位使得能夠確定醫(yī)療設(shè)備 相對于組織表面的相對位置。通過這種方式，可以確定醫(yī)療設(shè)備相對于 組織表面的方位以及進(jìn)而角度。舉例而言，通過保持每一個(gè)力換能器上 的接觸力充分相等，該醫(yī)療設(shè)備將基本上垂直于組織表面而定位。在自 動化機(jī)器人系統(tǒng)用于醫(yī)療設(shè)備操作的情況下，醫(yī)療設(shè)備的移動將由機(jī)器 人系統(tǒng)控制使得該醫(yī)療設(shè)備基于三個(gè)力換能器中每一個(gè)測量的接觸力 而定位于所要求的相對于組織表面的位置。
在根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的實(shí)施例中，該醫(yī)療設(shè)備還包括用于根據(jù) 干涉圖案計(jì)算力的處理邏輯。該處理邏輯也可存在于醫(yī)療設(shè)備的外部且
醫(yī)療設(shè)備適;能4無l連接到任何外部:備。,、'々、

現(xiàn)將參看附圖進(jìn)一 步闡明和描述本發(fā)明的這些和其它方面，在附圖
中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的力傳感器的端部的透視圖2和圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的力傳感器的端部的截面圖4a和圖4b分別是根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的端部的實(shí)施例的透視 圖和透視截面圖5、圖6和圖7是根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設(shè)備的端部的另外的實(shí)施例 的透—見圖；以及
意透視圖。、 ，、"、 、 。、 、
附圖未按照比例繪制。 一般而言，在附圖中相同的構(gòu)件由相同的附 圖標(biāo)記來表示。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的力傳感器100的端部的實(shí)施例的透視 圖。力傳感器100為例如導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡或者用于在體腔內(nèi)進(jìn)行診斷或治 療的任何設(shè)備的一部分。如圖1所示的力傳感器100的端部包括細(xì)長主 體9,例如圓柱，其具有在中間的光波導(dǎo)1用于引導(dǎo)源自激光源(未圖 示)的光30 。光波導(dǎo)例如可由纖維材料制成且例如可由折射率與光波導(dǎo) 1的折射率不同的材料包圍。力傳感器100還包括傳感器，在此情況下 成形為橋狀結(jié)構(gòu)，具有在每一側(cè)由剛性橋支承件21支承的柔性部件22。 突起3安裝于柔性部件22的頂表面24上用于接收接觸力F。
圖2和圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的力傳感器100的端部的截面圖 且還示出力傳感器100的操作。圖2示出光波導(dǎo)1中源自激光源(未圖 示)的光30的第一部分31在輸出耦合表面11從光波導(dǎo)1出射。第一 反射光32包括光30的第二部分，其在輸出耦合表面11反射且在光波 導(dǎo)1中在光30的相反方向上被引導(dǎo)。第二反射光33包括光30的第一 部分31的一部分，其在柔性部件22的底表面23處反射且通過輸出耦 合表面ll進(jìn)入光波導(dǎo)l。因此，光波導(dǎo)1在與光30的方向相反的方向上引導(dǎo)兩個(gè)光束從輸出耦合表面11反射的第一反射光32和從柔性部 件22的底表面23反射并通過輸出耦合表面11進(jìn)入光波導(dǎo)1的第二反 射光33。這兩個(gè)反射光束32和33組合得到干涉信號，例如，經(jīng)由例如 光電探測器在與力傳感器100的輸出耦合表面11相對的光波導(dǎo)1的端 部探測到并測量該干涉信號，所述光電探測器將產(chǎn)生電壓或電流信號。
圖3示出當(dāng)接觸力F作用于突起3上時(shí)的力傳感器100。接觸力F 由突起3與諸如軟組織或動脈壁的接觸表面接觸而產(chǎn)生。接觸力F在縱 向或在垂直于力傳感器100的方向上的分量造成柔性部件22的彎曲， 導(dǎo)致底表面23移位成變形的底表面25以及頂表面24移位成變形的頂 表面26。由于柔性部件22的移位，輸出耦合表面11與柔性部件22之 間的距離從底表面23變?yōu)樽冃蔚牡妆砻?5。因此，第二反射光33的路 徑長度發(fā)生改變，這導(dǎo)致第一反射光32和第二反射光33的干涉信號的 改變。然后利用例如光電探測器來測量干涉信號的這種變化且將這種變 化轉(zhuǎn)換成移位的值。由于柔性部件22的諸如硬度這樣的特性是已知的， 可通過測量和計(jì)算的移位來計(jì)算接觸力F的值。柔性部件22的特性被 設(shè)計(jì)成使得可以測量接觸力F。舉例而言，如果接觸力F預(yù)期在0.2牛 頓與l.O牛頓之間，那么柔性部件將具有40微米的長度，25微米的寬 度和20微米的厚度。柔性部件22的實(shí)施例包括例如氧化硅，其中柔性 部件22的頂表面24涂敷有反射光的材料。這樣的材料為例如Pt或Au， 且至少涂到位于輸出耦合表面11上方并與輸出耦合表面11面對的頂表 面24的區(qū)域上。在此情況下，光30的第一部分31的一部分將進(jìn)入柔 性部件22且隨后從頂表面24反射并進(jìn)入光波導(dǎo)1。而且，在此情況下， 第二反射光33只是進(jìn)入柔性部件22的光30的第一部分31的該部分的 一小部分，例如僅4%在柔性部件22的底表面23反射?？蛇x地，柔性 部件22的底表面23的一部分可涂敷有反射性材料。
突起3的形狀使得其能夠接收接觸力F且對應(yīng)負(fù)荷在接觸表面上被 局部地轉(zhuǎn)移，但并不損傷(例如)切開突起3所接觸的接觸表面。突起 3的形式例如為矩形以便與軟組織接觸或者為錐體形以便與堅(jiān)固的固體 目標(biāo)樣本接觸來將負(fù)荷局部地轉(zhuǎn)移至所述組織。在兩種情況下可使用的 替代方案是針對突起3使用半球形。在此實(shí)例中突起3并不位于面對輸 出耦合表面11的頂表面24的一部分上，這減小了突起對測量的干涉信號的任何干擾作用。
圖4a和圖4b分別示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的力傳感器110 的透視圖和透視截面圖。在此情況下，力傳感器110的柔性部件是柔性 盤42,柔性盤42具有頂表面44,突起3位于頂表面44上。柔性盤42 由剛性環(huán)支承件41經(jīng)由諸如膠層46的輔助材料支承并安裝于細(xì)長主體 9上。圓柱形主體9、柔性盤42和剛性環(huán)支承件41封閉密封腔45。這 使得能夠測量密封腔45內(nèi)的壓力與密封腔45外部的壓力之間的壓力 差。舉例而言，除了測量作用于突起3上的接觸力F之外，可利用此實(shí) 施例來測量心臟中或在脈管內(nèi)的血壓。而且不帶有突起3的實(shí)施例也是 可能的，其中僅測量這個(gè)壓差。
柔性盤42可使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制造且然后將包括剛 性環(huán)支承件41的MEMS裝置對準(zhǔn)并例如利用環(huán)氧樹脂安裝到細(xì)長主體 9的端部。由于采用成批處理，制造起來相對廉價(jià)。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，力傳感器100和/或110與導(dǎo)管120組合， 其中當(dāng)導(dǎo)管120接觸組織壁時(shí)探測接觸力F，且其中也確定相對于組織 壁的空間方位，如在圖5中所示。出于此目的，三個(gè)力傳感器100安裝 在由圓柱形壁4包圍的纖維5旁邊。在此情況下，力傳感器100等距位 于導(dǎo)管120周邊的周圍。力傳感器100中的每一個(gè)的突起3在導(dǎo)管120 的端平面上突出使得突起3將首先與組織壁或表面接觸。通過采用三個(gè) 力傳感器100,能確定導(dǎo)管120相對于組織壁的空間方位。為此目的， 對由于作用于每一個(gè)突起3上的每個(gè)接觸力F所產(chǎn)生的電壓或電流信號 執(zhí)行差分測量。例如可利用單個(gè)控制器來進(jìn)行位置和力的讀取，該單個(gè) 控制器包括三個(gè)通道，每個(gè)通道分別具有內(nèi)部激光源和光電探測器。
通過這種方式，給予操作導(dǎo)管120的人員關(guān)于抵靠諸如組織壁的目 標(biāo)樣本加載導(dǎo)管120的接觸力F以及導(dǎo)管120相對于目標(biāo)樣本的相對位 置或空間方位的實(shí)時(shí)、瞬時(shí)和量化的信息。舉例而言，導(dǎo)管120相對于 組織壁的近似垂直位置導(dǎo)致這三個(gè)電壓或電流信號中每個(gè)信號保持近 似相等的情況。這避免了對導(dǎo)管120所做出測量的誤解和/或由于過度力 對組織造成意外損傷，例如導(dǎo)管120的位置傾斜或組織意外穿透。而且， 偏離垂直位置可能會造成從組織表面反射，這可能會損傷身體內(nèi)其它部 分中的組織。在相對于組織厚度(其例如通過超聲成像獲知)計(jì)算用于
9消融術(shù)(ablation)的能量劑量的情況下，導(dǎo)管120相對于組織表面的方 位是重要的，因?yàn)閷?dǎo)管偏離垂直位置引入了從導(dǎo)管120所看到的組織厚 度的變化。如果導(dǎo)管120相對于組織表面的角度或相對方位是已知的， 那么進(jìn)行消融所必須施加的能量可被校正到補(bǔ)償導(dǎo)管120所看到的增大 的組織厚度的值。舉例而言，在肺靜脈消融的情況下，組織中的蛋白質(zhì) 應(yīng)在整個(gè)組織厚度上完全變性。應(yīng)當(dāng)指出的是帶有柔性盤42的力傳感 器110的實(shí)施例也可應(yīng)用于此實(shí)施例中。
在醫(yī)療期間必須要監(jiān)視導(dǎo)管120與組織壁的物理接觸的實(shí)例是心臟 的激光消融，其需要導(dǎo)管120與組織壁直接接觸以避免紅細(xì)胞凝結(jié)。在 激光消融中，重要的是執(zhí)行治療的導(dǎo)管120的部分與組織壁完全接觸以 避免凝血(由于過量的熱造成)。在此情況下，重要的是要知道導(dǎo)管120 與組織適當(dāng)接觸以及知道接觸力F以避免歸因于過度力或不當(dāng)定位的組 織的意外穿透。其中導(dǎo)管120與組織完全接觸的激光消融的替代方案是 采取利用流體的局部沖洗，其帶走導(dǎo)管與治療組織之間的紅細(xì)胞。在此 情況下，導(dǎo)管120的治療部分的端部(例如消融纖維)在組織的一定距 離上，從而限定受限空間使得相對少量的沖洗流體可以從受限空間帶走 血液。這可通過使用接觸組織的分隔件而^L動地實(shí)現(xiàn)，其中知道諸如導(dǎo) 管120與組織之間的接觸力F以及導(dǎo)管120的空間方位的參數(shù)是有利的。
測量柔性部件22的偏轉(zhuǎn)所必需的光功率在0.05至0.3 mW的范圍 中，其低得足以不損傷血細(xì)胞，且高得足以確保良好的測量準(zhǔn)確度。細(xì) 長圓柱形主體9中的光纖1的直徑可小至50微米。在醫(yī)療應(yīng)用中所測 量的接觸力F通常在0.2至1牛頓的范圍，這表示力傳感器100、 110的 魯棒性顯著較高，從而導(dǎo)致安全的操作。
圖6示出其中力傳感器100 (和/或力傳感器110)與消融纖維50 集成到導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡130中的本發(fā)明的實(shí)施例?？蛇x地，導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡 130可配備電線用于RF消融或配備換能器用于HIFU(高強(qiáng)度聚焦超聲) 消融。這三個(gè)力傳感器100以120度角定位于消融纖維50周邊的周圍。 外殼6與力傳感器IOO外接，使得導(dǎo)管130的大小被限制為最小。舉例 而言，導(dǎo)管的直徑可小至0.30mm,其中消融纖維50的直徑是O.lOmm, 細(xì)長圓柱形主體9的直徑是0.05mm,且外殼6的厚度是0.05mm。留在 外殼6 、細(xì)長圓柱形主體9和消融纖維5 0之間的未占用空間可用作孔或腔供沖洗液體在消融期間流動以從消融路徑?jīng)_走紅細(xì)胞以及在過熱的 情況下冷卻組織。此外，其給出用于集成在消融治療期間監(jiān)視環(huán)境所必 需的其它傳感器的空間。這樣的實(shí)施例可包括溫度傳感器以及用于測量 電信號的傳感器。在另一個(gè)實(shí)施例中，腔填充有填充材料7,例如填充
有環(huán)氧樹脂(參看圖7)。
因?yàn)椴淮嬖谟糜谧x出信號所需的金屬部件，且因?yàn)椴淮嬖诓僮髁?感器100、 110所需的電信號，所以可與諸如RF和高強(qiáng)度聚焦超聲 (HIFU)組織消融這樣的其它治療技術(shù)組合地使用力傳感器100、 110。 力傳感器100、 110也可嵌于多纖維導(dǎo)管中，例如網(wǎng)籃式導(dǎo)管中。而且， 力傳感器100、 110可用于當(dāng)故意穿透組織(例如心房間隔)時(shí)需要控 制力F的應(yīng)用中。同樣有利的是采用力傳感器100、 110來將導(dǎo)管120、 130朝向目標(biāo)部位(例如，心臟)導(dǎo)航而不損傷動脈壁。力傳感器IOO、 110將提供導(dǎo)管120、 130觸摸動脈壁所用接觸力F的實(shí)時(shí)反饋。而且， 應(yīng)指出的是定位和接觸力感測系統(tǒng)是MR安全和兼容的。
可通過切割、光刻和深反應(yīng)性蝕刻工藝的組合來制造力傳感器100。 替代方案是聚焦的離子束銑削(milling)。圖8a至圖8g說明了制作力 傳感器IOO的方法的實(shí)施例。第一圓柱形纖維61在第一切割箔(未圖 示)上安裝和對準(zhǔn)，第一切割箔在諸如半導(dǎo)體晶片的固體表面上，但不 一定附連到該固體表面。第一切割箔例如附連到第一圓環(huán)，第一圓環(huán)具 有例如大約200 mm的開口。在第一圓環(huán)內(nèi)部，在切割箔上對圓柱形纖 維61執(zhí)行切割，從而移除圓柱形纖維61的第一部分，如圖8b中所示。 無需保持第一切割箔在固體表面上，因?yàn)槠鋵⒈晦D(zhuǎn)移到切割臺上，其位 置相對于圓形切割刀片非常精確，且環(huán)形鋼環(huán)將第一切割箔鎖定到固定 位置。隨后，第二切割箔(未圖示)附連到圓柱形纖維61的相對側(cè)， 采用第二圓環(huán)(未圖示)來附連第二切割箔。通過加熱從圓柱形纖維61 移除第一切割箔以及第一圓環(huán)。然后，第二圓環(huán)和第二切割箔被鎖定到 切割臺上，且在圓柱形纖維61的已移除的第一部分的相對側(cè)執(zhí)行切割。 結(jié)果，移除了圓柱形纖維61的第二部分，從而形成矩形突出部分62， 如在圖8c中所示。對于隨后的加工步驟，圓柱形纖維61可保持附連到 第二切割箔。替代方案是通過使用聚合物基體將圓柱形纖維61轉(zhuǎn)移到 晶片上，聚合物基體在制造工藝結(jié)束時(shí)可分解。接下來，通過例如金屬的賊射或蒸發(fā)來施加掩膜層63,如圖8d所示。通過例如聚焦離子束(FIB ) 在掩膜層63中制造掩膜圖案64。然后，在此情況下，通過例如反應(yīng)性 離子蝕刻(RIE)使用掩膜圖案64在突出部分62中形成矩形開口 65以 屏蔽圓柱形纖維61的其余部分免于RIE,如圖8f所示。隨后，移除掩 膜圖案64，得到具有橋狀結(jié)構(gòu)的力傳感器100的一部分，其具有柔性部 件22，如圖8g所示。應(yīng)當(dāng)指出的是可選地能僅采用FIB而無需掩膜圖 案64?？蛇x地可以由光阻層來替代金屬掩膜層，在此情況下，F(xiàn)IB加工 由光刻替代。
應(yīng)了解，上述實(shí)施例說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明，且本領(lǐng)域技術(shù)人 員能夠在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下設(shè)計(jì)許多可選實(shí)施例。 在權(quán)利要求中，置于括號中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為限制該權(quán)利要 求。詞語"包括"并不排除除了在權(quán)利要求中所列出的元件或步驟之外 的其它元件或步驟的存在。在元件之前的詞語"一"并不排除多個(gè)這樣 的元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)療設(shè)備(120，130)，其具有用于探測在縱向作用于所述醫(yī)療設(shè)備(120，130)上的力的傳感器(100，110)，所述醫(yī)療設(shè)備(120，130)包括-光機(jī)械力換能器，其具有用于接收該力的柔性部件(22，42)；-光導(dǎo)(1)，其具有面對所述光機(jī)械力換能器的柔性部件(22，42)的輸出耦合表面(11)；以及-光電探測器，其探測干涉圖案，該干涉圖案由所述光導(dǎo)(1)中的從所述光導(dǎo)(1)的輸出耦合表面(11)反射的光(32)和所述光導(dǎo)(1)中的從所述光機(jī)械力換能器的柔性部件(11)反射的光(33)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),其中所述光機(jī)械力 換能器的柔性部件(22,42)包括接收所述力的突起(3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),其中所述力包括所 述突起(3)與體腔內(nèi)的組織表面之間的接觸力(F)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),其中所述突起(3) 位于從所述光導(dǎo)(1 )的所述輸出耦合表面(11 )發(fā)出的光的路徑之外。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),其中所述醫(yī)療 設(shè)備(120,130)包括至少由所述柔性部件(42)和所述光導(dǎo)(1)的輸 出耦合表面(11)限制的封閉的空間區(qū)域(45),以便探測環(huán)境壓力與 所述封閉的空間區(qū)域(45)內(nèi)的壓力之間的壓力差。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),其中所述光機(jī)械力 換能器的柔性部件(22,42 )包括面對所述光導(dǎo)(1 )的輸出耦合表面(11)且其中所述柔性部件(22,42 ;一在其外側(cè)由安裝到所述光導(dǎo)(9)的一部 分上的剛性支承部件(21，41)支承。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2和6所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130)，其中所述光機(jī) 械力換能器的柔性部件(22,42 )包括柔性橋連接(22 ),柔性橋連接(22 ) 在每一側(cè)上由安裝在所述光導(dǎo)(9)的一部分上的剛性橋支承件(21) 支承，其中用于接收所述力的所述突起(3)位于所述柔性橋連接(22)的頂表面(24)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),其中所述光機(jī) 械力換能器的所述柔性部件(22,42)包括纖維材料，該纖維材料在所述 柔性部件(22,42 )的所述底表面.(23)或所述頂表面(24,44)上至少 部分地涂敷有反射性材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),其中至少三個(gè) 光機(jī)械力換能器(100,110)安裝于中央細(xì)長部件的周圍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130),還包括用于根據(jù) 所述干涉圖案計(jì)算所述力的處理邏輯。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療設(shè)備(120,130)，還包括用于激光 消融的光纖(50)和激光源。
12. 用于制造如權(quán)利要求7所述的探測作用于醫(yī)療設(shè)備(120,130) 上的力的傳感器(100,110)的方法，所述方法包括以下步驟-將光導(dǎo)(61)的笫一側(cè)安裝到笫一箔上；-移除所述光導(dǎo)(61)的第一部分；-將所述光導(dǎo)(61)的與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)安裝到第二箔上； -移除所述第一箔；-移除所述光導(dǎo)(61 )的第二部分，從而在所述光導(dǎo)(61 )的端部 形成矩形突起(62);-移除所述矩形突起(62)的一部分，從而形成柔性橋連接(22), 柔性橋連接(22)具有面對所述光導(dǎo)(61)的端表面的底表面和與所述 底表面相對的頂表面，所述柔性橋連接(22)在其外側(cè)由附連到所述光 導(dǎo)(61)的剛性橋支承件(21)支承。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療設(shè)備(120，130)，其具有用于探測在縱向作用于醫(yī)療設(shè)備(120，130)上的力的傳感器(100，110)。醫(yī)療設(shè)備(120，130)包括光機(jī)械力換能器，其具有用于接收力的柔性部件(22，42)；光導(dǎo)(1)；和光電探測器，其中光導(dǎo)(1)具有面對光機(jī)械力換能器的柔性部件(22，42)的輸出耦合表面(11)，光電探測器探測干涉圖案，干涉圖案由光導(dǎo)(1)中的從光導(dǎo)(1)的輸出耦合表面(11)所反射的光(32)和光導(dǎo)(1)中的從光機(jī)械力換能器的柔性部件(11)所反射的光(33)組成。使用由從光導(dǎo)的輸出耦合表面反射的光和從光機(jī)械力換能器的柔性部件反射的光組成的干涉圖案得到作用于醫(yī)療設(shè)備上的力的更準(zhǔn)確測量。
文檔編號G01L9/00GK101627291SQ200880007389
公開日2010年1月13日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者J·卡萊特, N·米哈洛維克, S·德拉迪 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司