用于腰椎術(shù)中監(jiān)測(cè)壓力傳感器封裝特性研究.pdf

1、腰椎手術(shù)部位附近有豐富的神經(jīng)組織，為充分暴露手術(shù)域、避免誤傷，使用神經(jīng)拉鉤牽拉開(kāi)神經(jīng)根。牽拉操作控制不當(dāng)會(huì)對(duì)神經(jīng)根造成損傷，影響手術(shù)療效，引起術(shù)后并發(fā)癥。因此，在神經(jīng)拉鉤上安裝傳感器，獲取神經(jīng)根被牽拉時(shí)的力學(xué)信息，給手術(shù)操作提供量化參考。但相關(guān)研究采用的帶有傳感器神經(jīng)拉鉤多存在應(yīng)力集中問(wèn)題，造成使用中對(duì)神經(jīng)根的二次傷害，并產(chǎn)生傳感器測(cè)量值與神經(jīng)根實(shí)際所受最大壓力的誤差。
　　針對(duì)安裝于神經(jīng)拉鉤MEMS壓力傳感器特殊的使用場(chǎng)景，通過(guò)

2、優(yōu)化封裝設(shè)計(jì)，緩解神經(jīng)拉鉤側(cè)邊接觸神經(jīng)根時(shí)的應(yīng)力集中。本文主要完成了以下工作:
　　1.建立具有粘彈性特征的神經(jīng)根模型。分析神經(jīng)根的生物力學(xué)特性，用有限元法建立具有粘彈性的神經(jīng)根模型。從靜態(tài)特性和體現(xiàn)粘彈性的應(yīng)力松弛、速率相關(guān)性入手，結(jié)合大鼠神經(jīng)根牽拉實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所建立模型符合神經(jīng)根力學(xué)特性。
　　2.設(shè)計(jì)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)仿真獲得該封裝結(jié)構(gòu)的力—電轉(zhuǎn)換關(guān)系。改進(jìn)封裝外形和封裝結(jié)構(gòu)，盡量減少應(yīng)力集中。充分考慮“吊床效應(yīng)”

3、，比較不同的封裝結(jié)構(gòu)后，選定帶有緩沖區(qū)的雙層封裝結(jié)構(gòu)。還仿真分析了封裝后的應(yīng)力——電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系，初步探討影響力—電轉(zhuǎn)換系數(shù)的因素。
　　3.進(jìn)行了傳感器和神經(jīng)根的接觸分析。運(yùn)用所建的粘彈性神經(jīng)根模型與改進(jìn)封裝后的傳感器，通過(guò)仿真分別獲得神經(jīng)根與傳感器接觸中心點(diǎn)、接觸邊緣關(guān)于傳感器位移的關(guān)系，為衡量牽拉過(guò)程中神經(jīng)根所受實(shí)際損傷和傳感器測(cè)量值之間誤差提供了重要的指導(dǎo)。
　　本文密切聯(lián)系傳感器所測(cè)對(duì)象生物組織的力學(xué)特性，從而設(shè)計(jì)傳