摘要:在粘膜下肿瘤早期诊断中,使用内窥镜获得触觉反馈信息有助于提高生物组织的弹性模量检测精度,进而精准定位血 管,确定生物组织的健康状况与类型,从而提高治疗质量。 故设计了一种适用于安装在医用内窥镜上的微型压电触觉传感器 (PTS,ϕ= 2. 0 mm),该器件主要由两个刚度不同的组件(内部和封装组件)及 PVDF 压电层构成。 基于串联弹簧模型和压电传 递方程,建立了 PTS / 生物组织接触传感数值模型,深入分析 PTS 的生物组织弹性模量传感规律;采用微机电系统(MEMS)制造 工艺,制备了 PTS 样机,同时搭建 PTS / 生物组织动态载荷测试平台对猪胃中不同人工肿瘤软/ 硬特性测试和模型验证。 计算结 果表明,当 PTS 接触较硬的生物组织时,大部分的轴向载荷由内部组件-铜球传递,PDMS 封装层的形变很小。 相反,当 PTS 接 触较软的生物组织时,PDMS 封装层产生的形变较大。 其次,PVDF 层靠近内部组件(铜球)的接触区域产生的响应电压(V)与 应力(σ)最大,其与封装层接触区域产生的 V 与 σ 较小;实验结果表明,内部组件与封装组件响应电压之比(V1 / V2 ) 与生物组 织弹性模量(Et)成线性关系,0. 2~ 3. 5 MPa 内,随 Et 增大,V1 / V2 增大,且与模型计算结果相吻合。 因此,上述测量方法可有效 提取生物组织的生物力学信息。