高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法

摘要

本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法，其中，包括：获取植入物本体的加工参数和实际应力状态；根据加工参数对植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列；封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。由此，解决了相关技术中通过物理粘接将传感器额外耦合骨植入物上，无法解决力学失配、电化学腐蚀和金属材料导致信号传输屏蔽等问题。

权利要求

1.一种骨植入物的加工方法，其特征在于，所述骨植入物包括植入物本体，其中，所述方法包括以下步骤：获取所述植入物本体的加工参数和实际应力状态；

根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列；

封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物，所述封装所述植入物本体表面，包括：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装，其中，将所述多通道传感阵列封装在所述植入物本体表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，包括：根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；

利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在封装所述植入物本体表面之前，还包括：识别所述多通道传感阵列的实际类型，其中，所述实际类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；

若所述实际类型为无线无源传感类型，则封装所述植入物本体表面；

若所述实际类型为无线有源传感类型，则连接所述多通道传感阵列与无线传输装置后，封装所述植入物本体表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若实际类型为无线无源传感类型，所述基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列，包括：在所述碳化区域的表面形成射频标签，以基于所述射频标签将由所述预设位置处的应变信号。

5.根据权利要求1‑4任意一项所述的方法，其特征在于，所述植入物本体包括关节软骨、髓内针和脊椎融合器中的至少一项。

6.一种骨植入物的加工装置，其特征在于，所述骨植入物包括植入物本体，其中，所述装置包括：获取模块，用于获取所述植入物本体的加工参数和实际应力状态；

加工模块，用于根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列；

封装模块，用于封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物，所述封装所述植入物本体表面，包括：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装，其中，将所述多通道传感阵列封装在所述植入物本体表面。

7.一种加工设备，其特征在于，包括：

激光光源，用于产生激光光束；

控制器，用于获取植入物本体的加工参数和实际应力状态，根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束，利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列，封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物，所述封装所述植入物本体表面，包括：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装，其中，将所述多通道传感阵列封装在所述植入物本体表面。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1‑5任一项所述的骨植入物的加工方法。

9.一种监控系统，其特征在于，包括：

利用如权利要求1‑5任一项所述的骨植入物的加工方法加工得到的骨植入物；

监控设备，所述监控设备与所述骨植入物通信，获取所述多通道传感阵列感测所述预设位置处压力输出的应变信号，基于所述应变信号得到骨植入物所在处的骨骼应变数据。

说明书

高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种高分子骨植入物多通道传感器的设计及加工方法。

背景技术

[0002] 骨折是指骨结构的连续性完全或部分断裂，而针对骨折的术后不愈合是创伤骨科面临的重大问题。由于骨植入物选择不匹配、患者未遵医嘱等均易造成愈合过程中的二次损伤，而对于患者愈合的情况进行大致了解，只能通过传统的骨折术后愈合检测方法，包括：放射学检查法、生物力学测定、骨痂成分测定法等，但是存在实时性较差，评价指标难以量化，成本较高等问题。

[0003] 相关技术中，针对传统方法的弊端设计了可以基于金属骨植入物的传感器，通过物理粘接等方法将传感器额外耦合在植入物上，以此检测骨愈合状态，但是仍然存在以下问题：（1）力学失配。通过物理方法粘接的传感器由于与骨植入物之间具有不同的力学和机械性能，在工作过程中易出现力学失配问题，导致测量不准确甚至脱落；（2）电化学腐蚀。当前传感器大多为电学元件，在体内体液的作用下有可能产生电化学腐蚀问题，导致失效；（3）信号传输屏蔽。由于这种传感器附着的骨植入基体为金属材料，对电磁信号会产生屏蔽和干扰的作用，因此无线信号传输的精准度和稳定性容易受到影响。

发明内容

[0004] 本发明提供一种骨植入物的加工方法、装置、加工设备、监控系统及介质，以解决相关技术中通过物理粘接将传感器额外耦合骨植入物上，无法解决力学失配、电化学腐蚀和金属材料导致信号传输屏蔽等问题。

[0005] 本发明第一方面实施例提供一种骨植入物的加工方法，所述骨植入物包括植入物本体，其中，包括以下步骤：获取所述植入物本体的加工参数和实际应力状态；根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列；封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。

[0006] 可选地，所述根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，包括：根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域。

[0007] 可选地，所述封装所述植入物本体表面，包括：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装。

[0008] 可选地，在封装所述植入物本体表面之前，还包括：识别所述多通道传感阵列的实际类型，其中，所述实际类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；若所述实际类型为无线无源传感类型，则封装所述植入物本体表面；若所述实际类型为无线有源传感类型，则连接所述多通道传感阵列与无线传输装置后，封装所述植入物本体表面。

[0009] 可选地，若所述实际类型为无线无源传感类型，所述基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列，包括：在所述碳化区域的表面形成射频标签，以基于所述射频标签将由所述预设位置处的应变信号形成的射频信号传输至预设终端。

[0010] 可选地，所述植入物本体包括关节软骨、髓内针和脊椎融合器中的至少一项。

[0011] 本发明第二方面实施例提供一种骨植入物的加工装置，包括：获取模块，用于获取所述植入物本体的加工参数和实际应力状态；加工模块，用于根据所述加工参数对所述植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列；封装模块，用于封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。

[0012] 可选地，所述加工模块用于：根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域。

[0013] 可选地，所述封装模块用于：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在所述植入物本体的表面，实现所述植入物本体表面的封装。

[0014] 可选地，还包括：识别模块，用于在封装所述植入物本体表面之前，识别所述多通道传感阵列的实际类型，其中，所述传感类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；若所述实际类型为无线无源传感类型，则封装所述植入物本体表面；若所述实际类型为无线有源传感类型，则连接所述多通道传感阵列与无线传输装置后，封装所述植入物本体表面。

[0015] 可选地，若所述实际类型为无线无源传感类型，所述加工模块进一步用于：在所述碳化区域的表面形成射频标签，以基于所述射频标签将由所述预设位置处的应变信号形成的射频信号传输至预设终端。

[0016] 本发明第三方面实施例提供一种加工设备，包括：激光光源，用于产生激光光束；控制器，用于获取植入物本体的加工参数和实际应力状态，根据所述加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束，利用所述激光光束对所述植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得所述预设位置处碳化改性，得到所述碳化区域，并根据所述实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于所述设计参数在所述碳化区域加工得到所述多通道传感阵列，封装所述植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。

[0017] 本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的骨植入物的加工方法。

[0018] 本发明第五方面实施例提供一种监控系统，包括：利用如上述任一项所述的骨植入物的加工方法加工得到的骨植入物；监控设备，所述监控设备与所述骨植入物通信，获取所述多通道传感阵列感测所述预设位置处压力输出的应变信号，基于所述应变信号得到骨植入物所在处的骨骼应变数据。

[0019] 由此，本发明至少具有如下有益效果：

[0020] 本发明实施例基于聚醚醚酮（PEEK）这一新型骨植入物材料开发了一种一体化多通道传感器，采用激光加工原位制备传感器的方式，解决了力学失配和电化学腐蚀问题；采取有机高分子材料作为基板，解决了无线传输的信号屏蔽问题，并在加工传感器完成后，在骨植入物表面采用CVD封装的方式镀一层parylene薄膜，提升传感器的性能稳定性。同时，传感器与骨植入物一体化的设计也可以实现对骨愈合情况的实时监控，方便、快捷，附加成本低，可以以量化的形式输出应力应变信息，将其应用于关节软骨、髓内针、脊椎融合器等多种植入物中，能够为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0021] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0022] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0023] 图1为根据本发明实施例提供的一种骨植入物的加工方法的流程图；

[0024] 图2为根据本发明实施例提供的加工及应用流程图；

[0025] 图3为根据本发明实施例提供的激光选区碳化加工多通道传感阵列示意图；

[0026] 图4为根据本发明实施例提供的蓝牙多通道传感器电路简图；

[0027] 图5为根据本发明实施例提供的传感器性能测试图；

[0028] 图6为根据本发明实施例的一种骨植入物的加工装置的方框示例图；

[0029] 图7为根据本发明实施例的加工设备的方框示例图；

[0030] 图8为根据本发明实施例的监控系统的方框示例图。

具体实施方式

[0031] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0032] 传统的骨折术后愈合检测方法有放射学检查法、生物力学测定、骨痂成分测定法等，现有技术均存在以下缺陷：

[0033] （1）实时性差。传统方法均需要患者前往医院采用专业设备进行检测，这限制了频率和实时性，难以全周期监测骨骼术后愈合情况以及骨植入物的工作状态。

[0034] （2）评价指标难以量化。如放射学检测等方法仅能通过骨骼图像判断其愈合状态，需要专业的医师对骨愈合情况进行评价。并且很多情况下紧靠图像难以识别骨骼内应力状态，存在忽视隐藏问题的风险。

[0035] （3）成本高昂。传统方法均需要患者再次前往医院或者检测机构，耗费的经济和时间成本均比较高昂。

[0036] 基于传统方法的弊端，近年来研究人员基于金属骨植入物的传感器，通过物理粘接等方法将传感器额外耦合在植入物上，以此检测骨愈合状态。但该方法存在以下问题：

[0037] （1）力学失配。通过物理方法粘接的传感器由于与骨植入物之间具有不同的力学和机械性能，在工作过程中易出现力学失配问题，导致测量不准确甚至脱落。

[0038] （2）电化学腐蚀。当前传感器大多为电学元件，在体内体液的作用下有可能产生电化学腐蚀问题，导致失效。

[0039] （3）信号传输屏蔽。由于这种传感器附着的骨植入基体为金属材料，对电磁信号会产生屏蔽和干扰的作用，因此无线信号传输的精准度和稳定性容易受到影响。

[0040] 因此，针对传统骨折术后愈合检测方法中存在的传感器件与植入体刚度失配、传感器实时监测困难等问题，本发明实施例基于聚醚醚酮（PEEK）这一新型骨植入物材料开发了一种一体化多通道传感器，采用激光加工原位制备传感器的方式，解决了力学失配和电化学腐蚀问题；采取有机高分子材料作为基板，解决了无线传输的信号屏蔽问题。在加工传感器完成后，在骨植入物表面采用CVD封装的方式镀一层parylene薄膜，提升传感器的性能稳定性。同时，传感器与骨植入物一体化的设计也可以实现对骨愈合情况的实时监控，方便、快捷，附加成本低，可以以量化的形式输出应力应变信息。其可以应用于关节软骨、髓内针、脊椎融合器等多种植入物中，为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0041] 下面参考附图描述本发明实施例的骨植入物的加工方法、装置、加工设备、监控系统及介质。具体而言，图1为本发明实施例所提供的一种骨植入物的加工方法的流程示意图。

[0042] 如图1所示，该骨植入物的加工方法包括以下步骤：

[0043] 在步骤S101中，获取植入物本体的加工参数和实际应力状态。

[0044] 其中，植入物本体包括关节软骨、髓内针和脊椎融合器中的至少一项；加工参数可以是根据人体骨骼的相关数据形成的，在此不做具体限定。

[0045] 其中，实际应力状态可以是通过接触式应变传感方式，获得骨折或病患位置的力学信号，形成力学反馈机制，感受实际植入位置上的压力，以输出实际应力状态，在此不做具体限定。

[0046] 可以理解的是，本发明实施例通过获取植入物本体的加工参数和实际应力状态，以便于后续对植入物本体进行加工处理。

[0047] 在本发明实施例中，植入物本体的材料可以根据实际需求具体选择，比如：采用聚醚醚酮作为基底材料。

[0048] 其中，聚醚醚酮是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物，属特种高分子材料，具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能，在此不做具体限定。

[0049] 可以理解的是，本发明实施例植入物本体的材料采用聚醚醚酮作为基底材料，使得植入物本体具有耐温、耐磨、耐腐蚀、耐水解开裂等特点，有效防止其损坏，保证其使用性能优良且寿命长，提升用户使用体验。

[0050] 在步骤S102中，根据加工参数对植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列。

[0051] 其中，预设位置为骨折端对应的位置处，根据患者的实际情况进行相应设置，在此不做具体限定。

[0052] 其中，多通道传感阵列可以通过关联融合多组测量信号序列以降低静态数据的随机测量误差，提取出更加准确和可靠的信息，提升信息处理的速度和效率，在此不做具体限定。

[0053] 其中，碳化加工可以是辐照碳化方式，举例而言，本发明实施例可以通过辐照碳化的方式，利用激光直接在碳纤维增强聚醚醚酮上加工出对应形状的导电区域，从而使聚醚醚酮材质改性，感知体内力学信号、温度信号或化学信号，在此不做具体限定。

[0054] 可以理解的是，本发明实施例根据加工参数对植入体本体表面设定的位置处进行碳化加工得到碳化区域，并根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，并基于设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列，便于实时检测应变数据信息，可以为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0055] 在本发明实施例中，根据加工参数对植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，包括：根据加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；利用激光光束对植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得预设位置处碳化改性，得到碳化区域。

[0056] 其中，预设能量密度可以通过能量计测得的数值确定激光器输出脉冲的能量，除以激光器输出光斑面积，得到能量密度，在此不做具体限定。

[0057] 可以理解的是，本发明实施例根据加工参数控制激光光源产生激光光束对植入物体表面得设定位置处进行辐照，使其碳化改性得到碳化区域，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应进行加工处理，生产效率高，具有灵活性，提升加工的精准度。

[0058] 需要说明的是，激光辐照可以采用紫外光、可见光、红外光，脉宽可以为毫秒、纳秒、皮秒、飞秒等，只要能够在碳纤维增强聚醚醚酮的表面碳化出所需的导电区域即可。另外，本发明实施例可以通过改变激光的输出功率、扫描速度、重复频率、离焦量等激光参数改变激光的能量密度，进而改变导电区域的形貌、成分和电阻率等，同时，还可以通过设计激光加工轨迹对碳化导电层(碳化层)进行图案设计，形成不同的图案、适用于力学(压力、应变、摩擦等)、温度、化学(pH等)等复合信号传感的传感器。

[0059] 在步骤S103中，封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。

[0060] 可以理解的是，本发明实施例对植入物本体表面进行封装，得到具有多通道传感阵列的骨植入物，避免了传统方法中传感器和骨板耦合失效的问题，同时还可以实时监测应变数据信息，为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0061] 在本发明实施例中，封装植入物本体表面，包括：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在植入物本体的表面，实现植入物本体表面的封装。

[0062] 其中，预设封装策略可以是用户事先设置的封装策略，例如：将传感器封入至有机聚合物材料内形成一个整体，并可以与外部通信连接，在此不做具体限定。

[0063] 其中，预设具有生物兼容性的有机聚合物材料可以是具有生物兼容性和高介电常数的有机聚合物材料，例如：聚对二甲苯（parylene），在此不做具体限定。

[0064] 可以理解的是，本发明实施例利用封装策略将有机聚合物沉积在植入物本体的表面，以便于实现植入体本体表面的封装，使得骨植入物和传感器之间不易发生脱落，不容易被体液腐蚀，避免了传统方法中传感器和骨板耦合失效的问题。

[0065] 在本发明实施例中，在封装植入物本体表面之前，还包括：识别多通道传感阵列的实际类型，其中，传感类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；若实际类型为无线无源传感类型，则封装植入物本体表面；若实际类型为无线有源传感类型，则连接多通道传感阵列与无线传输装置后，封装植入物本体表面。

[0066] 其中，无线有源传感单元内部有电源供电无需布线，通过电源给传感器供电，传感器发送激励信号，然后通过信号调理电路和数模转换后传输给控制器，利用控制器处理回馈信号得到相关工作参数，实现对关节内部数据的监测，在此不做具体限定。

[0067] 其中，无线无源传感单元内部无电源无需布线且体积大幅度的减小，器件的寿命更长，不存在恶劣环境下无法测量等状况；主要通过无线无源传感器发射激励信号，然后通过信号调理电路和数模转换后传输给控制器，利用控制器处理回馈信号得到相关工作参数，实现对关节内部数据的监测，在此不做具体限定。

[0068] 可以理解的是，本发明实施例通过识别多通道传感阵列的实际类型，确定在封装过程中是否直接封装，当实际类型为无线无源传感类型，则直接封装植入物本体表面；当实际类型为无线有源传感类型，则连接多通道传感阵列与无线传输装置后，再封装植入物本体表面，通过无线有源传感单元或无线无源传感单元等进行无线数据传输，适应实际使用的场景，有效对关节数据检测的同时，也可以减少对患者健康的影响；并根据不同类型决定不同的封装方式，并通过其传输数据，进行实时数据采集和连续检测，可以为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0069] 以无线无源传感单元为例，本发明实施例可以将通过辐照碳化，实现对关节垫片表面进行原位碳化，形成的不同形状碳化层作为射频标签，且不同的形状具有对应的特征频率，并在监测到应变后，谐振频率相应改变，实现对应力应变的实时监控，并且由于射频标签与基体之间的结合是非常牢固的，不会随着时间的延长而出现结合不牢固的问题，因而也不会出现谐振响应频率明显升高的问题。

[0070] 在本发明实施例中，若实际类型为无线无源传感类型，基于设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列，包括：在碳化区域的表面形成射频标签，以基于射频标签将由预设位置处的应变信号形成的射频信号传输至预设终端。

[0071] 其中，预设终端可以是电脑端或是手机端，在此不做具体限定。

[0072] 可以理解的是，本发明实施例在植入物本体的碳化区域的表面形成射频标签，并基于射频标签将设定位置处的应变信号形成的射频信号传输至终端，便于将骨骼应变信号传输至体外并通过电脑端或是手机端监测和实时的数据采集，实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0073] 需要说明的是，聚醚醚酮基体上射频标签的形状可以有多种，且不同的形状可以产生不同效果，例如，射频标签可以为细长条状，对于力学信号更为敏感，可以精准而及时的对力学信号做出响应，从而用于反馈力学信号，如应力、应变等；射频标签可以为多条细长线条弯曲连接结构，该结构可以感知温度的细微变化，从而用于反馈温度信号；射频标签可以为正方形，可以通过吸收液体成分并感知液体的变化，从而用于反馈化学信号，例如体内pH的变化等。

[0074] 根据本发明实施例提出的骨植入物的加工方法，通过获取植入物本体的加工参数和实际应力状态，根据加工参数对植入物本体表面的设定位置处碳化加工得到碳化区域，根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，并依据设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列并将其封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物，既可以避免了传统方法中传感器和骨板耦合失效的问题，解决力学失配、电化学腐蚀和无线传输的信号屏蔽问题，还可以对骨愈合情况的实时监控，为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。由此，解决了相关技术中通过物理粘接将传感器额外耦合骨植入物上，无法解决力学失配、电化学腐蚀和金属材料导致信号传输屏蔽等问题。

[0075] 下面将结合图2对本发明实施例进行详细阐述，具体如下：

[0076] 本发明实施例可以分为骨板、传感器、信号接收装置三个部分，其中骨板和传感器通过激光加工的方式进行了一体化设计，有效避免了传统方法中传感器和骨板耦合失效的问题；同时产品可以通过蓝牙等方式将骨骼应变信号传输至体外；在满足生物兼容性的前提下，对传感阵列进行CVD封装，使用的材料为parylene，通过无线通信进行实时数据采集和连续检测，可以为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。具体地：

[0077] 采用激光选区碳化技术加工聚醚醚酮表面，根据骨骼应力状况设计并加工如图3所示的多通道传感阵列，然后通过图4所示的电路图将传感器与蓝牙传输装置进行连接，将骨骼应变信号传输至体外以便实时监控观察，然后使用parylene等材料对骨植入物表面进行封装，并通过三点弯实验进行检测骨植入物的抗弯曲能力，然后将骨植入物安装至对应的位置处，如关节软骨、髓内针、脊椎融合器等位置，在体外通过PC等设备接收蓝牙信息，对虎丘的传感器信心进行处理以及医学评估。

[0078] 其中，通过研究激光与PEEK的相互作用，在PEEK上原位制备出了具有应变传感和无线信号传输一体化功能的智能传感植入体，在对骨骼愈合过程中的受力状态进行仿真分析后，针对骨骼受力特点设计出多通道传感阵列，并在不同骨植入物的关键位置加工传感单元，结合力学模型及大量实验数据对传感器的性能进行测试，测试图如图5所示，发现可以做到实时监测应变数据信息，通过激光选区碳化加工多通道传感阵列并将其封装，以便于对骨愈合情况的实时监控，为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0079] 其次参照附图描述根据本发明实施例提出的骨植入物的加工装置。

[0080] 图6是本发明实施例的骨植入物的加工装置的方框示意图。

[0081] 如图6所示，该骨植入物的加工装置10包括：获取模块110、加工模块120和封装模块130。

[0082] 其中，获取模块110用于获取植入物本体的加工参数和实际应力状态；加工模块120用于根据加工参数对植入物本体表面的预设位置处进行碳化加工，得到碳化区域，并根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列；封装模块130用于封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。

[0083] 在本发明实施例中，加工模块用于：根据加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束；利用激光光束对植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得预设位置处碳化改性，得到碳化区域。

[0084] 在本发明实施例中，封装模块用于：利用预设封装策略将预设具有生物兼容性的有机聚合物材料沉积在植入物本体的表面，实现植入物本体表面的封装。

[0085] 在本发明实施例中，骨植入物的加工装置10还包括：识别模块。

[0086] 其中，识别模块用于在封装植入物本体表面之前，识别多通道传感阵列的实际类型，其中，传感类型包括无线无源传感类型和无线有源传感类型；若实际类型为无线无源传感类型，则封装植入物本体表面；若实际类型为无线有源传感类型，则连接多通道传感阵列与无线传输装置后，封装植入物本体表面。

[0087] 在本发明实施例中，若实际类型为无线无源传感类型，加工模块进一步用于：在碳化区域的表面形成射频标签，以基于射频标签将由预设位置处的应变信号形成的射频信号传输至预设终端。

[0088] 需要说明的是，前述对骨植入物的加工方法实施例的解释说明也适用于该实施例的骨植入物的加工装置，此处不再赘述。

[0089] 根据本发明实施例提出的骨植入物的加工装置，通过获取植入物本体的加工参数和实际应力状态，根据加工参数对植入物本体表面的设定位置处碳化加工得到碳化区域，根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，并依据设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列并将其封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物，既可以避免了传统方法中传感器和骨板耦合失效的问题，解决力学失配、电化学腐蚀和无线传输的信号屏蔽问题，还可以对骨愈合情况的实时监控，为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。由此，解决了相关技术中通过物理粘接将传感器额外耦合骨植入物上，无法解决力学失配、电化学腐蚀和金属材料导致信号传输屏蔽等问题。

[0090] 其次参照附图描述根据本发明实施例提出的加工设备。

[0091] 图7是本发明实施例的加工设备的方框示意图。

[0092] 如图7所示，该加工设备20包括：激光光源210和控制器220。

[0093] 其中，激光光源210用于产生激光光束；控制器220用于获取植入物本体的加工参数和实际应力状态，根据加工参数控制激光光源产生预设能量密度的激光光束，利用激光光束对植入物本体表面的预设位置处进行辐照，使得预设位置处碳化改性，得到碳化区域，并根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，基于设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列，封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物。

[0094] 根据本发明实施例提出的加工设备，通过加工设备的激光光源产生激光光束，根据从控制器获取的植入物本体的加工参数和实际应力状态，根据加工参数对植入物本体表面的设定位置处碳化加工得到碳化区域，根据实际应力状态匹配多通道传感阵列的设计参数，并依据设计参数在碳化区域加工得到多通道传感阵列并将其封装植入物本体表面，得到具有多通道传感阵列的骨植入物，既可以避免了传统方法中传感器和骨板耦合失效的问题，解决力学失配、电化学腐蚀和无线传输的信号屏蔽问题，还可以对骨愈合情况的实时监控，为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。由此，解决了相关技术中通过物理粘接将传感器额外耦合骨植入物上，无法解决力学失配、电化学腐蚀和金属材料导致信号传输屏蔽等问题。

[0095] 本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的骨植入物的加工方法。

[0096] 其次参照附图描述根据本发明实施例提出的监控系统。

[0097] 图8是本发明实施例的监控系统的方框示意图。

[0098] 如图8所示，该监控系统30包括：骨植入物310和监控设备320。

[0099] 其中，骨植入物310是利用骨植入物的加工方法加工得到的；监控设备320与骨植入物310通信，获取多通道传感阵列感测预设位置处压力输出的应变信号，基于应变信号得到骨植入物所在处的骨骼应变数据。

[0100] 根据本发明实施例提出的监控系统，通过监控设备与骨植入物通信，并获取多通道传感器阵列感测设定位置处压力输出的应变信号，基于此得到骨植入物所在处的骨骼应变数据，做到实时监控患者骨折愈合情况，为实现患者的术后个性化健康管理提供技术支持。

[0101] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0102] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0103] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0104] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列，现场可编程门阵列等。

[0105] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

[0106] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。