HK-MR340系列传感器：助力实现前列腺活检过程自动化

应用说明

前列腺癌是男性中与癌症有关的第二大死因。PSA血液筛查和直肠指检是初步检测可能存在前列腺癌的典型方法。如果检查结果呈阳性，就会进行活检和/或MRI成像以进行验证。癌症治疗费用的增加为改进早期检测，提供更加可行的方案创造了机会。

目前，前列腺活检如经直肠超声引导 (TRUS) 使用声波来制作前列腺图像。  然而，TRUS不能区分正常组织和癌症，因此医生需要自行插入导管至直肠壁中采集活检样本。这个过程需要重复几次，以确保前列腺的每个区域都被采样，但仍可能会有遗漏。同时，由于直肠壁不能消毒，TRUS活检会有小部分几率会导致严重感染。

MRI活检术可以在MRI的直接引导下非常精确地手动放置活检针。高分子机器人通过开发经会阴MRI引导的活检机器人，将通过会阴（阴囊和肛门之间）进入的低感染风险和实时MRI引导的高分辨率和准确性结合起来，实现了前列腺活检过程的自动化。

Falcon™ 高分子机器人是世界上第一个用于前列腺癌的经会阴MRI引导的靶向系统。Falcon需要5个自由度（DOF），这要求高精度的非金属反馈传感器能够在MRI钻孔的极端磁场环境中运行。

应用要求

  • 直线行程可达16英寸

  • 分辨率为0.1mm

  • 非金属的

  • 耐用性和可重复性超过200,000次循环

  • 启动后位于绝对位置

  • 须承受 MRI 产生的振动和声音引起的振动

解决方案

2014年初，高分子机器人研发公司找到Micronor时，Micronor提议使用增量式线性传感器。目前，此类传感器用于开发焊接机器人。在已获得专利的2相/2波长光学编码器系统的基础上，设计了一种新型的微型“读数头”。该读数头由用于高精度光学元件的陶瓷副载体和缩醛塑料制成的导膜器组成。这种新型光学读数头体积极小，可以放入非常狭窄的空间。

样品的成功促成了MR343 MRI安全线性编码器和MR340-2 OEM控制器的最终设计。对于5轴自由度，客户需要4套传感器和控制器用于Falcon™概念验证。第一套机加工塑料主体的装置于2014年5月交付。其模具随后完成，第一批生产零件也顺利运行。更多的Falcon™系统已经组装完成，用于第二阶段和随后的人体测试。

接着对线性编码器进行了环境测试，结果满足所有的要求。传感器/薄膜条组合的耐久性测试显示，在初始测试的250,000次循环运行中，性能没有下降。随后的测试验证了在模拟MRI引起的声音振动下，耐久性可超过 500,000 次循环。

由于医疗设备的专有性质，无法获得 Falcon™ 机器人的内部细节，但MR343 位置反馈符合预期。照片显示了MR343的两个传感器和MRI兼容的气动驱动系统的部分。

所用产品

                         HK-MR343-B400C1R5 MRI 安全线性编码器，数量4       

                                       HK-MR340-0 OEM控制器，数量4