一种医用自动捆扎与静脉显示装置
技术领域
本发明涉及一种医用自动捆扎与静脉显示装置,属于医院静脉注射或抽血等操作时使用的医疗器械,适用于医疗机构在常规治疗及救治中输液、抽血、输血时使用,也可以用于肢体出血时的应急止血。
背景技术
捆扎止血是医学上最常用的物理止血手段,医疗机构在常规输液、抽血、输血均广泛采用。捆扎止血时要求采用一次性使用的止血带捆扎肢体,止血带通常采用医用高分子材料、天然橡胶或特种橡胶精制而成,要求材料易于捆扎或松开,目前我国医院通常采用橡胶条进行操作捆扎止血。近几年随着我国经济水平、健康意识和医疗服务水平的不断提高,全国各级医院门诊或住院大幅增加,很多科室排队诊疗,特别是输液、抽血检验成为医院内人流量、工作量最大的一个环节,输液、抽血环节,护士需要不停进行止血带的打结或松绑,捆扎止血后再寻找患者适合注射或抽血的静脉血管进行操作。采用现有的止血带人工捆扎与松绑方式止血不仅影响护理工作的效能,而且了增加医护人员的劳动强度,捆扎松紧不当、静脉显示不明显时也容易引起穿刺失败增加患者痛苦。为了提供一种操作更简单、劳动强度更低、效能更高的捆扎止血设备,本发明人提出一种医用自动捆扎与静脉显示装置,有利于临床普及推广使用。
发明内容
本发明涉及一种医用自动捆扎与静脉显示装置,主要由止血带、止血带储盒、捆扎系统、控制系统、肢体支撑托架、操作按钮、保护外壳组成,在此结构基础上还可以设有静脉显示器,其中:
所述的止血带是本发明临床应用时使用的一次性耗材,可以是本发明的必要组成部分,也可以作为配套耗材单独配置。止血带一般采用PE、PET等医用高分子材料或乳胶制成的连续式卷盘止血带,规格可以是宽5mm左右、厚度0.3mm~0.5mm,长100m~300m左右一卷,可以连续使用,捆扎结束时采用止血带分切装置自动分切。当然止血带也可以是分段式,按照每根单根40cm左右分切后装入使用,设置一个机械手抓取止血带并传递到驱动轮内。
所述的捆扎系统主要由电机、驱动轮、制动装置、松紧调节装置、止血带分切装置或机械手、废带储盒等组成。驱动轮用于止血带的传送或回收,通过电机的顺时旋转或逆时旋转实现送带和收带功能;制动装置用于止血带传送过程中止血带的制动,同时也用于止血带传送完成后的抓握或卡止。由于患者胖瘦、血管粗细等个体差异的存在,控制系统默认的肢体被捆扎压力或止血带在肢体两端的拉力不能满足临床需要,因此本发明控制系统中设有松紧调节装置,松紧调节装置用于止血带自动捆扎后的二次松紧调节,使止血带的捆扎松紧程度符合临床要求,松紧调节装置设置的方式不限,凡是能实现拉紧或放松止血带机械、电子装置均可,常用的方法是采用电机驱动摆动横杆、摆动横杆控制止血带左右或上下位移方式实现松紧调整,也可以采用捆扎在止血带与肢体之间的气囊的充气与放气实现。止血带分切装置用于连续式卷盘止血带的切断,捆扎止血临床操作全部结束后,切断本人次所用的止血带并送入废带储盒,止血带分切装置主要部件为切刀,切刀可以是金属机械切刀、电锯片、电热熔切等型式不限;采用分段式止血带时,实施方案中非必须设置止血带分切装置,而是在止血带存放盒上设置一个机械手,机械手用于抓取止血带并传递到驱动轮内即可。当然,为了减少废带储盒的体积,采用分段式止血带时也可以设置止血带分切装置,将止血带进一步分切成几段,减少废带储盒长度。所述的制动装置是可以将传送的止血带刹车、固定和卡紧的夹片(刹车片)、制动轮、机械抓手等任意形式的装置。
所述的静脉显示器主要由静脉显示光源、光源支架、万向接头、聚光罩组成。静脉显示光源通常可以采用波长850nm的近红外光光源,一般分为红色光、橙色光两种,其作用机理是利用周围组织、静脉中去氧血红蛋白对近红外光的吸收不同,将近红外光照射在人体静脉丰富的肢体(如手背、脚背、肘关节内侧等)时,使周围组织与静脉呈现明显的不同显色反应,帮助医护人员肉眼更加容易准确判断静脉血管位置及粗细,根据临床需要选择合适的穿刺静脉部位。万向接头是设置在光源支架上用于上下左右、多角度调整静脉显示光源的连接装置,可以调整静脉显示光源与肢体之间的投射区域、角度与距离,便于医护人员将静脉显示光源准确投射到需要的部位。捆扎过程中静脉显示光源与单片机联通工作,可以通过单片机智能控制静脉显示光源的开启与关闭。实施方法有通过感应开关或控制系统内置程序自动控制开启或关闭等多种,比如患者肢体进入静脉显示器照射范围后,感应开关发送信号给单片机,单片机自动开启静脉显示光源;或者止血带捆扎完成后,单片机自动开启静脉显示光源。
所述的控制系统主要由单片机、集成电路、接近开关、感应开关、测力装置、计数装置、显示屏、控制按钮、外挂控制器及导线组成。接近开关用于止血带送入状态的感知,在感知止血带送入时接近开关向单片机发出信号,单片机命令驱动轮将止血带带头拉入,并配合制动装置将止血带带头卡紧固定;感应开关用于动态监测止血带的运行状态,当发生止血带消耗完毕无带运行或卡带等不正常状态时向单片机发出信号,单片机给出警示音、警示文字或符号等警示信息。接近开关、感应开关可以是能满足上述功能的各种开关,其工作原理、型号及设置数量不限,既可以是触点开关、微动开关,也可以是红外感应等无触点开关。
在捆扎止血时,捆扎部位压力控制是有效使用止血带的关键问题之一。捆扎压力过小、止血带过松时,静脉血管不能有效凸显,给穿刺等操作带来困难;压力过大则可能损坏血管、皮肤及周围组织。据有关临床研究报,静脉穿刺时肢体被捆扎部位维持在10.7kPa~16kPa压力范围时远端静脉血管充盈度最好,静脉血管凸显最清晰。因此,本发明控制系统中设有一个测力装置,测力装置与单片机联通并协同动作,用于动态监测被捆扎肢体松紧状态是否已达到系统默认的临床需求值,并由控制系统自动调节控制捆扎系统给出的拉力/压力。测力装置可以通过动态监测被捆扎的肢体部位的压力变化、或者动态监测捆扎时肢体两端止血带的拉力、或者采用同时监测被捆扎的肢体部位的压力和肢体两端止血带的拉力三种方式中的任意一种方式测力,发送控制系统计算判断被捆扎肢体松紧状态是否已达到系统默认的临床需求值。假设测力装置监测到的压力/拉力无法达到系统默认的临床需求值时,控制系统能自动控制捆扎系统继续拉紧止血带;反之,测力装置监测到的压力/拉力超过系统默认的临床需求值时,控制系统能自动控制捆扎系统放松止血带。测力装置具体实施方式有多种,比较简易可行的方案是在肢体支撑托架上设置一个气囊式压力传感器,捆扎止血时肢体连同压力传感器的气囊能被止血带一同捆扎,止血带捆扎肢体的压力就可以实时传递给压力传感器,压力传感器将监测到的实时压力发送给单片机,单片机判断实时压力是否满足系统默认的临床需要压力(如10.7kPa~16kPa)决定是否自动调节止血带松紧状态,从而实现动态的捆扎松紧控制。本发明实施中,测力装置与松紧调节装置设置优选的方案是,在肢体支撑托架附近设置一个可以自动充气/泄气的气囊,将压力传感器与气囊连通并使其能有效监测气囊中的压力变化,将连接有压力传感器的气囊同时作为松紧调节装置,操作时可以将止血带与肢体一起捆扎,控制系统根据捆扎中压力传感器监测到的压力值大小、通过对气囊的充气/泄气实现对肢体被捆扎部位的压力调整。比如说,患者被自动捆扎后,气囊式压力传感器被止血带一同捆扎,控制系统通过测力装置获知捆扎部位的压力值低于系统默认的10.7kPa~16kPa压力范围时,控制系统自动开启对连接有压力传感器的气囊充气,直到被捆扎部位压力达到系统默认的压力值为止;根据患者个体差异,捆扎完成后医护人员也可以通过人工操作对应的控制按钮启动该松紧调节装置进行二次松紧调整。由于在相同实施条件下,肢体被捆扎部位的压力与捆扎在肢体两端的止血带拉力具有正向的线性关系,也就是说在捆扎在肢体两端止血带上施加的拉力越大,那么止血带给肢体被捆扎部位施加的压力就越大,反之也然。因此在相同实施条件下,也可以通过监测捆扎在肢体两端止血带上施加的拉力,控制系统通过拉力——压力对应关系实现对止血带捆扎的松紧控制。举例说明,假设通过实验获知止血带在肢体被捆扎部位维持10.7kPa~16kPa压力时需要施加的拉力值为N,那么控制系统就可以把N值作为在相同实施条件下系统默认的止血带拉力控制值,在实施过程中可以采用测力计动态监测止血带在肢体两端施加的拉力值,捆扎后当监测到肢体两端止血带的拉力值小于N时,说明止血带在肢体两端施加的拉力不足、肢体被捆扎部位压力偏低,控制系统自动进行松紧调整,直至等于止血带拉力N;当监测到肢体两端止血带的拉力值大于N时,说明止血带在肢体两端施加的拉力过大、肢体被捆扎部位压力偏高,控制系统自动进行松紧调节,减少止血带拉力直至等于N。系统自动捆扎完成后,根据患者个体差异,医护人员也可以通过人工操作对应的控制按钮启动该松紧调节装置进行二次松紧调整。由于本发明不同实施方式、止血带性质(宽度、摩擦系数等)等因素均能影响维持捆扎部位有效压力时(如10.7kPa~16kPa)需要给出的止血带拉力,因此N值需要根据本发明的不同实施条件测定,因此在本说明中不列举具体参数。
计数装置用于止血带捆扎人次的统计,每完成捆扎、调紧、静脉显示、切断等全部动作一次,计数装置累加一人次,并在显示屏或计数器上显示出来,便于医护人员统计该单位时间内的抽血或注射人次。计数装置的方法很多,最为简单的是在废带储盒内是指一个感应开关,每次废带落入时感应开关向单片机发送一次信号,单片机自动计数一次。
显示屏主要用于本发明各种系统信息的显示读出,如捆扎或切断等工作状态提示、系统故障提示与报警、计数信息等。显示屏一般采用液晶屏或LED屏,可设置于本发明的正前方位置,便于护理操作人员监视本发明的工作状态。
控制按钮主要用于医护人员对本发明各种功能的操作与控制,每一个控制按钮对应控制一个或多个不同的功能,如设置捆扎、松紧调节、开启静脉显示、切断等不同控制按钮;控制按钮的设置方式不限,既可以采用触点开关,也可以采用触摸开关。
外挂控制器是控制按钮部分最常用功能的延伸控制装置,主要用于捆扎、切断最常用最基本功能的外接控制,便于医护人员采用脚踏等更快捷的方式操作控制。在采血、输液等护理窗口,每天患者人次多、排队时间长、护士工作量大,而且医护人员双手需要轮换使用消毒棉签、注射器或真空采血管等不同医疗器械,如果护士用手操作控制按钮进行捆扎、切断等最常用功能的切换操作,可能会手忙脚乱影响工作效率。因此本发明设有一个外挂控制器,外挂控制器可以采用脚踏式控制开关,将捆扎、切断等最常用最基本功能同步分流到外挂控制器控制,控制按钮与外挂控制器可以同步实现对应的功能,对应功能可以同步操作、轮换操作、互不干扰,无论外挂控制器是否外挂,不影响控制按钮原有的的独立运行和功能实现。外挂控制器的脚踏式开关的设置方式可以是单通道控制,也可以是多通道控制。采用单通道控制时,可以采用捆扎、切断等功能在一个控制键内循环控制,比如医护人员第一次脚踏外挂控制器,可以实现捆扎操作,再次轻踏可以实现切断操作,几个功能如是反复循环;外挂控制器的脚踏式开关采用多通道控制时,如双通道设置时,可以将捆扎、切断功能左右控制键分开,医护人员分别采用左右脚、右脚控制捆扎、切断功能。当然,根据临床需要,也可以将控制按钮更多功能同步分流到外挂控制器.
本发明的优点在于:该装置能通过操作按钮或外挂控制器启动捆扎系统,实现止血带在患者肢体指定位置的自动捆扎,同时通过控制系统的测力装置与捆扎系统配合实现止血带捆扎松紧状态的自动调节控制,捆扎止血操作完成后能将将本人次使用的止血带自动送入废带储盒内。该装置能实现送带、捆扎止血、捆扎松紧自动调整、捆扎松紧人工二次调整、智能开启静脉显示器、废带回收各环节循环不间断操作。医护人员只要操作对应的控制按钮或外挂控制器,就可以实现止血带在肢体指定部位的捆扎、收紧、注射/穿刺部位静脉显示、止血带的切断与回收等全套工作流程,不仅可以提高穿刺的成功率,减少患者痛苦,同时可以提高护理工作效能,缩短患者排队等候时间,减轻医护人员的劳动强度,因此具有很好的临床推广价值和社会效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2本发明实施例2的结构示意图
图中所示:止血带(1)、止血带储盒(2)、驱动轮①(3)、驱动轮②(3-1)、制动装置①(4)、制动装置②(4-1)、松紧调节装置(5)、接近开关(6)、止血带分切装置(7)、废带储盒(8)、静脉显示光源(9)、光源支架(10)、万向接头(11)、聚光罩(12)、测力装置(13)、感应开关(14)、显示屏(15)、控制按钮(16)、外挂控制器(17)、保护外壳(18)、肢体承托架(19)、电机(20)、单片机(21)、集成电路(22)、出带口(A)、进带口(B)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体地说明本发明。
实施例1:本发明采用盘式止血带(1)的结构及工作流程举例
1、如图1所示结构制备本发明,控制系统默认止血带捆扎压力值为12kPa~15kPa,部分主要部件技术要求:
止血带(1):盘式,宽5mm,厚0.4mm,长度不低于100m,材质为医用级聚丙烯树脂(PP),止血带(1)要求柔软无毛刺,抗拉强度不低于50N;
松紧调节装置(5)采用摆杆式,由电机(20)驱动凸轮带动摆杆工作;驱动轮(3)、制动装置(4)、松紧调节装置(5)的摆杆、止血带分切装置(7)均采用304不锈钢材质按照通用技术要求制成。
静脉显示光源(9)采用波长850nm的近红外光光源,橙色光;
测力装置(13):采用台湾全磊/metrodyne压力传感器,型号MPS-2407-006AD,最大量程40KPa,长7cm、宽5cm,高5cm长条形橡胶气囊一个,压力传感器的监测探头植入橡胶气囊内并牢固密闭;测力装置(13)设置在肢体支撑托架(19)的左侧。
显示屏(15)采用10寸LED蓝色背光屏;
外挂控制器(17)采用USB接口脚踏控制开关,韩国kacon/凯昆,型号HRF-M6-U,联通单片机(21)实现捆扎、切断指令循环工作;
电机(20):采用台湾永坤小型齿轮感应减速马达,功率6W-200W,速比1/3-1/180;
单片机(21):型号STC12C5A60S2/AD/PWM,工作电压:5.5V~3.3V;
肢体支撑托架(19)、操作按钮(16)、保护外壳(18)采用ABS材料注塑生产,保护外壳体积长50cm、宽25cm、高35cm。;
以上部件按照图1的结构,采用通用电子机械产品制造技术生产。
2、本发明实施例1的工作流程
2.1首次使用时,先将止血带(1)装入止血带储盒(2)中,并将止血带(1)的带头依次沿着驱动轮①(3)、松紧调节装置(5)、出带口(A)的轨道抽出,并将止血带(1)的带头插入进带口(B)中,接近开关(6)能自动感知到止血带(1)的带头后将信号发送给控制系统的单片机(21),单片机(21)给出电机(20)启动信号,电机(20)牵引驱动轮②(3-1)逆时针转动并将止血带(1)的带头卷入,制动装置②(4-1)迅速将止血带(1)的带头卡紧固定。
2.2制动装置②(4-1)将止血带(1)的带头卡紧固定后,驱动轮①(3)能继续逆时针转动并将止血带(1)送出(20cm左右),止血带(1)在驱动轮①(3)的推送下,在出带口(A)与进带口(B)之间肢体支撑托架(19)的上方空间自然形成一个半圆形或拱形止血带(1)带圈。
2.3下面根据临床应用进一步进行说明实施例1,以医护人员进行抽血操作为例:
2.3.1进行抽血操作时,根据医护人员指导,患者将左手臂(肘关节朝上)平放在肢体支撑托架(19)上合适位置。
2.3.2医护人员将患者手臂调整到正确位置后踩下外挂控制器(17),外挂控制器(17)向单片机(21)发出第一次踏下信号,单片机(21)给出捆扎指令后电机(20)启动,电机(20)牵引驱动轮①(3)顺时针转动,将送出的止血带(1)收回拉紧,当止血带收紧后测力装置(13)监测到施加在肢体捆扎部位的压力值为12kPa~15kPa时,单片机(21)给出制动装置①(4)卡紧止血带(1)指令,止血带(1)保持捆扎拉紧状态。止血带(1)捆扎松紧状态以该患者静脉血管可以有效凸显为宜,由于患者个体差异,如果该系统默认状态下,止血带(1)捆扎过紧或者过松时,医护人员可以操作控制按钮(16)上对应的功能键,通过松紧调节装置(5)二次调整止血带(1)松紧。按下“调紧”功能键后,松紧调节装置(5)的摆杆带动止血带(1)水平向右移动,止血带(1)可以持续收紧;按下“调松”功能键后,松紧调节装置(5)的摆杆带动止血带(1)水平向左移动,止血带(1)可以缓慢松开。
2.3.3止血带(1)捆扎完成后,单片机(21)自动发出开启静脉显示光源(9)信号,静脉显示光源(9)打开,将患者需要穿刺部位的静脉血管清晰显像,便于医护人员选择最佳穿刺部位。如果静脉显示光源(9)照射的部位偏移,医护人员可以调整光源支架(10),光源支架(10)的万向接头(11)可以进行上下前后转动调节
2.3.4确定最佳穿刺部位后,医护人员对该部位四周进行消毒、穿刺、抽血等系列操作。
2.3.5抽血完成后,医护人员指导患者将棉球压住穿刺点后,医护人员第二次踏下外挂控制器(17),单片机(21)给出切断指令,止血带分切装置(7)将止血带(1)切断,止血带(1)落入废带储盒(8);废带储盒(8)满仓后可以单独抽出清空。
2.3.6止血带(1)切断完成后,制动装置②(4-1)依然将止血带(1)的带头保持卡紧状态,单片机(21)给出再次送带指令,驱动轮①(3)逆时针转动并将止血带(1)继续送出20cm左右,止血带(1)在驱动轮①(3)的推送下,在肢体支撑托架(19)的上方出带口(A)与进带口(B)之间自然形成一个半圆形或拱形止血带(1)带圈,医护人员进行第二次操作,如此循环反复工作。
2.3.7止血带(1)消耗完毕,运行状态下感应开关(14)无法感知止血带(1)经过时,感应开关(14)触发单片机(21)给出无带信号,在显示屏(15)或警示音提醒护理操作人员重新安装止血带(1)。
实施例2:本发明采用分段式止血带(1)的结构及工作流程举例
1、如图2所示结构制备本发明,在止血带储盒(2)底部出口设置一个机械手(23),用于将止血带(1)从止血带储盒(2)内抓取并送入驱动轮①(3);在送带口(A)与进带口(B)正上方设置一个高度15cm左右的拱形导轨(24),用于引导止血带(1)能正确从出带口(A)传送到进带口(B);其他主要部件技术要求参照实施例1。
2、实施例2工作流程介绍
2.1首次使用时,先将止血带(1)装入止血带储盒(2)中,开启设备,机械手(23)自动将止血带(1)从止血带储盒(2)内抓取并送入驱动轮①(3);驱动轮①(3)继续转动将止血带(1)从送带口(A)经过拱形导轨(24)送入进带口(B)。
2.2止血带(1)的带头插入进带口(B)中后,接近开关(6)感知到止血带(1)带头后将信号发送给单片机(21),单片机给出电机(20)启动信号,电机(20)牵引驱动轮②(3-1)逆时针转动并将止血带(1)的带头卷入,制动装置②(4-1)迅速将止血带(1)的带头卡紧固定。
2.3制动装置②(4-1)将止血带(1)的带头卡紧固定后,驱动轮①(3)逆时针转动并将止血带(1)继续送出,止血带(1)在驱动轮①(3)的推送下,在肢体支撑托架(19)上方的拱形导轨(24)内形成拱形止血带(1)带圈。
2.4准备就绪,医护人员可以根据实施例1所述的2.3操作方法进行抽血、注射等临床应用操作,操作结束后实施例1所述的2.3.5不适用,止血带(1)可自动落入废带储盒(8),如此反复。
上述附图及实施例仅用于说明本发明,对本发明的保护范围不构成任何限制。