CN108742795B - 智能骨髓内输液装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地说它涉及一种智能骨髓内输液装置,其技术方案要点包括针芯组件以及可拆卸套设于所述针芯组件外部的针筒组件，还包括振动传感器以及用于驱动所述针芯组件转动的动力组件，所述振动传感器及动力组件电连接有处理模块，所述处理模块基于所述振动传感器输出的电信号控制所述动力组件的启闭，当所述针芯组件穿至所述骨髓腔内时，所述振动传感器检测到声波产生变化并将变化信号传送至所述处理模块，所述处理模块关闭所述动力组件。本发明具有精确定位穿刺深度的效果。

Description

智能骨髓内输液装置及其控制方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地说它涉及一种智能骨髓内输液装置及其控制方法。

背景技术

在临床急救中，能否及时、有效地建立输液通道直接关系到救治的成功与否，建立静脉通道的方法一般有外周静脉。对于危重患者，外周静脉常收缩塌陷，穿刺困难，但骨内静脉通道依然保持开放。骨髓输液是利用骨髓腔中丰富的血管网将药物和液体经骨髓腔输入血液循环，是抢救时给药的一种有效途径。骨髓内输液操作简单，易于掌握，成功率高，在短时间内即可完成，是救治危重病人的一种有效措施。

目前，公告号为CN103285501A的中国专利公开了一种智能定位骨髓输液穿刺系统，包括：驱动整个装置的动力模块；由所述的动力模块驱动，在前进方向往复运动，刺入骨髓腔的穿刺针组和相应的处理模块，所述动力模块与所述穿刺针组的结合部设有压力传感器。

现有技术类似于上述智能定位骨髓输液穿刺系统，压力传感器感知穿刺针组经过骨质过程中和进入骨髓腔后的阻力变化，将该变化信号传送至处理模块，处理模块根据该阻力变化信号，关闭所述动力模块。但是，处理模块内设有对比阻力变化信号的基准值，且基准值保持不变，由于人体个体差异性大，穿刺所受到的阻力差异性也较大，因此该定位方式准确性不足。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种智能骨髓内输液装置，其优点在于能够精确定位穿刺深度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种智能骨髓内输液装置，包括针芯组件以及可拆卸套设于所述针芯组件外部的针筒组件，还包括振动传感器以及用于驱动所述针芯组件转动的动力组件，所述振动传感器电连接有处理模块，所述处理模块基于所述振动传感器输出的电信号控制所述动力组件的启闭，当所述针芯组件穿至所述骨髓腔内时，所述振动传感器检测到声波产生变化并将变化信号传送至所述处理模块，所述处理模块关闭所述动力组件。

通过采用上述技术方案，使用动力组件电动旋转针芯组件，使得针芯组件与振动组件逐渐穿过骨质，减小针芯组件与针筒组件对人体的冲击，更顺畅地进入骨髓腔内；振动传感器检测针芯组件振动产生的声波并输出相应的电信号，由于介质明显变化，声波在骨质和骨髓腔内的传播速度不同，因此针尖组件达到骨髓腔后发出的声波产生明显变化，处理模块根据声波的变化控制关闭动力组件，使针芯组件和针筒组件停止转动，完成穿刺，从而精确控制穿刺深度，可靠性大；针筒组件内部设有供药物流动的通道，穿刺时针芯组件封堵住针筒组件内的通道，穿刺完成后将针芯组件拆卸下来，使得药物能输入骨髓腔内。

本发明进一步设置为：所述动力组件包括电机、固定设于所述电机输出轴上的第一斜齿轮以及啮合于所述第一斜齿轮的第二斜齿轮，所述第二斜齿轮中心处沿轴向固定设有传动轴，所述传动轴连接于所述针芯组件。

通过采用上述技术方案，利用第一斜齿轮和第二斜齿轮的啮合比，将电机的转速调整至适当值，传动轴与第二斜齿轮同步转动并传动至针芯组件，使得针芯组件与针筒组件稳定地转动穿过骨质。

本发明进一步设置为：所述针芯组件包括可拆卸套接于所述传动轴上的针芯基座以及固定设于所述针芯基座上的针芯。

通过采用上述技术方案，针芯基座增大针芯组件与传动轴的接触面积，加强两者连接的稳定性；可拆卸连接的针芯基座便于更换，因此可共用振动传感器、动力组件和处理模块，降低成本，便于推广使用。

本发明进一步设置为：所述传动轴沿径向设有复位弹簧以及固定设于所述复位弹簧端部的球体柱塞，所述针芯基座内壁设有供所述球体柱塞嵌入的安装孔。

通过采用上述技术方案，在复位弹簧弹力作用下，球体柱塞可沿着传动轴径向进行往复滑移；针芯基座沿轴向滑移套设在传动轴外，直到球体柱塞滑移嵌入安装孔内，使得传动轴和针芯基座相对位置保持不变，针芯组件随着传动轴进行同步转动。

本发明进一步设置为：所述针筒组件包括针筒基座以及固定设于所述针筒基座上且供所述针芯插接的针筒，所述针芯基座螺纹插接于所述针筒基座内。

通过采用上述技术方案，针筒为中空，形成给药通道；穿刺过程中针芯插入针筒内，避免针筒堵塞；穿刺完成后，利用螺纹连接便于快速分离针芯基座和针筒基座，将针筒组件保留在骨髓腔内，从而进行输液。

本发明进一步设置为：所述针筒远离所述针筒基座处的外壁半径逐渐减小形成防渗锥面。

通过采用上述技术方案，防渗锥面靠近针筒的尖端，刺入骨质的时候防渗锥面有效填补骨质上被扩大的缝隙，防止骨髓液外渗。

本发明进一步设置为：还包括用于放置所述振动传感器、所述动力组件以及处理模块的壳体，所述壳体外壁设有握力槽。

通过采用上述技术方案，壳体封闭保护振动传感器、动力组件和处理模块，减小外界的破坏；握力槽增大摩擦力，便于使用者抓取壳体，稳定控制壳体。

本发明的第二目的在于提供一种输液管，其优点在于减少药物的渗漏。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，一种输液管，包括接头以及接头盖，所述接头一端设有与所述针筒基座对应的螺纹，所述接头盖螺纹套接于所述接头，所述接头内插接有连通的弯管。

通过采用上述技术方案，未使用时接头盖螺纹套在接头上，对接头进行保护；使用时取下接头盖，并将接头螺纹锁紧于针筒基座，针筒基座、接头和弯管连通，且弯管延伸至外部，便于将药物注入骨髓腔内，减少药物的渗漏。

本发明进一步设置为：所述接头朝向所述弯管的一端沿径向设有弹性条，所述弹性条沿周向均匀排布。

通过采用上述技术方案，弯管插入接头后，弹性条在弹力作用下抵紧于弯管外壁，周向排布的弹性片加强对弯管的固定，使得弯管稳定插接于接头内。

本发明的第三目的在于提供一种智能骨髓内输液装置的控制方法，其优点在于自动判别声波的信号，准确控制动力组件的工作。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，一种处理模块的控制方法，包括以下步骤：

S1，接受振动传感器输出的电信号，利用滤波器滤除干扰频率波段，并输出滤波后的模拟信号；

S2，利用A/D转换器接收滤波后的模拟信号，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，并输出数字信号；

S3，利用计算机接收数字信号并进行快速傅里叶变换，将数字信号的时域转化为频域；

S4，对数字信号的频谱进行分析，若数字信号频谱产生明显变化，关闭电机。

通过采用上述技术方案，滤波器将电信号中特定波段频率滤出，抑制和防止外界因素的干扰，仅输出针芯产生的声波信号；A/D转换器转化输出的数字信号可通过计算机软件进行快速傅里叶变换，大大减小计算量，提高判断分析的效率，快速对振动传感器信号做出响应，精确控制电机的工作。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、用振动传感器检测针芯振动机械波的不同，从而精确控制针芯的穿刺深度；

2、电动旋转的方式减小针筒组件和针芯组件对人体的冲击性，更顺畅地刺入骨髓；

3、针筒尖端的防渗锥面有效填补骨质上被扩大的缝隙，达到防渗液的效果。

附图说明

图1是实施例一在穿刺完成后的整体结构示意图；

图2是实施例一的正面剖视图；

图3是实施例一中凸显穿刺机构的局部爆炸示意图；

图4是图3中A处放大示意图；

图5是实施例二在输液过程中的整体结构示意图；

图6是实施例二中凸显接头盖的局部爆炸示意图；

图7是实施例三中处理模块内部信号传递示意图；

图8是实施例三的流程示意图。

附图标记说明：1、壳体；2、振动传感器；3、动力组件；4、电池；5、开关；6、针芯组件；7、针筒组件；8、处理模块；15、球体柱塞；16、安装孔；17、防渗锥面；18、接头；19、接头盖；20、弯管；21、弹性条；22、握力槽；23、复位弹簧；24、穿刺机构；25、环形槽；25、滤波器；26、A/D转换器；27、计算机；31、电机；32、第一斜齿轮；33、第二斜齿轮；34、传动轴；61、针芯基座；62、针芯；71、针筒；72、针筒基座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一，一种智能骨髓内输液装置，如图1、图2所示，包括壳体1、转动设于壳体1外的穿刺机构24以及设于壳体1内振动传感器2，且振动传感器2电连接有处理模块8和用于控制穿刺机构转动的动力组件3，处理模块8基于振动传感器2的输出信号控制动力组件3的启闭。

动力组件3驱动穿刺机构24以电动旋转的方式逐渐穿过骨质并进入骨髓腔内；穿刺机构24转动过程中振动产生声波，根据骨质和骨髓腔内的不同介质，振动传感器2检测到声波的变化并转化为相应的电信号，处理模块8接收振动传感器2的电信号并分析判断，进而输出控制动力组件3工作的信号。

如图2所示，壳体1内设有电池4以及用于导通电池4的开关5。手动按压开关5，动力组件3和振动传感器2在电池4提供的电力下开始工作。更进一步地，壳体1的外侧设有握力槽22，握力槽22增大了使用者与壳体1的接触面积，便于稳定把持住壳体1。

如图2所示，动力组件3包括电机31、同轴设于电机31输出轴上的第一斜齿轮32、啮合于第一斜齿轮32的第二斜齿轮33以及垂直设于第二斜齿轮33中心处且用于连接穿刺机构24的传动轴34。

电池4为电机31供电，使得电机31匀速转动，并逐步带动第一斜齿轮32、第二斜齿轮33和传动轴34的转动，利用第一斜齿轮32和第二斜齿轮33的啮合比调整穿刺机构的转动速度。

如图1、图2所示，穿刺机构24包括套接于传动轴34外的针芯组件6以及套接于针芯组件6外的针筒组件7。其中，针筒组件7内部留有供药物流动的通道，针芯组件6封堵住通道，穿刺完成后，将针芯组件6取出，药物通过针筒71组件7顺利输送至骨髓腔内。

如图1、图3所示，针芯组件6包括针芯基座61和针芯62，针芯基座61呈U形且用于套接在传动轴34外。具体地，传动轴34沿径向固定设有复位弹簧23以及固定设于复位弹簧23端部的球体柱塞15，且针芯基座61内侧设有供球体柱塞15嵌入的安装孔16。

安装时，针芯基座61由传动轴34端部滑移靠近壳体1，并压缩复位弹簧23；当安装孔16移动至球体柱塞15时，在复位弹簧23弹性作用下，球体柱塞15滑移嵌入安装孔16内，实现针芯基座61和传动轴34的可拆卸连接，且针芯基座61与传送轴相对位置保持不变。

如图1、图3所示，针筒组件7包括中空的针筒71和针筒基座72，其中针芯基座61螺纹插接于针筒基座72内。穿刺完成后，便于分离针芯基座61和针筒基座72，使针芯62保留在骨髓腔内，用于引流。

如图1所示，针筒71在靠近尖端处半径逐渐减小形成防渗锥面17。刺入骨质的时候防渗锥面17有效填补骨质上被扩大的缝隙，防止骨髓液外渗。

工作过程：将针芯62插入针筒71内，并使针芯基座61螺纹旋紧在针筒基座72内；然后将针芯基座61的开口对准传动轴34端部并滑入，直到球体柱塞15嵌入安装孔16内；将针芯62和针筒71的尖端部对准穿刺位置，按压开关5，针芯组件6和针筒组件7同步旋转，并逐渐穿过骨质；当针芯62进入骨髓腔后，处理模块8自动关闭电机31，旋转取出针芯组件6，并将针筒71保留在骨髓腔内，将药物从针筒71的通道内注入骨髓腔。

实施例二，一种用于实施例一的输液管，如图5、图6所示，包括接头18以及接头盖19，且接头18的一端设有与针筒基座72对应的螺纹，接头盖19螺纹套接于接头18，接头18内连通插接有弯管20。

未使用时接头盖19螺纹套在接头18上，对接头18进行保护；使用时取下接头盖19，并将接头18螺纹锁紧于针筒基座，针筒基座72、接头18和弯管20连通，且弯管20延伸至外部，便于将药物注入骨髓腔内，减少药物的渗漏。

如图6所示，接头18朝向弯管20的一端沿径向设有弹性条21，且若干弹性条21沿周向均匀排布。弯管20插入接头18后，弹性条21在弹力作用下抵紧于弯管20外壁，周向排布的弹性条21加强对弯管20的固定，使得弯管20稳定插接于接头18内。

如图6所示，弯管20沿周向开设有环形槽25。弯管20进入接头18后，弹性条21抵接在环形槽25内，限制了弹性条21在接头18轴向上的偏移，使得弹性条21稳定卡紧在接头18内壁上。

实施例三，一种智能骨髓内输液装置的控制方法，如图7、图8所示，包括以下步骤：

S1，接受振动传感器2输出的电信号，利用滤波器25滤除干扰频率波段，并输出滤波后的模拟信号；

即振动传感器2接收到声波信号后转换为相应的电信号进行输出，滤波器25滤除电信号中的干扰波段频率，抑制和防止外界因素的干扰，仅输出指定频率范围内的电信号；

S2，利用A/D转换器26接收滤波后的模拟信号，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，并输出数字信号；

即模拟信号转换为数字信号后，增强信号的抗干扰能力，便于后续的信号处理，提高处理的准确性。

S3，利用计算机27接收数字信号并进行快速傅里叶变换，将数字信号的时域转化为频域；

即将原来难以处理的时域信号转换为易于分析的频域信号，且快速傅里叶变换大大减小计算量，提高工作效率；

S4，对数字信号的频谱进行分析，若数字信号频谱产生明显变化，关闭电机31。

即内设频谱代表原有的声波信号，当针芯62穿入骨髓腔后，声波的传输介质改变，声波信号发生显著变化，因此能够精确判断出穿刺完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能骨髓内输液装置，包括针芯组件(6)以及可拆卸套设于所述针芯组件(6)外部的针筒组件(7)，其特征在于：还包括振动传感器(2)以及用于驱动所述针芯组件(6)转动的动力组件(3)，所述振动传感器(2)及动力组件(3)电连接有处理模块(8)，所述处理模块(8)基于所述振动传感器(2)输出的电信号控制所述动力组件(3)的启闭，当所述针芯组件(6)穿至骨髓腔内时，针芯组件(6)转动过程中运动产生声波，所述振动传感器(2)检测到声波产生变化并将变化信号传送至所述处理模块(8)，所述处理模块(8)关闭所述动力组件(3)；

所述动力组件(3)包括电机(31)、固定设于所述电机(31)输出轴上的第一斜齿轮(32)以及啮合于所述第一斜齿轮(32)的第二斜齿轮(33)，所述第二斜齿轮(33)中心处沿轴向固定设有传动轴(34)，所述传动轴(34)连接于所述针芯组件(6)；

还包括用于放置所述振动传感器(2)、所述动力组件(3)以及处理模块(8)的壳体(1)，所述壳体(1)外壁设有握力槽(22)。

2.根据权利要求1所述的智能骨髓内输液装置，其特征在于：所述针芯组件(6)包括可拆卸套接于所述传动轴(34)上的针芯基座(61)以及固定设于所述针芯基座(61)上的针芯(62)。

3.根据权利要求2所述的智能骨髓内输液装置，其特征在于：所述传动轴(34)沿径向设有复位弹簧(23)以及固定设于所述复位弹簧(23)端部的球体柱塞(15)，所述针芯基座(61)内壁设有供所述球体柱塞(15)嵌入的安装孔(16)。

4.根据权利要求2所述的智能骨髓内输液装置，其特征在于：所述针筒组件(7)包括针筒基座(72)以及固定设于所述针筒基座(72)上且供所述针芯(62)插接的针筒(71)，所述针芯基座(61)螺纹插接于所述针筒基座(72)内。

5.根据权利要求4所述的智能骨髓内输液装置，其特征在于：所述针筒(71)远离所述针筒基座(72)处的外壁半径逐渐减小形成防渗锥面(17)。

6.根据权利要求4所述的智能骨髓内输液装置，其特征在于：还包括输液管，所述输液管包括接头(18)以及接头盖(19)，所述接头(18)一端设有与所述针筒基座(72)对应的螺纹，所述接头盖(19)螺纹套接于所述接头(18)，所述接头(18)内插接有连通的弯管(20)。

7.根据权利要求6所述的智能骨髓内输液装置，其特征在于：所述接头(18)朝向所述弯管(20)的一端沿径向设有弹性条(21)，所述弹性条(21)沿周向均匀排布。