CN109432552B - 口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统及方法 - Google Patents

口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统及方法，检测系统包括主处理器模块、电机、轴联器、齿轮、丝杠、压力传感器、顶杆、药瓶活塞、压力检测模块、声光报警模块和参数设定模块；顶杆通过药瓶活塞与麻药药瓶连接，由主处理器控制电机，通过系统传动组件，实现对药瓶活塞推动和回吸，进而控制麻醉药液的注射和回吸；压力传感器安装在顶杆靠近丝杆一端；主处理器模块为整个系统的主控模块，控制电机的运行，压力数据存储、判断，声光报警信号的发出。本发明将压力检测位置设置在连接药瓶活塞的顶杆位置，避免了现有技术方案中检测压力受电机、齿轮、轴联器等不确定因素的影响，提高了针尖和组织接触位置压力的检测精度。

Description

口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统及方法
技术领域
本发明涉及口腔用医疗器械技术领域，具体涉及一种口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统及方法。
背景技术
在齿科麻醉领域，进行口腔手术时，需要进行口腔局部麻醉。目前临床上，口腔局部麻醉注射装置正在替代传统的手动注射方式，用于口腔治疗中的局部麻醉，口腔局部麻醉注射装置能够有效的减轻患者的穿刺痛及注射痛，使治疗过程更加舒适。现有口腔局部麻醉注射装置的工作原理和组成是电机转轴与轴联器连接，轴联器通过齿轮和丝杆推动药瓶胶塞，实现口腔用麻药的注射和回吸功能。
口腔麻醉过程中，在口腔注射用麻醉针针尖和口腔组织接触位置会产生较普通注射时更高的压力，同时，在注射过程中会产生堵塞和泄露情况，由于上述问题，需要对注射过程中针尖和组织接触位置的压力进行准确实时的检测。现有的技术方案中，在齿轮等传动机构上设置有压力传感器，当针尖处压力发生变化时，该压力大小先传递到麻醉药瓶内药液，然后再传递给麻醉药瓶活塞，活塞再将该压力传递给丝杠，丝杠再传递给齿轮等传动机构，间接地检测出针尖和组织处的压力。在上述压力检测方式中，由于压力传递所经历的中间环节复杂，丝杠、齿轮等机构对压力干扰因素不确定，因而最终由压力传感器检测到的压力存在较大的偏差，不能实时准确检测针尖和组织接触位置的压力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种口腔局部麻醉注射系统的动态压力检测系统及方法，实现对口腔手术麻药注射过程中注射压力的实时准确检测，提供压力实时信息，系统及时检测出阻塞和泄露等注射异常情况，同时将压力信息实时反馈给操作医生，为医生手术过程提供实时压力数据支持。
实现本发明目的的技术方案为：一种口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统，包括主处理器模块、电机、轴联器、齿轮、丝杠、压力传感器、顶杆、药瓶活塞、压力检测模块、声光报警模块和参数设定模块；
所述电机、轴联器、齿轮、丝杠、顶杆为系统传动组件，顶杆通过药瓶活塞与麻药药瓶连接；由主处理器控制电机，通过系统传动组件，实现对药瓶活塞推动和回吸，进而控制麻醉药液的注射和回吸；
所述压力传感器安装在顶杆靠近丝杆一端；丝杆为空心设计，丝杠与顶杆中心轴在一条直线上，顶杆安装压力传感器的一端轴径大于另一端轴径；
压力传感器与压力检测模块连接，压力检测模块为压力传感器供电，并读取压力传感器数值；声光报警模块用于报警；参数设定模块用于设定运行中的注射速度、注射模式和注射计量；
主处理器模块为整个系统的主控模块，控制电机的运行，压力数据存储、判断，以及声光报警信号的发出。
进一步的，顶杆安装压力传感器的一端为凸台设计，其中凸台和压力传感器位于丝杆的空心腔体内。
进一步的，丝杆与顶杆连接段为螺纹，丝杆与顶杆通过螺母连接。
进一步的，压力传感器为触力传感器。
一种口腔麻醉注射系统的动态压力检测方法，包括以下步骤：
第一步，在系统运行初期进行压力校准，系统运转电机带动联轴器、齿轮、丝杆和顶杆运动，推动药瓶活塞运动，直到药液从针尖处冒出，停止电机运动，压力检测模块多次读取压力传感器值，读取次数3次以上，排除其中的最大值和最小值，然后将读取的压力传感器数值取平均，该平均值确定为基准零点压力F0，并将本次基准零点压力F0进行保存；
系统每次开机进行基准零点压力F0确定，与上次基准零点压力F0进行比较，偏差超过系统预设阀值，删除本次基准零点压力F0的开机记录，并通过声或光进行提示报警，提醒检查设备或药瓶安装是否正常；
第二步，系统基准零点压力校准完毕后，压力检测模块实时读取压力传感器数值F，针尖和组织接触位置实际压力Freal＝F-F0；
第三步，系统运行过程中对实际压力Freal进行实时监控，当Freal超过系统设定的运行最大压力阀值时，电机停止工作，检查是否产生阻塞，并进行相应声光报警；
当Freal两次数值偏差超过设定的系统运行最大变化阀值，电机停止工作，并进行相应声光报警。
系统运行最大变化阀值、系统运行最大压力阀值、声光报警启动或关闭、报警音大小通过主处理器进行设置或调整，主处理器模块和压力检测模块之间进行数据共享。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：(1)本发明提供了一种口腔麻醉注射系统的动态压力检测方法，将压力检测位置设置在连接药瓶活塞的顶杆位置，避免了现有技术方案中检测压力受电机、齿轮、轴联器等不确定因素的影响，提高了针尖和组织接触位置压力的检测精度；(2)在系统运行初期药瓶气体排空阶段，进行基准零点压力的校准，系统获取的针尖和组织接触位置的实际压力为相对于基准零点压力，克服了顶杆、药瓶活塞等对压力的影响，提高了压力的检测精度，同时，对口腔麻醉过程中的泄露、阻塞等异常情况进行报警，降低医生麻醉手术操作难度。
附图说明
图1为本发明口腔麻醉注射系统示意图。
图2为本发明压力传感器安装结构的局部示意图。
具体实施方式
结合图1，一种口腔麻醉注射系统的压力检测系统，包括主处理器模块1、电机2、轴联器3、齿轮4、丝杠5、压力传感器6、顶杆7、药瓶活塞8、压力检测模块11、声光报警模块12和参数设定模块13。所述电机2、轴联器3、齿轮4、丝杠5、顶杆7为系统传动组件，顶杆7通过药瓶活塞8与麻药药瓶9连接；由主处理器1控制电机2，通过系统传动组件，实现对药瓶活塞8推动和回吸，进而控制麻醉药液的注射和回吸；
压力传感器6安装在顶杆7与丝杆5连接处，与口腔注射用麻醉针针尖10出口处仅相隔顶杆7和药瓶活塞8，顶杆7与药瓶活塞8在运行过程中产生压力固定，压力传感器6与针尖和组织接触位置处压力差值在同一次注射时为基本保持一致。
如图2所示，顶杆安装压力传感器端为凸台设计，压力传感器6安装在顶杆靠近丝杠5一端，丝杆5为空心设计，丝杆5与顶杆7连接段为螺纹，丝杆5与顶杆7通过螺母连接；连接完成时，丝杠5与顶杆7中心保持在一条直线上。
压力传感器6与压力检测模块11连接，压力检测模块11为压力传感器6供电，并读取压力传感器数值。
本发明还提供一种口腔麻醉注射系统的动态压力检测方法，包括以下步骤：
(1)开机，在系统运行初期进行压力校准，系统运转电机带动联轴器、齿轮、丝杆和顶杆运动，推动药瓶活塞运动，直到药液从针尖处冒出，停止电机运动，压力检测模块多次读取压力传感器值，读取次数可以3次及以上，排除其中的最大值和最小值，然后将读取的压力传感器数值取平均，该平均值确定为基准零点压力F0，并将本次基准零点压力F0进行保存。
系统每次开机进行基准零点压力F0确定，与上次基准零点压力F0进行比较，偏差超过系统预设阀值，删除本次基准零点压力F0的开机记录，并通过声或光进行提示报警，提醒检查设备或药瓶安装是否正常。
(2)系统基准零点压力校准完毕后，压力检测模块实时读取压力传感器数值F，针尖和组织接触位置实际压力Freal＝F-F0。
(3)系统运行过程中对实际压力Freal进行实时监控，当Freal超过系统设定的运行最大压力阀值时，电机停止工作，检查是否产生阻塞，并进行相应声光报警，压力过大时停止工作，可以防止药瓶碎裂。
系统运行过程中对实际压力Freal进行实时监控，当Freal两次数值偏差超过设定的系统运行最大变化阀值，电机停止工作，并进行相应声光报警，提醒操作医生检查是否发生针尖在口腔组织内位置偏移等问题造成的压力下降或增加。
系统运行最大变化阀值、系统运行最大压力阀值、声光报警启动或关闭、报警音大小等通过主处理器模块进行设置或调整，主处理器模块和压力检测模块之间进行数据的共享。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1所示，一种口腔麻醉注射系统的压力检测系统，主处理器模块1为整个系统的主控模块，控制电机的运行，压力数据存储、判断，声光报警信号的发出，运行中参数的设定实现。电机2、轴联器3、齿轮4、丝杠5、顶杆7为系统传动部分组件，由主处理器模块1控制电机，通过传动组件，实现对活塞推动和回吸，进而控制麻醉药液的注射和回吸。
如图2所示，压力传感器6优选使用触力传感器，压力传感器6安装在顶杆7的一端，且靠近丝杠5；丝杠5靠近顶杆7的一端如图2所示结构，为中空设计；顶杆7安装压力传感器6一端轴径大于另一端，且顶杆7小轴径一端比丝杠5开口略小，同时保证顶杆7与丝杆5在同一直线运动。
主处理器模块1控制电机运行，通过传动组件实现顶杆7对药瓶活塞8施加力，同时，压力传感器6的感应原件部分与丝杆5处应力与顶杆7和药瓶活塞8处应力大小相当。压力检测模块11实现对压力传感6进行控制，连续读取3组以上数据，并对此组数据按照大小进行排序，去掉最大最小值，然后对剩余组数据取平均，压力检测模块11得出1次检测数据，并上传给主处理器模块1。
本发明的口腔麻醉注射系统的动态压力检测方法，在系统工作初期进行压力校准，确定系统基准零点压力F0。初始，主处理器模块1控制电机2和传动组件运动，推动药瓶活塞运动，直到药液从口腔注射用麻醉针针尖10处冒出，主处理器模块1控制电机2停止运动；主处理器模块1控制压力检测模块11读取此时压力传感器数值，压力检测模块11数据读取和处理完毕后，将此时压力值上传给主处理器模块1，主处理器模块1保存压力值为F0。系统进行口腔麻醉药液的注射过程中，压力检测模块11实时读取压力值，并上传给主处理器模块1，记为压力值为F，此时针尖和组织接触位置处实时压力为Freal，Freal为实时读取压力值F和F0之差，Freal＝F-F0。
系统开机运行时主处理器1得到的基准零点压力F0与上次系统保存的基准零点压力F0’进行比较，当两只偏差大于设定阀值时，可能原因是设备损坏或药瓶安装不当，主处理器1控制声光报警模块12进行报警，通知检查设备或药瓶安装是否正常。
系统运行过程中主处理器1对实际压力Freal进行实时监控，当Freal超过设定的系统运行最大压力阀值时，电机2停止工作，防止药瓶碎裂或因为阻塞造成的注射压力过大，并进行相应声光报警，提示操作者进行检查。
系统运行过程中主处理器1对实际压力Freal进行实时监控，当Freal相邻两次数值偏差超过设定的系统运行最大变化阀值，电机停止工作，并进行相应声光报警，提醒操作医生检查是否存在针尖10偏离手术预设的注射目的组织。

Claims (4)

1.一种口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统，其特征在于，包括主处理器模块（1）、电机（2）、轴联器（3）、齿轮（4）、丝杠（5）、压力传感器（6）、顶杆（7）、药瓶活塞（8）、压力检测模块（11）、声光报警模块（12）和参数设定模块（13）；
所述电机（2）、轴联器（3）、齿轮（4）、丝杠（5）、顶杆（7）为系统传动组件，顶杆（7）通过药瓶活塞（8）与麻药药瓶（9）连接；由主处理器模块（1）控制电机（2），通过系统传动组件，实现对药瓶活塞（8）推动和回吸，进而控制麻醉药液的注射和回吸；
所述压力传感器（6）安装在顶杆（7）靠近丝杠（5）一端；丝杠（5）为空心设计，丝杠（5）与顶杆（7）中心轴在一条直线上，顶杆（7）安装压力传感器（6）的一端轴径大于另一端轴径；
压力传感器（6）与压力检测模块（11）连接，压力检测模块（11）为压力传感器（6）供电，并读取压力传感器数值；声光报警模块（12）用于报警；参数设定模块（13）用于设定运行中的注射速度、注射模式和注射计量；
主处理器模块（1）为整个系统的主控模块，控制电机（2）的运行，压力数据存储、判断，以及声光报警信号的发出；
在系统运行初期进行压力校准，系统运转电机带动联轴器、齿轮、丝杠和顶杆运动，推动药瓶活塞运动，直到药液从针尖处冒出，停止电机运动，压力检测模块多次读取压力传感器值，读取次数3次以上，排除其中的最大值和最小值，然后将读取的压力传感器数值取平均，该平均值确定为基准零点压力F0，并将本次基准零点压力F0进行保存；
系统每次开机进行基准零点压力F0确定，与上次基准零点压力F0进行比较，偏差超过系统预设阀值，删除本次基准零点压力F0的开机记录，并通过声或光进行提示报警，提醒检查设备或药瓶安装是否正常；
系统基准零点压力校准完毕后，压力检测模块实时读取压力传感器数值F，针尖和组织接触位置实际压力Freal=F- F0；
系统运行过程中对实际压力Freal进行实时监控，当Freal超过系统设定的运行最大压力阀值时，电机停止工作，检查是否产生阻塞，并进行相应声光报警；
当Freal两次数值偏差超过设定的系统运行最大变化阀值，电机停止工作，并进行相应声光报警；
系统运行最大变化阀值、系统运行最大压力阀值、声光报警启动或关闭、报警音大小通过主处理器进行设置或调整，主处理器模块和压力检测模块之间进行数据共享。
2.根据权利要求1所述的口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统，其特征在于，顶杆（7）安装压力传感器的一端为凸台设计，其中凸台和压力传感器（6）位于丝杠（5）的空心腔体内。
3.根据权利要求1或2所述的口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统，其特征在于，丝杠（5）与顶杆（7）连接段为螺纹，丝杠（5）与顶杆（7）通过螺母连接。
4.根据权利要求1或2所述的口腔麻醉注射系统的动态压力检测系统，其特征在于，压力传感器（6）为触力传感器。
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Patentee after: The 716th Research Institute of China Shipbuilding Corp.

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