CN112790941A - 一种无线智能吞咽障碍治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线智能吞咽障碍治疗仪，包括舌压手柄，所述舌压手柄包括控制手柄、传感器组件和气囊组件，所述控制手柄的一端设有柔性舌压头，所述传感器组件和气囊组件装配一起后嵌入柔性舌压头；所述传感器组件包括PCB板和传感器，所述传感器安装于PCB板，所述气囊组件包括连接板和气囊，所述连接板和PCB板连接，所述气囊的开口端与连接板密封连接，所述气囊、连接板和PCB板连接一起形成密封的检测腔，所述传感器的检测端位于检测腔，且检测腔内注入有惰性气体。本发明可实时采集检测腔内的压力变化，从而可精确检测舌肌压力的数值，为后续治疗提供可靠的依据。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术，具体涉及一种无线智能吞咽障碍治疗仪。
背景技术
舌肌压力是指舌与硬腭接触产生的压力，对于食物的运输至关重要。舌肌压力会根据食物体积大小及性状、年龄、性别、进食姿势的改变而有所调整。目前在舌压吞咽障碍治疗方面分为一种传统的球囊扩张疗法，另外一种是采用辅助器械美国广泛应用的爱荷华口腔行为仪(IOPI)也是其中最具代表性的产品，至2002年Hayashi等发明了一种手持式舌压测量仪，由连接在注射器末端的球囊将压力通过气流传导至压力传感器。
随着医学界的发展，舌肌压力的测量及评估为吞咽障碍治疗提供了重要的安全参考指标，传统的球囊扩张疗法需要做球囊导管鼻腔或喉部插管，在治疗及操作上具有一定局限性，易带来较多并发症且患者治疗体验不佳；JMS发明的手持式舌压测量仪舌肌抗阻一次仅能做单部位训练，侧重于舌肌最大等长收缩力、目标肌力和耐力训练，不能反映吞咽时舌压的时序性变化。同时，JMS产品易出现压力泄露，导致数据测量产生误差或零点漂移。而目前其现有的治疗仪的检测精度差。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种无线智能吞咽障碍治疗仪。此无线智能吞咽障碍治疗仪的检测精度高，为后续治疗提供可靠的依据。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本无线智能吞咽障碍治疗仪，包括舌压手柄，所述舌压手柄包括控制手柄、传感器组件和气囊组件，所述控制手柄的一端设有柔性舌压头，所述传感器组件和气囊组件装配一起后嵌入柔性舌压头；所述传感器组件包括PCB板和传感器，所述传感器安装于PCB板，所述气囊组件包括连接板和气囊，所述连接板和PCB板连接，所述气囊的开口端与连接板密封连接，所述气囊、连接板和PCB板连接一起形成密封的检测腔，所述传感器的检测端位于检测腔，且检测腔内注入有惰性气体。
优选的，所述的无线智能吞咽障碍治疗仪还包括硅胶保护套，所述硅胶保护套包括套体和保护膜，所述套体和保护膜一体成型；所述套体将柔性舌压头、传感器组件和气囊组件，且所述保护膜的内壁与气囊的外壁相贴紧。
优选的，所述传感器包括标定输出单元和多个MEMS气压传感器，多个所述MEMS气压传感器均通过标定输出单元与控制手柄连接，且多个MEMS气压传感器在PCB板的正面矩阵分布。
优选的，所述传感器组件还包括电极和连接带，所述电极安装于PCB板安装的正面，所述传感器通过连接带与控制手柄连接的，所述电极通过导线与控制手柄连接，且所述电极依次穿过底板和保护膜。
优选的，所述控制手柄包括手柄部和主控制电路板，所述主控制电路板安装于手柄部内，所述主控制电路板与传感器组件中的电极连接；
所述主控制电路板设有信号采集电路和逻辑处理模块，所述信号采集电路的输入端与标定输出单元连接，所述信号采集电路的输出端通过Σ-ΔA/D转换器与逻辑处理模块连接。
优选的，所述逻辑处理模块包括单片机和上电复位电路，所述单片机通过Σ-ΔA/D转换器与信号采集电路连接，所述上电复位电路与单片机连接。
所述控制手柄还包括主控器芯片，所述主控制电路板与主控器芯片连接。
优选的，所述手柄部设有控制灯和控制按钮，所述控制灯和控制按钮均与主控制电路板连接。
优选的，所述柔性舌压头包括连接部和按压部，所述连接部和按压部一体成型，所述连接部的一端与控制手柄的手柄部连接，所述按压部设有卡槽，装配一起的传感器组件和气囊组件嵌入卡槽。
优选的，所述的无线智能吞咽障碍治疗仪还包括便携控制机，所述便携控制机包括控制主板和显示屏，所述控制主板与显示屏连接，且所述控制主板与舌压手柄之间通过无线通讯模块连接。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本无线智能吞咽障碍治疗仪中的舌压手柄主要由控制手机、传感器组件和气囊组件构成，其中气囊、连接板和PCB板连接一起形成密封的检测腔，在传感器和气囊的共同作用下可实时采集检测腔内的压力变化，从而可精确检测舌肌压力的数值，为后续治疗提供可靠的依据。
2、本无线智能吞咽障碍治疗仪利用气囊和传感器的配合，以代替现有的薄膜式传感器材料，故可解决数据飘移或无法归零校正缺陷。
3、本无线智能吞咽障碍治疗仪中的柔性舌压头可采用硅胶制成，此柔性舌压头代替传统的硬质舌压头，从而可提高舒适性。
4、本无线智能吞咽障碍治疗仪将装配一起的传感器组件和气囊组件直接嵌入柔性舌压头，这改变传统的一体式舌压头设计，减少了传感器对柔性舌压头成型条件的限制，大大降低生产工艺的难度。
5、本无线智能吞咽障碍治疗仪采用硅胶保护包裹柔性舌压头、传感器组件和气囊组件，这不仅可以起到防水的作用，同时还可对气囊起到保护的作用，以避免气囊发生损坏，从而确保检测的准确性。
6、本无线智能吞咽障碍治疗仪在控制手柄设置手柄部、主控制电路板和压力数据转换模块，其中压力数据转换模块包括数字处理电路、标定电路、Σ-ΔA/D转换器和逻辑电路，这压力数据转换模块可充分补偿温度和精确的压力信号输出，再结合气囊和传感器共同作用下的补偿与标定，从而进一步提高了检测的精确性，同时还反映吞咽时舌压的时序性变化。
7、本无线智能吞咽障碍治疗仪中的舌压手柄和便携控制机通过无线通讯模块连接，则舌压手柄不仅可与便携控制机实现一对一对接运行，还可实现一地多台便携控制机对接运行，以满足不同的使用场所，极大提升治疗师的工作效率，缩短患者治疗等待时间，大大节省了医疗资源分配。
8、本无线智能吞咽障碍治疗仪中的舌压手柄和便携控制机之间采用无线连接，可避免连接线约束治疗师的动作，确保治疗师可更方便的操作使用舌压手柄，并方便对舌压手柄进行消毒维护等工作。
9、本无线智能吞咽障碍治疗仪中的舌压手柄和便携控制机之间采用无线连接，这可有效减少甚至避免线缆连接结构设计的安规问题。
附图说明
图1是本发明的无线智能吞咽障碍治疗仪的结构示意图。
图2是本发明的无线智能吞咽障碍治疗仪中舌压手柄的结构示意图。
图3是本发明的无线智能吞咽障碍治疗仪中舌压手柄的爆炸图。
图4是本发明的传感器组件的第一视角结构示意图。
图5是本发明的传感器组件的第二视角结构示意图。
图6是本发明的标定输出单元和MEMS气压传感器之间的电路图。
图7是本发明的信号采集电路的电路图。
图8是本发明的上电复位电路的电路图。
其中，100为舌压手柄，200为便携控制机，1为控制手柄，2为传感器组件，3为气囊组件，4柔性舌压头，5为PCB板，6为传感器，7为连接板，8为气囊，9为手柄部，10为连接部，11为按压部，12为卡槽，13为导向槽，14为电极，15为硅胶保护套，16为套体，17为保护膜，18为装配孔，19为金属电极座，20为导线，21为连接带。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示的无线智能吞咽障碍治疗仪，包括舌压手柄，所述舌压手柄包括控制手柄、传感器组件和气囊组件，所述控制手柄的一端设有柔性舌压头，所述传感器组件和气囊组件装配一起后嵌入柔性舌压头；所述传感器组件包括PCB板和传感器，所述传感器安装于PCB板，所述气囊组件包括连接板和气囊，所述连接板和PCB板连接，所述气囊的开口端与连接板密封连接，所述气囊、连接板和PCB板连接一起形成密封的检测腔，所述传感器的检测端位于检测腔，且检测腔内注入有惰性气体。
具体的，传感器组件主要由PCB板和传感器构成，其中传感器采用MEMS气压传感器，多个传感器矩阵分布方式安装于PCB板的正面，同时PCB板的正面设有电极，而气囊组件设有装配孔，气囊的开口端与连接板密封连接，且气囊覆盖装配孔，当连接板与PCB板焊接一起时，传感器穿过装配孔后伸入气囊内，且气囊、连接板和PCB板连接一起形成密封的检测腔。为确保检测腔内具有一定气压，在PCB板的背面设有一个充气孔，此充气孔与检测腔连通。当连接板与PCB板焊接一起后，通过充气孔向检测腔内注入惰性气体，然后再用密封胶将充气孔密封，从而使检测腔具有一定的气压，且形成密封的腔体。则位于检测腔内的传感器稳定实时的检测各个方向挤压检测腔变形所产生的压力变化，并向外输送数据，保证了检测的精确性。同时，检测腔采用具有柔性结构气囊构成，这能很好的与各种不规则形态下的舌头接触面完整接触，也降低了口腔内舌头的异物感。而且气囊结构构成的检测腔进行压力探测，有效增加了探测点位的矩阵效果，在实际治疗评估过程中治疗师能实时评估各位点的舌肌力变化。而装配孔的底部设有金属电极座，此金属电极座通过导线与控制手柄中的主控制电路板连接，而金属电极座与电极连接，从而为电极输送电流。
其中柔性舌压头采用硅胶制成，其主要由连接部和按压部构成，所述连接部和按压部一体成型，所述连接部的一端与手柄部连接，所述按压部设有卡槽，装配一起的传感器组件和气囊组件嵌入卡槽。柔性舌压头采用硅胶制成，以使柔性舌压头具有一定的弹性，从而提高舌压头在口腔内检测时的舒适性。同时，柔性舌压头与塑料制成的控制手柄可通过模具或模压模成型连接一起，使得塑料与硅胶结合部分的防水性能更可靠。
所述传感器包括标定输出单元和多个MEMS气压传感器，多个所述MEMS气压传感器均通过标定输出单元与控制手柄连接，且多个MEMS气压传感器在PCB板的正面矩阵分布。具体的，如图6所示，MEMS气压传感器上的接口GND与地相接导通，ADD与外部电源连接保障模块内的有效能量供应；同时，SCL、SDA接口与微控制单元MCU上的I/O接口连接，MEMS气压传感器上的SCL、SDA接口与微控制单元MCU上的I/O接口连接。
本实施例中MEMS的数量为9个，此9个MEMS气压传感器在PCB板的正面呈矩阵分布，同时在PCB板的正面还设有4个电极，4个电极均依次穿过底板和保护膜。MEMS气压传感器采用9个，则气囊的数量也为9个，此9个气囊在连接板的正面9点矩阵分布，从而更易实现检测舌肌压力时序性的变化。标定输出单元通过连接带与控制手柄的主控制电路板连接，而电极通过导线与主控制电路板连接。而柔性舌压头的连接部设有导向槽，导线和连接带沿着导向槽布置，从而避免发生路线缠绕的问题发生。同时MEMS气压传感器可为电极的刺激功能提供良好的治疗依据，从而方便治疗师的治疗。标定输出单元为微控制单元MCU，结合气囊外部气压校准补偿，微控制单元MCU可保证MEMS气压传感器检测的到的数据被高精度的输送到逻辑处理模块的单片机中。这与现有的薄膜接触式的压力传感器相比，本发明的传感器可避免发生薄膜式传感器材料自身形变带来的数据飘移或无法归零校正缺陷的情况发生。
所述的无线智能吞咽障碍治疗仪还包括硅胶保护套，所述硅胶保护套包括套体和保护膜，所述套体和保护膜一体成型；所述套体将柔性舌压头、传感器组件和气囊组件，且所述保护膜的内壁与气囊的外壁相贴紧。本实施例中的硅胶保护套可采用一性次的硅胶保护套，从而可对气囊等部件起到保护的作用，同时还进一步提高了防水效果。
所述控制手柄包括手柄部和主控制电路板，所述主控制电路板安装于手柄部内，所述主控制电路板与传感器组件中的电极连接；所述主控制电路板设有信号采集电路和逻辑处理模块，所述信号采集电路的输入端与标定输出单元连接，所述信号采集电路的输出端通过Σ-ΔA/D转换器与逻辑处理模块连接。所述逻辑处理模块包括单片机和上电复位电路，所述单片机通过Σ-ΔA/D转换器与信号采集电路连接，所述上电复位电路与单片机连接。如7图所示，信号采集电路主要由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2和集成运算放大器U1B构成，其中电阻R1与传感器连接，电阻R2和电容C1的一端均与集成运算放大器U1B的反相输入端连接，另一端均接地；电容C2的一端及电阻R3的一端均与通过Σ-ΔA/D转换器与单片机连接，而电容C2的另一端接地，电阻R3的另一端与集成运算放大器U1B的输出端连接。
所述逻辑处理模块包括单片机和上电复位电路，所述单片机通过Σ-ΔA/D转换器与信号采集电路连接，所述上电复位电路与单片机连接，所述单片机与标定输出模块连接。如图8所示，上电复位电路主要由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C8、电容C3、稳压二极管D1和集成运算放大器U2B构成，其中电容C3的一端与U2B的反相输入端连接并与稳压二极管D1连接后接入VDD端，另一端接地；电阻R5与电阻R7串联后接入电源VDD，并与集成运算放大器U2B反相输入端连接，另一端接地；集成运放U2B输出端与单片机连接。采用此上电复位电路可有效解决：1)电源二次开关间隔太短时，复位不可靠；2)当电源电压中有浪涌现象时，可能在浪涌消失后不能产生复位脉冲。从而保证单片机对信号采集电路传输过来的数据进行高精度处理，同时，在标定输出单元的初期补偿情况下，Σ-ΔA/D转换器和单片机共同保证了传感器信号获得充分的补偿温度及精确的压力信号输出，从而保证了MEMS气压传感器检测的数据被精确输送，为后续的治疗提供可靠的依据。
所述控制手柄还包括主控器芯片，所述主控制电路板与主控器芯片连接。主控制电路板将MEMS气压传感器检测到的数据，再传送给主控器芯片，此主控器芯片对数据进行处理，基于数据确定治疗方案，以控制主控电路板激发输出电流到电极，从而对患者的舌肌进行电刺激，以实现康复治疗。
所述手柄部设有控制灯和控制按钮，所述控制灯和控制按钮均与主控制电路板连接。此结构简单，方便医护人员操作舌压手柄。
所述的无线智能吞咽障碍治疗仪还包括便携控制机，所述便携控制机包括控制主板和显示屏，所述控制主板与显示屏连接，且所述控制主板与舌压手柄之间通过无线通讯模块连接。具体的，控制主板与舌压手柄的主控制电路板通过无线通讯模块连接，其中无线通讯模块可采用蓝牙或WIFI，本实施例例中的无线通讯模块采用蓝牙通讯模块，具体可为Bluetooth 4.2。便携控制机与舌压手柄之间采用无线连接，则便携控制机可实现除标准的“一对一”即一台便携控制机监控一个舌压治疗手柄的医院和家用模式外，本发明的这种技术方案还可以通实现“一机多头”，即在医院或诊所情景环境下使用，一套便携控制机可以智能管理并监控两个或多个舌压手柄的数据交换及监测功能，极大提升了治疗师的工作效率，缩短患者治疗等待排队时间，大大节省了医疗资源分配。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：包括舌压手柄，所述舌压手柄包括控制手柄、传感器组件和气囊组件，所述控制手柄的一端设有柔性舌压头，所述传感器组件和气囊组件装配一起后嵌入柔性舌压头；所述传感器组件包括PCB板和传感器，所述传感器安装于PCB板，所述气囊组件包括连接板和气囊，所述连接板和PCB板连接，所述气囊的开口端与连接板密封连接，所述气囊、连接板和PCB板连接一起形成密封的检测腔，所述传感器的检测端位于检测腔，且检测腔内注入有惰性气体。
2.根据权利要求1所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：还包括硅胶保护套，所述硅胶保护套包括套体和保护膜，所述套体和保护膜一体成型；所述套体将柔性舌压头、传感器组件和气囊组件，且所述保护膜的内壁与气囊的外壁相贴紧。
3.根据权利要求1所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：所述传感器包括标定输出单元和多个MEMS气压传感器，多个所述MEMS气压传感器均通过标定输出单元与控制手柄连接，且多个MEMS气压传感器在PCB板的正面矩阵分布。
4.根据权利要求3所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：所述传感器组件还包括电极和连接带，所述电极安装于PCB板安装的正面，所述传感器通过连接带与控制手柄连接的，所述电极通过导线与控制手柄连接，且所述电极依次穿过底板和保护膜。
5.根据权利要求3所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：所述控制手柄包括手柄部和主控制电路板，所述主控制电路板安装于手柄部内，所述主控制电路板与传感器组件中的电极连接；
所述主控制电路板设有信号采集电路和逻辑处理模块，所述信号采集电路的输入端与标定输出单元连接，所述信号采集电路的输出端通过Σ-ΔA/D转换器与逻辑处理模块连接。
6.根据权利要求5所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：所述逻辑处理模块包括单片机和上电复位电路，所述单片机通过Σ-ΔA/D转换器与信号采集电路连接，所述上电复位电路与单片机连接。
7.根据权利要求5所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：所述控制手柄还包括主控器芯片，所述主控制电路板与主控器芯片连接。
8.根据权利要求5所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：所述手柄部设有控制灯和控制按钮，所述控制灯和控制按钮均与主控制电路板连接。
9.根据权利要求1所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：所述柔性舌压头包括连接部和按压部，所述连接部和按压部一体成型，所述连接部的一端与控制手柄的手柄部连接，所述按压部设有卡槽，装配一起的传感器组件和气囊组件嵌入卡槽。
10.根据权利要求1所述的无线智能吞咽障碍治疗仪，其特征在于：还包括便携控制机，所述便携控制机包括控制主板和显示屏，所述控制主板与显示屏连接，且所述控制主板与舌压手柄之间通过无线通讯模块连接。
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Cited By (2)
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| CN113812951A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-21 | 广州瑞科苏医疗智能科技有限公司 | 一种阵列式柔性舌压采集系统 |
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