CN112932556A - 一种智能辅助羊膜穿刺系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能辅助羊膜穿刺系统，包括壳体、螺母移动台、步进电机、丝杠、注射器夹具、推杆夹具、注射器、压力传感器、液体浓度传感器、速度传感器、控制系统和显示器，其控制方法包括自动模式和手动模式两种模式，可根据使用过程中的具体需求选择相应的模式；本发明具有结构紧凑、操作简单、可长时间工作、性能稳定可靠等优点，具有两种控制模式，可以根据实际需要作出适当的选择；实现了数字化操作代替人工感知，便于医护人员通过数据反馈及孕妇反应对操作过程进行调整或通过控制系统进行及时中断，进行人工干预，增加了工作效率，降低了手术风险，提高了系统稳定性，保障孕妇的人身安全，降低医护人员的工作强度。

Description

一种智能辅助羊膜穿刺系统

技术领域

本发明涉及一种羊膜穿刺系统，特别涉及一种智能辅助羊膜穿刺系统。

背景技术

羊膜穿刺技术可用于检测妊娠期婴儿的健康状态，其检测结果可作为鉴定胎儿是否畸形的主要依据，具有极大的医学价值。目前医疗进行羊膜穿刺手术主要为人工作业，由于抽取羊水需要稳定且缓慢的操作，并且要根据孕妇的状态及羊水情况作出及时的调整，因此人工抽取羊水作业对工作人员要求比较高，人工抽取效率低下，且长时间抽取会造成精神与身体的双重疲劳，容易增加手术风险，对孕妇与胎儿造成不可逆转的伤害。因此，需要提供一种具有智能化操控系统，包含抽取压力检测、浓度检测、速度检测等功能的智能的羊膜穿刺系统，能随时调整工作状态及紧急终止操作过程，防止意外发生，提高羊水抽取操作的安全性，保障孕妇的人身安全，降低医护人员的工作强度。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种智能辅助羊膜穿刺系统，该系统包括壳体、螺母移动台、步进电机、丝杠、注射器夹具、推杆夹具、注射器、压力传感器、液体浓度传感器、速度传感器、控制系统和显示器，所述的壳体内部设有滑槽，螺母移动台设在滑槽内，螺母移动台上设有滚珠螺孔；步进电机设在滑槽的一端，步进电机的输出轴通过联轴器与丝杠相连，丝杠纵向设在滑槽内，螺母移动台通过滚珠螺孔套设在丝杠上形成滚珠丝杠副结构；注射器夹具设在壳体上部，所述的注射器夹具包括夹具支架和夹持装置，夹具支架固定在壳体上部，夹持装置通过夹具支架与壳体相连；推杆夹具设在螺母移动台上部；注射器设在注射器夹具上，通过注射器夹具夹持固定，注射器的推杆后端帽通过推杆夹具夹持固定；压力传感器和液体浓度传感器设在注射器推杆的前端活塞上，速度传感器设在推杆夹具上；所述的控制系统设在壳体上，控制系统包括控制按键，控制系统通过线路与步进电机相连；所述的显示器设在螺母移动台上，压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器分别通过线路与显示器相连，将检查数据显示在显示器上。

所述的滑槽的两端设有固定轴承座，丝杠的两端分别通过轴承与固定轴承座相连。

所述的控制系统包括处理器、存储器和电机驱动器，处理器分别与控制按键、存储器和电机驱动器相连，控制按键包括启停键和旋转方向键，电机驱动器与步进电机相连，控制步进电机的启停及旋转方向；控制系统还与压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器相连，接收压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器采集的数据信号。

所述的夹持装置包括两个相对设置的夹片，所述的夹片为半圆形，夹片的下部与夹具支架弹性连接，能够在一定范围内张开及弹性复位，进而使两个夹片能够调节所夹直径并保持一定的张紧度；所述的推杆夹具包括两片平行设置的夹板，夹板固定在螺母移动台上部，两片夹板中间留有距离，前夹板中部设有凹槽。

本发明的工作原理：

使用前准备：首先通过控制系统的控制按键控制步进电机反向旋转使螺母移动台复位；张开夹持装置的两个夹片，将注射器放置在两夹片之间，将注射器的推杆正对前夹板中部的凹槽，推杆的后端帽放置在推杆夹具的平行夹板之间，松开夹片使夹片复位，将注射器夹持固定。

运行原理：通过控制系统的控制按键可以向控制系统输入工作指令、确定步进电机的转动方向和转矩、控制步进电机的启停等；丝杠由两端的轴承和固定轴承座支撑限位，步进电机启动，步进电机的输出轴通过联轴器带动丝杠旋转，螺母移动台与丝杠形成滚珠丝杠副结构，丝杠旋转带动螺母移动台沿壳体内的滑槽直线位移，进而带动螺母移动台上的推杆夹具往复运动，推拉注射器推杆运动；

所述的一种智能辅助羊膜穿刺系统，其控制方法包括以下两种模式，可根据使用过程中的具体需求选择相应的模式：

自动模式：

操作人员预先向控制系统输入所夹持的注射器的型号和准备抽取的羊水的体积，由控制系统计算出注射器推杆的位移距离，进而计算出步进电机的转矩；

在医疗超声设备指引下，将注射器穿刺针头缓慢刺入孕妇羊水环境中，通过控制系统的控制按键启动整个系统，步进电机开启运行，依次由丝杠、螺母移动台带动推杆夹具后移，拉动注射器推杆抽取羊水；

在抽取羊水的过程中，控制系统实时接收压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器采集的数据信号；

在控制系统的数据处理过程中，当发现压力传感器检测到注射器内液压力值大于预设安全液压力范围值，或液体浓度传感器测到注射器内液体浓度值大于或小于预设安全液体浓度值范围时，控制系统控制步进电机停止运行，停止抽取羊水；当发现速度传感器检测到推杆移动速度大于预设的安全移动速度时，控制系统控制步进电机减速；

当抽取到预定量的羊水后，控制系统控制步进电机停止运行；

手动模式：

操作人员在医疗超声设备指引下，将注射器穿刺针头缓慢刺入孕妇羊水环境中，手动通过控制系统的控制按键启动步进电机开启运行，依次由丝杠、螺母移动台带动推杆夹具后移，拉动注射器推杆抽取羊水；

在抽取羊水的过程中，压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器实时采集注射器内液压力值、液体浓度值及推杆移动速度，并实时显示在显示器上；操作人员根据显示器上显示的数据值及患者的状态，随时通过控制系统的控制按键减速步进电机或停止步进电机的运行。

抽取完成后将羊水注入医疗器皿中进行保存或送检。

本发明的有益效果：

本发明具有结构紧凑、操作简单、可长时间工作、性能稳定可靠等优点，具有两种控制模式，可以根据实际需要作出适当的选择；利用穿刺针头穿入羊水环境，控制系统控制步进电机精准运行，通过传动装置带动注射器推杆精准位移抽取羊水，精确控制抽取量；三种传感器实时检测抽取过程中的羊水环境参数，并在显示器上实时显示抽取过程中的羊水压力、浓度及抽取速度等参数，实现了数字化操作代替人工感知，便于医护人员通过数据反馈及孕妇反应对操作过程进行调整或通过控制系统进行及时中断，进行人工干预。本发明的系统利用智能辅助设备代替人工作业，增加了工作效率，降低了手术风险，提高了系统稳定性，保障孕妇的人身安全，降低医护人员的工作强度，为智能化羊水抽取的结构设计提供一定的参考方案。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明局部结构示意图；

1、壳体 2、螺母移动台 3、步进电机 4、丝杠 5、注射器夹具

6、推杆夹具 7、注射器 8、压力传感器 9、液体浓度传感器

10、速度传感器 11、控制系统 12、显示器 13、滑槽 14、联轴器

15、夹具支架 16、夹持装置 17、控制按键 18、固定轴承座

19、轴承 20、夹片 21、夹板 22、穿刺针头。

具体实施方式

请参阅图1-2所示：

本发明提供一种智能辅助羊膜穿刺系统，该系统包括壳体1、螺母移动台2、步进电机3、丝杠4、注射器夹具5、推杆夹具6、注射器7、压力传感器8、液体浓度传感器9、速度传感器10、控制系统11和显示器12，所述的壳体1内部设有滑槽13，螺母移动台2设在滑槽13内，螺母移动台2上设有滚珠螺孔；步进电机3设在滑槽13的一端，步进电机3的输出轴通过联轴器14与丝杠4相连，丝杠4纵向设在滑槽13内，螺母移动台2通过滚珠螺孔套设在丝杠4上形成滚珠丝杠副结构；注射器夹具5设在壳体1上部，所述的注射器夹具5包括夹具支架15和夹持装置16，夹具支架15固定在壳体1上部，夹持装置16通过夹具支架15与壳体1相连；所述的推杆夹具6设在螺母移动台2上部；注射器7设在注射器夹具5上，通过注射器夹具5夹持固定，注射器7的推杆后端帽通过推杆夹具6夹持固定；压力传感器8和液体浓度传感器9设在注射器7推杆的活塞前端，速度传感器10设在推杆夹具6上；所述的控制系统11设在壳体1上，控制系统11包括控制按键17，控制系统11通过线路与步进电机3相连；所述的显示器12设在螺母移动台2上，压力传感器8、液体浓度传感器9和速度传感器10分别通过线路与显示器12相连，将检查数据显示在显示器12上，压力传感器8和液体浓度传感器9的线路沿注射器推杆进行布设。

所述的滑槽13的两端设有固定轴承座18，丝杠4的两端分别通过轴承19与固定轴承座18相连。

所述的控制系统11还包括处理器、存储器和电机驱动器，处理器分别与控制按键17、存储器和电机驱动器相连，控制按键17包括启停键和旋转方向键，电机驱动器与步进电机3相连，控制步进电机3的启停及旋转方向；控制系统11的处理器还与压力传感器8、液体浓度传感器9和速度传感器10相连，接收压力传感器8、液体浓度传感器9和速度传感器10采集的数据信号并进行与存储器中的数据比较等程序运算、向步进电机的电机驱动器发出控制指令信号。

所述的夹持装置16包括两个相对设置的夹片20，所述的夹片20为半圆形，夹片20的下部与夹具支架15弹性连接，能够在一定范围内张开及弹性复位，进而使两个夹片20能够调节所夹直径并保持一定的张紧度；所述的推杆夹具6包括两片平行设置的夹板21，两片夹板21中间留有距离，固定在螺母移动台2上部，前夹板21中部设有凹槽。

本发明的工作原理：

使用前准备：首先通过控制系统11的控制按键17控制步进电机3反向旋转使螺母移动台2向靠近注射器夹具5的方向移动复位；张开注射器夹具5的夹持装置16的两个夹片20，将注射器7放置在两夹片20之间，将注射器7的推杆正对前夹板21中部的凹槽，注射器推杆的后端帽放置在推杆夹具6的两平行夹板21之间，松开夹片20使夹片20复位，将注射器7夹持固定。

运行原理：通过控制系统11的控制按键17可以向控制系统11输入工作指令、确定步进电机3的转动方向和转矩、控制步进电机3的启停等；丝杠4由两端的轴承19和固定轴承座18支撑限位，步进电机3启动，步进电机3的输出轴通过联轴器14带动丝杠4旋转，螺母移动台2与丝杠4形成滚珠丝杠副结构，丝杠4旋转带动螺母移动台2沿壳体1内的滑槽13直线位移，进而带动螺母移动台2上的推杆夹具6往复运动，推拉注射器7的推杆运动；

所述的一种智能辅助羊膜穿刺系统，其控制方法包括以下两种模式，可根据使用过程中的具体需求选择相应的模式：

自动模式：

操作人员预先向控制系统11输入所夹持的注射器7的型号和准备抽取的羊水的体积，由控制系统11计算出注射器7推杆的位移距离，进而计算出步进电机3的转矩；

在医疗超声设备指引下，将注射器7的穿刺针头22缓慢刺入孕妇羊水环境中，通过控制系统11的控制按键17启动整个系统，步进电机3开启运行，依次由丝杠4、螺母移动台2带动推杆夹具6后移，拉动注射器7推杆抽取羊水；

在抽取羊水的过程中，控制系统11实时接收压力传感器8、液体浓度传感器9和速度传感器10采集的数据信号；

在控制系统11的数据处理过程中，当发现压力传感器8检测到注射器7内液压力值大于预设安全液压力范围值，或液体浓度传感器9测到注射器7内液体浓度值大于或小于预设安全液体浓度范围值时，控制系统11控制步进电机3紧急停止运行，停止抽取羊水；当发现速度传感器10检测到注射器推杆移动速度大于预设的安全移动速度时，控制系统11控制步进电机3减速；

当抽取到预定量的羊水后，控制系统11控制步进电机3停止运行。

手动模式：

操作人员在医疗超声设备指引下，将注射器7穿刺针头22缓慢刺入孕妇羊水环境中，手动通过控制系统11的控制按键17启动步进电机3开启运行，依次由丝杠4、螺母移动台2带动推杆夹具后移，拉动注射器7推杆抽取羊水；

在抽取羊水的过程中，压力传感器8、液体浓度传感器9和速度传感器10实时采集注射器7内液压力值、液体浓度值及推杆移动速度，并实时显示在显示器12上；

操作人员根据显示器12上显示的数据值及患者的状态，随时通过控制系统11的控制按键17减速步进电机3或停止步进电机3的运行。

抽取完成后将羊水注入医疗器皿中进行保存或送检。

Claims (5)

1.一种智能辅助羊膜穿刺系统，其特征在于：包括壳体、螺母移动台、步进电机、丝杠、注射器夹具、推杆夹具、注射器、压力传感器、液体浓度传感器、速度传感器、控制系统和显示器，所述的壳体内部设有滑槽，螺母移动台设在滑槽内，螺母移动台上设有滚珠螺孔；步进电机设在滑槽的一端，步进电机的输出轴通过联轴器与丝杠相连，丝杠纵向设在滑槽内，螺母移动台通过滚珠螺孔套设在丝杠上形成滚珠丝杠副结构；注射器夹具设在壳体上部，所述的注射器夹具包括夹具支架和夹持装置，夹具支架固定在壳体上部，夹持装置通过夹具支架与壳体相连；所述的推杆夹具设在螺母移动台上部；注射器设在注射器夹具上，通过注射器夹具夹持固定，注射器的推杆后端帽通过推杆夹具夹持固定；压力传感器和液体浓度传感器设在注射器推杆的活塞前端，速度传感器设在推杆夹具上；所述的控制系统设在壳体上，控制系统包括控制按键，控制系统通过线路与步进电机相连；所述的显示器设在螺母移动台上，压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器分别通过线路与显示器相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能辅助羊膜穿刺系统，其特征在于：所述的滑槽的两端设有固定轴承座，丝杠的两端分别通过轴承与固定轴承座相连。

3.根据权利要求1所述的一种智能辅助羊膜穿刺系统，其特征在于：所述的控制系统包括处理器、存储器和电机驱动器，处理器分别与控制按键、存储器和电机驱动器相连，控制按键包括启停键和旋转方向键，电机驱动器与步进电机相连，控制步进电机的启停及旋转方向；控制系统的处理器还与压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器相连，接收压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器采集的数据信号。

4.根据权利要求1所述的一种智能辅助羊膜穿刺系统，其特征在于：所述的夹持装置包括两个相对设置的夹片，所述的夹片为半圆形，夹片的下部与夹具支架弹性连接；所述的推杆夹具包括两片平行设置的夹板，夹板固定在螺母移动台上部，两片夹板中间留有距离，前夹板中部设有凹槽。

5.根据权利要求1-4所述的任意一种智能辅助羊膜穿刺系统，其特征在于：控制方法包括以下两种模式：

自动模式：

操作人员预先向控制系统输入所夹持的注射器的型号和准备抽取的羊水的体积，由控制系统计算出注射器推杆的位移距离，进而计算出步进电机的转矩；

在医疗超声设备指引下，将注射器穿刺针头缓慢刺入孕妇羊水环境中，通过控制系统的控制按键启动步进电机开启运行，依次由丝杠、螺母移动台带动推杆后移，拉动注射器推杆抽取羊水；

在抽取羊水的过程中，控制系统实时接收压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器采集的数据信号；

在控制系统的数据处理过程中，当发现压力传感器检测到注射器内液压力值大于预设安全液压力值，或液体浓度传感器测到注射器内液体浓度值大于预设安全液体浓度值时，控制系统控制步进电机停止运行，停止抽取羊水；当发现速度传感器检测到推杆移动速度大于预设的安全移动速度时，控制系统控制步进电机减速；

当抽取到预定量的羊水后，控制系统控制步进电机停止运行；

手动模式：

操作人员在医疗超声设备指引下，将注射器穿刺针头缓慢刺入孕妇羊水环境中，手动通过控制系统的控制按键启动步进电机开启运行，依次由丝杠、螺母移动台带动推杆后移，拉动注射器推杆抽取羊水；

在抽取羊水的过程中，压力传感器、液体浓度传感器和速度传感器实时采集注射器内液压力值、液体浓度值及推杆移动速度，并实时显示在显示器上；

操作人员根据显示器上显示的数据值及患者的状态，随时通过控制系统的控制按键减速步进电机或停止步进电机的运行。

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