CN113018600A - 一种急诊科用输液装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种急诊科用输液装置，包括处理器、存储器、显示器、血管识别定位装置、针头穿刺装置、压力报警装置，事先在存储器中存储经过扫描了大量对象待穿刺部位获得的图像尺寸与对象实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系，通过血管识别定位装置中的超声换能器元件获得超声图像，并通过多普勒信号获得血流信息，通过预设条件定位目标血管并叠加在超声图像上，通过对应关系转换成空间坐标，针头穿刺装置根据相应的空间坐标穿刺进入目标血管，压力报警装置缠绕在待穿刺部位，通过其中的压力传感器检测压力，针对输液部位肿块的情况进行报警。

Description

一种急诊科用输液装置
技术领域
本发明涉及医疗仪器领域，尤其涉及一种急诊科用输液装置。
背景技术
急诊科中经常用到输液装置，准确、快速地定位血管并进行穿刺需要较高的技术含量，然而目前很多的医院急诊科通常存在病人多、时间紧急、人手不足的情况，导致输液装置穿刺的效率不高，尤其是急诊科通常有很多患儿，年龄较小的患儿通常不能很好地配合医护人员进行穿刺，导致无法进行输液、沟通协调时间较久，同时也影响家长和医护人员的心情，造成治疗不能有效地进行，同时，很多患者由于血管较细，在穿刺时没有正确刺入血管，会造成输入的药物阻滞，从而在局部引起肿块，这种现象也经常在患儿的输液中发生，因此，急需一种能够快速高效进行输液穿刺并能够监控输液引起的肿块的装置，提高穿刺效率，减轻医护人员的负担。
目前已有基于超声技术帮助定位穿刺位置的技术，然而通常需要结合红外相机或自然光相机进行待穿刺部位的尺寸的确定和血管的识别，再利用超声信号获取血管的深度，但是这样无疑增加了元器件成本，增加了数据处理的量和装置体积。因此，需要一种低成本、数据处理快速和体积小的方便的穿刺定位的急诊科用输液装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种急诊科用辅助麻醉的装置，通过超声成像同时实现尺寸的确定和血管深度的定位，能够减轻医护人员负担、提高穿刺效率，还可以实现输液引起的肿块的监控，使得输液安全地进行。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种急诊科用输液装置，其特征在于，包括处理器、存储器、显示器、
血管识别定位装置、针头穿刺装置、压力报警装置，所述血管识别定位装置包括超声换能器元件，超声换能器元件被分成发射器和接收器，所述发射器用于发射超声波信号，所述接收器用于接收经过输液对象的组织返回的超声波信号，所述处理器与存储器、显示器、血管识别定位装置和针头穿刺装置电连接；
所述存储器预先存储所述血管识别定位装置扫描大量对象待穿刺部位获得的图像尺寸与对象实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系；
所有步骤均由处理器控制：
穿刺前，处理器控制所述血管识别定位装置贴合在对象待穿刺部位的皮肤上，发射超声射频信号并接收待穿刺部位的回波信号，回波信号被传送给处理器，处理器过对回波信号进行处理，获得整个待穿刺部位的超声图像，其中，由于血液的流动产生了超声多普勒信号，处理器还对多普勒信号进行处理，获得血流信息，当血流方向和血流速度均满足预设条件时，确定所识别的为目标血管，接着将目标血管的血流信息叠加到超声图像中，将血流信息通过特定符号进行显示，显示在显示器中，分别从待穿刺部位的正上方和侧面采集两个方向的超声图像，并分别计算两个方向的超声图像中待穿刺部位轮廓的尺寸和目标血管位置信息，通过存储器中的图像尺寸与实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系获得本次穿刺中实际的待穿刺部位轮廓的尺寸和目标血管位置信息，计算生成待穿刺部位两边界和目标血管的三维坐标信息；随后处理器控制血管识别定位装置从待穿刺部位上撤离；
所述针头穿刺装置前端夹持有输液针头，处理器根据生成的三维坐标信息，控制针头穿刺装置按照特定的角度穿刺进入待穿刺部位的目标血管中；
针头刺入皮肤之后，将压力报警装置缠绕在待穿刺部位远离输液针头位置预定距离处，压力报警装置贴合皮肤处设置有阵列式压力传感器，阵列式压力传感器用于采集所处皮肤处的压力数据，生成压力值，并传送给处理器，当压力值超过阈值时，则压力报警装置启动报警。
具体地，所述图像尺寸与对象实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系是通过预定的计算方法获得的。
具体地，所述预定的计算方法为计算两个尺寸大量数据的平均值之间的对应关系，或者通过建立神经网络模型训练获得出两个尺寸之间的对应关系模型，或者通过最小二乘法拟合获得两个尺寸之间的对应关系函数。
具体地，血管识别定位装置分别先后从待穿刺部位的正上方和侧面采集两个方向的超声图像，由处理器控制血管识别定位装置从正上方转动到侧面；或者，血管识别定位装置中的换能器元件分别定位在正交的平面上，正交的平面分别位于待穿刺部位的正上方和侧面，由处理器控制首先从正上方发射并接收超声波，获得超声图像，接着从侧面发射并接收超声波，获得超声图像。
具体地，所述预设条件为血流方向为向心的且血流速度大于第一阈值而小于第二阈值。
具体地，血管识别定位装置下方安装有特定形状的超声体模，放置血管识别定位装置时，所述超声体模与皮肤接触，将所述超声体模放置在近心端或远心端，处理器通过判断超声图像中血流相对于体模的方向判断所述血流方向是否为向心的。
具体地，所述超声体模为三角形、椭圆形、圆形、矩形或锥形。
具体地，所述第二阈值为动脉血流速度的经验值。
具体地，所述待穿刺部位为手部，所述压力报警装置为腕带式或腕表式。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、通过采用超声信号生成待穿刺部位的超声图像，并通过多普勒信号获得血流信息，叠加获得带有血管标记的超声图像，并通过事先的大量数据的对应获得的超声图像尺寸与实际待穿刺部位尺寸的对应关系，最终转换成空间坐标信息，可以准确地定位目标血管，并且无需额外的成像方式，实现了低成本，有助于减小体积，方便使用；
2、对于目标血管的选择，通过方向和流速阈值的设置，准确地定位出适合穿刺的静脉血管，帮助进行有效地穿刺；
3、通过压力报警装置的设置，可以有效地检测到输液过程中的肿胀的情况，有助于更安全地进行输液，尤其是针对年龄较小的患者，并且减轻医护人员的负担。
附图说明
图1为本发明的装置结构图。
图2为本发明的装置的控制流程图。
图3A-B为本发明的血管识别定位装置的结构图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行进一步描述。
如图1所示的本发明的一种急诊科用输液装置，包括处理器1、存储器2、
显示器3、血管识别定位装置4、针头穿刺装置5、压力报警装置6，所述血管识别定位装置4包括超声换能器元件7，超声换能器元件被分成发射器和接收器，所述发射器用于发射超声波信号，所述接收器用于接收经过输液对象的组织返回的超声波信号，所述处理器1与存储器2、显示器3、血管识别定位装置4和针头穿刺装置5电连接。
穿刺定位步骤如图2所示，所有步骤均由处理器1控制：
步骤S1：存储器2预先存储所述血管识别定位装置4扫描大量对象待穿刺部位获得的图像尺寸与对象实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系。
图像尺寸与对象实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系是通过预定的计算方法获得的。所述预定的计算方法可以是计算两个尺寸大量数据的平均值之间的对应关系，或者通过建立神经网络模型训练获得出两个尺寸之间的对应关系模型，或者通过最小二乘法拟合获得两个尺寸之间的对应关系函数等，即该对应关系为一种稳定的可以由计算机自动计算的模型。
步骤S2：穿刺前，处理器1控制所述血管识别定位装置4贴合在对象待穿刺部位的皮肤上，发射超声射频信号并接收待穿刺部位的回波信号，回波信号被传送给处理器1，处理器1过对回波信号进行处理，获得整个待穿刺部位的超声图像，其中，由于血液的流动产生了超声多普勒信号，处理器1还对多普勒信号进行处理，获得血流信息；
步骤S3：当血流方向和血流速度均满足预设条件时，确定所识别的为目标血管，接着将目标血管的血流信息叠加到超声图像中，将血流信息通过特定符号进行显示，显示在显示器3中；
血管识别定位装置4分别先后从待穿刺部位的正上方和侧面采集两个方向的超声图像，由处理器1控制血管识别定位装置从正上方转动到侧面；或者，血管识别定位装置4中的换能器元件7分别定位在正交的平面上，正交的平面分别位于待穿刺部位的正上方和侧面，由处理器1控制首先从正上方发射并接收超声波，获得超声图像，接着从侧面发射并接收超声波，获得超声图像，血管识别定位装置4的两种方案参照图3A-B。
所述预设条件为血流方向为向心的且血流速度大于第一阈值而小于第二阈值。其中血流方向的判断方法为：血管识别定位装置4下方安装有特定形状的超声体模8，放置血管识别定位装置4时，所述超声体模8与皮肤接触，将所述超声体模放置在近心端或远心端，处理器通过判断超声图像中血流相对于体模的方向判断所述血流方向是否为向心的。所述超声体模8的形状可以是任意的形状，例如三角形、椭圆形、圆形、矩形或锥形，只要处理器1能够识别即可。所述第二阈值为动脉血流速度的经验值。这样可以基于血流的方向和流速识别出静脉血管，从而获得最佳的穿刺血管。
步骤S4：分别从待穿刺部位的正上方和侧面采集两个方向的超声图像，并分别计算两个方向的超声图像中待穿刺部位轮廓的尺寸和目标血管位置信息，通过存储器2中的图像尺寸与实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系获得本次穿刺中实际的待穿刺部位轮廓的尺寸和目标血管位置信息，计算生成待穿刺部位两边界和目标血管的三维坐标信息；
步骤S5：随后处理器1控制血管识别定位装置4从待穿刺部位上撤离；
步骤S6：所述针头穿刺装置5前端夹持有输液针头，处理器1根据生成的三维坐标信息，控制针头穿刺装置5按照特定的角度穿刺进入待穿刺部位的目标血管中；
步骤S7：针头刺入皮肤之后，将压力报警装置6缠绕在待穿刺部位远离输液针头位置预定距离处，压力报警装置6贴合皮肤处设置有阵列式压力传感器7，阵列式压力传感器7用于采集所处皮肤处的压力数据，生成压力值，并传送给处理器1，当压力值超过阈值时，则压力报警装置6启动报警。所述待穿刺部位为手部时，所述压力报警装置6可以为腕带式或腕表式。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种急诊科用输液装置，其特征在于，包括处理器、存储器、显示器、
血管识别定位装置、针头穿刺装置、压力报警装置，所述血管识别定位装置包括超声换能器元件，超声换能器元件被分成发射器和接收器，所述发射器用于发射超声波信号，所述接收器用于接收经过输液对象的组织返回的超声波信号，所述处理器与存储器、显示器、血管识别定位装置和针头穿刺装置电连接；
所述存储器预先存储所述血管识别定位装置扫描大量对象待穿刺部位获得的图像尺寸与对象实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系；
所有步骤均由处理器控制：
穿刺前，处理器控制所述血管识别定位装置贴合在对象待穿刺部位的皮肤上，发射超声射频信号并接收待穿刺部位的回波信号，回波信号被传送给处理器，处理器过对回波信号进行处理，获得整个待穿刺部位的超声图像，其中，由于血液的流动产生了超声多普勒信号，处理器还对多普勒信号进行处理，获得血流信息，当血流方向和血流速度均满足预设条件时，确定所识别的为目标血管，接着将目标血管的血流信息叠加到超声图像中，将血流信息通过特定符号进行显示，显示在显示器中，分别从待穿刺部位的正上方和侧面采集两个方向的超声图像，并分别计算两个方向的超声图像中待穿刺部位轮廓的尺寸和目标血管位置信息，通过存储器中的图像尺寸与实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系获得本次穿刺中实际的待穿刺部位轮廓的尺寸和目标血管位置信息，计算生成待穿刺部位两边界和目标血管的三维坐标信息；随后处理器控制血管识别定位装置从待穿刺部位上撤离；
所述前针头穿刺装置前端夹持有输液针头，处理器根据生成的三维坐标信息，控制针头穿刺装置按照特定的角度穿刺进入待穿刺部位的目标血管中；
针头刺入皮肤之后，将压力报警装置缠绕在待穿刺部位远离输液针头位置预定距离处，压力报警装置贴合皮肤处设置有阵列式压力传感器，阵列式压力传感器用于采集所处皮肤处的压力数据，生成压力值，并传送给处理器，当压力值超过阈值时，则压力报警装置启动报警。
2.根据权利要求1所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，所述图像
尺寸与对象实际待穿刺部位尺寸之间的对应关系是通过预定的计算方法获得的。
3.根据权利要求2所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，所述预定
的计算方法为计算两个尺寸大量数据的平均值之间的对应关系，或者通过建立神经网络模型训练获得出两个尺寸之间的对应关系模型，或者通过最小二乘法拟合获得两个尺寸之间的对应关系函数。
4.根据权利要求1所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，血管识别
定位装置分别先后从待穿刺部位的正上方和侧面采集两个方向的超声图像，由处理器控制血管识别定位装置从正上方转动到侧面；或者，血管识别定位装置中的换能器元件分别定位在正交的平面上，正交的平面分别位于待穿刺部位的正上方和侧面，由处理器控制首先从正上方发射并接收超声波，获得超声图像，接着从侧面发射并接收超声波，获得超声图像。
5.根据权利要求1所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，所述预设
条件为血流方向为向心的且血流速度大于第一阈值而小于第二阈值。
6.根据权利要求5所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，血管识别
定位装置下方安装有特定形状的超声体模，放置血管识别定位装置时，所述超声体模与皮肤接触，将所述超声体模放置在近心端或远心端，处理器通过判断超声图像中血流相对于体模的方向判断所述血流方向是否为向心的。
7.根据权利要求6所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，所述超声
体模为三角形、椭圆形、圆形、矩形或锥形。
8.根据权利要求5所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，所述第二
阈值为动脉血流速度的经验值。
9.根据权利要求1所述的一种急诊科用输液装置，其特征在于，所述待穿
刺部位为手部，所述压力报警装置为腕带式或腕表式。
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王晓鹏: "超声波传感器", 《传感器与检测技术》 *
王晓鹏: "超声波传感器", 《传感器与检测技术》, 31 October 2016 (2016-10-31), pages 71 - 72 *

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