CN113304345A - 一种高压注射系统 - Google Patents

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CN113304345A CN202110621531.2A CN202110621531A CN113304345A CN 113304345 A CN113304345 A CN 113304345A CN 202110621531 A CN202110621531 A CN 202110621531A CN 113304345 A CN113304345 A CN 113304345A
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刘新
邹超
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Abstract

本发明公开了一种高压注射系统，在高压注射系统的注射泵内集成压电陶瓷片，在混悬液推入体内之前开启压电陶瓷片振动，使得混悬液在注入体内的时候维持均匀的混悬状态，还能够避免使沉淀的注射液重新混悬。且本发明提供的高压注射系统可以配置至少具有两个或以上的注射泵，满足多种药物注射或者药物和生理盐水的混合注射，适用范围更广。本发明用于压电陶瓷片的供电线缆在所述丝杆上缠绕走线；使得所述丝杆在驱动电机带动下转动并推动注射活塞前进的时候，供电线缆不断解绕，确保松开供电线缆时不因拉伸损坏，在丝杆反方向转动退回注射活塞的时候，供电线缆重新卷绕，保障线缆不至于卡在限位槽内，提高了整个高压注射系统的稳定性。

Description

一种高压注射系统
技术领域
本技术涉及核磁高压注射系统技术领域，具体涉及一种高压注射系统。
背景技术
混悬液型药剂一般系指不溶性药物颗粒分散在液体分散媒内所形成的不均匀分散系的液体药剂。对混悬剂的要求是：混悬的微粒应细微均匀、下沉缓慢、其速度不影响剂量的正确量取；下沉后的微粒不结块，稍加振摇即能均匀分散；混悬剂的微粒一般在1um以上，混悬剂在医疗上应用较广，在口服、外用、注射、滴眼、气雾以及长效等剂型中都有应用。
在医学影像诊断和治疗中，通常需要使用造影剂配合成像，而在医学影像引导的治疗过程中，还经常需要对患者进行药物和生理盐水的注射。通常这种注射有手动注射和自动注射的方式，但是手动注射难以控制液体注射的流速和流量。对于注射精度要求不高的应用场合可以选用手动注射的方式相对简便。但是对于造影剂或者治疗药物的计量，注射速度有高度要求的场合，必须选用自动注射的方式。自动注射利用电子系统可以进行精确而稳定的流速流量控制，但是在磁共振的环境下使用的自动注射系统面临着磁共振兼容性的问题的考验。当前已经有一些满足磁共振兼容的自动注射器。
但是随着生物与医疗技术的发展，当前出现了一些新的需求，比如磁共振图像引导的治疗技术中如果要使用混悬液药物或造影剂，就需要考虑防止混悬液的沉淀技术，因为通常磁共振引导的治疗都具有术前准备时间长或治疗持续时间比较长的特点，混悬液容易沉淀。比如在当前正处于临床前研究阶段的磁共振图像引导的超声开放血脑屏障技术，就需要使用的超声微泡混悬液辅助开放血脑屏障，自动注射就需要考虑防止微泡沉淀。
如发明专利CN111790017A公开了一种3T磁共振兼容的高压自动注射系统，该注射系统能控制不同的注射程序，注射速度和流量可以精确控制，但是该注射系统没有防止混悬液沉淀的功能，也无法使沉淀的混悬液重新回归到混悬状态的技术。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种高压注射系统，以达到防止混悬液沉淀以及使沉淀的混悬液重新回归到混悬状态的效果。
本发明采取的技术方案是，提供一种高压注射系统，包括控制系统、超声信号放大器、磁共振滤波板、注射系统、电源模块；所述控制系统、磁共振滤波板、超声信号放大器置于控制室中；所述注射系统、电源模块置于扫描室中；所述控制系统包括人机交互仪和控制主板，所述控制主板与所述磁共振滤波板、注射系统通讯连接；所述磁共振滤波板用于滤除扫描室外电源中的干扰；所述注射系统包括注射器主体和注射泵，所述注射泵设于所述注射器主体的前端，用于盛装注射液，所述注射器主体内设有驱动注射泵吸取和推动注射液体的驱动装置，所述注射泵内设有压电陶瓷片；所述压电陶瓷片与所述电源模块电连接；用户通过所述人机交互仪设置液体注射的速度和流量，以及超声波脉冲波形和超声能量；所述电源模块外接电源后，所述超声信号放大器启动，驱动所述压电陶瓷片振动，形成超声波，实现所述注射液体的重新混悬，或避免注射液体沉淀。
所述人机交互仪包含一个触摸屏，通过触摸屏可以设置液体注射的速度和流量，以及防混悬液所使用的超声波脉冲波形和超声能量。屏幕上设置有触摸启动防混悬按钮的启停开关。所述人机交互仪还设置有物理按钮开关，用于启动注射以及紧急停止注射。控制系统通过光纤通选的方式与扫描室内的注射系统通讯，用于将人机交互仪设置的相关参数发送给注射系统，用于控制驱动装置的运动和注射动作的同时，控制所述压电陶瓷片的振动。
所述超声信号放大器将人机交互仪设置的超声小信号进行放大，经过放大的超声信号必须进过磁共振滤波板滤波之后传送到注射泵。
进一步的，所述注射泵内部设有吸取注射液体和推动注射液体的活塞组件，所述驱动装置与所述活塞组件固定连接，实现所述活塞组件的推进和退回。
所述注射泵类似现有技术中的注射器，利用所述活塞组件的线性运动，实现注射液体的吸取和推出。所述注射器主体主要用于集成多个驱动电机，每个驱动电机用于驱动一个注射泵；因此本发明的高压注射系统能够实现多种药液的同步输送。
进一步的，所述活塞组件包括固定连接的活塞座和注射活塞，所述压电陶瓷片集成在所述活塞座上，所述驱动装置包括一个或多个驱动电机，所述驱动电机与所述控制系统通讯连接，并与所述电源模块电连接；所述超声信号放大器将超声信号放大后，驱动所述压电陶瓷片振动产生超声波，实现注射液体的混悬。
由于常规的磁共振引导的治疗手术需要较长的术前准备时间，所以在启动注射之前，首先开启本发明高压注射系统的防混悬液沉淀功能，然后再启动注射程序，推动注射液进入患者体内。
进一步的，所述压电陶瓷片集成在所述活塞座的前端，并封装在所述注射活塞内部。
当电源作用于压电陶瓷片时，就会随电压和频率的变化产生机械变形，发生弯曲振动，进而发射出超声波。因此本发明将压电陶瓷片封装在活塞组件的内部，与注射泵腔体内的注射液只是一层塑料膜相隔，压电陶瓷片振动产生的超声波可以直接传递到注射液体，使得混悬状注射液维持混悬状态。
进一步的，所述驱动电机为超声电机。
进一步的，所述注射泵内设有环形限位槽，所述环形限位槽中设有限位滑块，所述限位滑块的一端连接活塞组件，所述驱动电机连接有丝杆，所述丝杆与所述限位滑块转动连接；通过所述丝杆的转动，使得所述限位滑块在所述环形限位槽中线性运动，实现所述注射活塞的前进和后退。
进一步的，所述注射系统内还设有供电线缆，所述供电线缆一端连接电源模块，另一端连接压电陶瓷片，所述供电线缆靠近压电陶瓷片的线端与所述丝杆缠绕连接。
进优选的，本发明的高压注射系统还包括电池，所述电池设于扫描室内，所述电池为低纹波电池，所述电池分别连接所述电源模块和所述注射系统，以实现内部充电的同时，为注射系统提供稳定的低纹波电源。
所述电池是低纹波大功率电池，一方面连接到电源模块接受充电，另一方面是为驱动装置提供稳定的低纹波电源。此外，所述电池为大功率电池，可以在突然断电的情况确保声驱动装置能继续工作一段时间，提高整个高压注射系统的稳定性。
进一步的，所述电源模块为电压转换器，所述电源模块利用三相线路与扫描室内的墙体插座相连接，并将交流电转换成直流电，实现所述高压注射系统的供电。
所述电源模块是经过严格屏蔽制作的电压转换器，将扫描室墙壁供电的交流电转换成直流电，电压转换器必须是利用三相线路与扫描室内的墙体插座相连接，以便于转换器的干扰通过低信号传递到磁共振现场的大地，以免干扰磁共振信号采集。
进一步的，所述磁共振滤波板与所述注射系统通过铜制同轴电缆连接；所述高压注射系统还包括注射器支架，所述注射器支架的一端连接所述注射系统。
因此，本发明所述的注射系统的内部结构为，驱动电机的电机轴连接有丝杆，所述丝杆与所述限位滑块转动连接，所述限位滑块限定在所述环形限位槽中，通过所述丝杆的转动转换为限位滑块的直线运动，限位滑块的直线运动直接推动活塞组件的前进和后退，从而用于吸取注射液或推动注射。环形限位槽用于限位滑块的直线运动范围，同时为丝杆提供安装位置。所述压电陶瓷片连接有供电的供电线缆，本发明的又一发明点在于供电线缆在所述丝杆上缠绕走线；所述丝杆在驱动电机带动下转动并推动注射活塞前进的时候，供电线缆不断解绕，松开供电线缆确保供电线缆不因拉伸损坏，在丝杆反方向转动退回注射活塞的时候，供电线缆重新卷绕，保障线缆不至于卡在限位槽内。
本发明的超声波供电信号，一个用于驱动压电陶瓷片振动产生超声波防止混悬液沉淀，另一个用于驱动所述驱动电机的转动，实现注射液体的吸取和推出。
本发明磁共振兼容处理的关键点：从磁共振滤波板连接到注射泵的超声传输信号，必须是铜质的同轴电缆。由于铜是无磁性行材料，可以实现磁共振兼容要求。
电池和电源模块都是经过严格电磁屏障设计与测试的部件，保证在强磁场环境下不会引起磁共振信号干扰或者自身工作受到磁场的影响。
此外，本发明提供的压电陶瓷片设置在注射腔内还具有加热注射液的功能。由于磁共振的工作环境温度一般都是维持着比室温更低的温度，注射液会受环境冷却，而本发明的压电陶瓷片在通电振动情况下，会产生热量，压电陶瓷片的热量也能经过注射活塞外套传递到注射液上，具有防止注射液过冷的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明设计的高压注射系统的注射泵内集成压电陶瓷片，在混悬液推入体内之前开启压电陶瓷片振动，使得混悬液在注入体内的时候维持均匀的混悬状态，还能够避免使沉淀的注射液重新混悬。且本发明提供的高压注射系统可以配置至少具有两个或以上的注射泵，满足多种药物注射或者药物和生理盐水的混合注射，适用范围更广。
本发明用于压电陶瓷片的供电线缆在所述丝杆上缠绕走线；使得所述丝杆在驱动电机带动下转动并推动注射活塞前进的时候，供电线缆不断解绕，确保松开供电线缆时不因拉伸损坏，在丝杆反方向转动退回注射活塞的时候，供电线缆重新卷绕，保障线缆不至于卡在限位槽内，提高了整个高压注射系统的稳定性。
此外，本发明的压电陶瓷片在通电振动情况下，会产生热量，压电陶瓷片的热量也能经过注射活塞外套传递到注射液上，具有防止注射液过冷的作用。
附图说明
图1为本发明高压注射系统的整体连接示意图。
图2为本发明高压注射系统的注射泵局部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
实施例
如图1所示，一种高压注射系统，包括控制系统1、超声信号放大器2、磁共振滤波板3、注射系统4、电源模块5；所述控制系统1、磁共振滤波板3、超声信号放大器2置于控制室中；所述注射系统4、电源模块5置于扫描室中；所述控制系统1包括人机交互仪和控制主板，所述控制主板也可以集成在所述人机交互仪内部，形成一体式控制。所述控制主板与所述磁共振滤波板3、注射系统4通讯连接；所述磁共振滤波板3用于滤除扫描室外电源中的干扰；所述注射系统4包括注射器主体41和注射泵42，所述注射泵42设于所述注射器主体41的前端，用于盛装注射液，所述注射器主体41内设有驱动注射泵42吸取和推动注射液体的驱动装置43，所述注射泵42内设有压电陶瓷片；所述压电陶瓷片与所述电源模块5电连接；用户通过所述人机交互仪设置液体注射的速度和流量，以及超声波脉冲波形和超声能量；所述电源模块5外接电源后，所述超声信号放大器2启动，驱动所述压电陶瓷片振动，形成超声波，实现所述注射液体的重新混悬，或避免注射液体沉淀。
所述人机交互仪可以为集成了相关功能的计算机，也可以是相关的触屏电脑。所述扫描室为病人进行检测的工作，内部设有扫描仪6，其中控制室一般为医生进行相关参数设置和仪器控制房间。
为了方便医生进行操作，所述人机交互仪可以包括触摸屏，通过触摸屏可以设置液体注射的速度和流量，以及防混悬液所使用的超声波脉冲波形和超声能量。屏幕上设置有触摸启动防混悬按钮的启停开关。所述人机交互仪还设置有物理按钮开关，用于启动注射以及紧急停止注射。控制系统1通过光纤通选的方式与扫描室内的注射系统4通讯，用于将人机交互仪设置的相关参数发送给注射系统4，可以先控制所述压电陶瓷片的振动，实现超声混悬，随后控制驱动装置43的运动和注射动作。
所述超声信号放大器2将人机交互仪设置的超声小信号进行放大，经过放大的超声信号必须进过磁共振滤波板3滤波之后传送到注射泵42。
结合图2所示，所述注射泵42内部设有吸取注射液体和推动注射液体的活塞组件421，所述驱动装置43与所述活塞组件421固定连接，实现所述活塞组件421的推进和退回。
所述注射器主体41主要用于集成多个驱动电机431，每个驱动电机431驱动一个注射泵42；因此本发明的高压注射系统能够实现多种药液的同步输送。
进一步的，所述活塞组件421包括固定连接的活塞座10和注射活塞20，所述压电陶瓷片集成在所述活塞座10上，所述驱动装置43包括一个或多个驱动电机431，所述驱动电机431与所述控制系统1通讯连接，并与所述电源模块5电连接；所述超声信号放大器2将超声信号放大后，驱动所述压电陶瓷片振动产生超声波，实现注射液体的混悬。
进一步的，所述压电陶瓷片集成在所述活塞座10的前端，并封装在所述注射活塞20内部。其中集成方式可以粘贴固定，也可以通过紧固件进行固定，由于具体的固定方式并非本发明的主要发明点，能够实现本发明的超声振动功能即可，因此图中并未具体标识出压电陶瓷片的连接方式。
本发明的所述驱动电机431为超声电机。
如图2所示，所述注射泵42内设有环形限位槽100，所述环形限位槽100中设有限位滑块200，所述限位滑块200的一端连接活塞组件421，所述驱动电机431连接有丝杆300，所述丝杆300与所述限位滑块200转动连接；通过所述丝杆300的转动，使得所述限位滑块200在所述环形限位槽100中线性运动，实现所述注射活塞20的前进和后退。
所述注射系统4内还设有供电线缆44，所述供电线缆44一端连接电源模块5，另一端连接压电陶瓷片，所述供电线缆44靠近压电陶瓷片的线端与所述丝杆300缠绕连接。
结合图1所示，本发明的高压注射系统还包括电池45，所述电池45设于扫描室内，所述电池45为低纹波电池，所述电池45分别连接所述电源模块5和所述注射系统4，以实现内部充电的同时，为注射系统4提供稳定的低纹波电源。
所述电池45是低纹波大功率电池45，一方面连接到电源模块5接受充电，另一方面是为驱动装置43提供稳定的低纹波电源。此外，所述电池45为大功率电池45，可以在突然断电的情况确保声驱动装置43能继续工作一段时间，提高整个高压注射系统的稳定性。
进一步的，所述电源模块5为电压转换器，所述电源模块5利用三相线路与扫描室内的墙体插座相连接，并将交流电转换成直流电，实现所述高压注射系统的供电。
所述电源模块5是经过严格屏蔽制作的电压转换器，将扫描室墙壁供电的交流电转换成直流电，电压转换器必须是利用三相线路与扫描室内的墙体插座相连接，以便于转换器的干扰通过低信号传递到磁共振现场的大地，以免干扰磁共振信号采集。
进一步的，所述磁共振滤波板3与所述注射系统4通过铜制同轴电缆连接；所述高压注射系统还包括注射器支架46，所述注射器支架46的一端连接所述注射系统4。
所述注射器支架46的一端连接所述注射系统4，可以与所述注射系统4转动连接，可以实现注射系统4的转动连接；所述注射器支架46可以支撑于地面，也可以安装在墙面，能够实现灵活的注射和检查需求即可。
本发明所述的注射系统4的内部结构为，驱动电机431的电机轴连接有丝杆300，所述丝杆300与所述限位滑块200转动连接，所述限位滑块200限定在所述环形限位槽100中，通过所述丝杆300的转动转换为限位滑块200的直线运动，限位滑块200的直线运动直接推动活塞组件421的前进和后退，从而用于吸取注射液或推动注射。环形限位槽100用于限位滑块200的直线运动范围，同时为丝杆300提供安装位置。所述压电陶瓷片连接有供电的供电线缆44，本发明的又一发明点在于供电线缆44在所述丝杆300上缠绕走线；所述丝杆300在驱动电机431带动下转动并推动注射活塞20前进的时候，供电线缆44不断解绕，松开供电线缆44确保供电线缆44不因拉伸损坏，在丝杆300反方向转动退回注射活塞20的时候，供电线缆44重新卷绕，保障线缆不至于卡在限位槽内。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压注射系统，其特征在于，包括控制系统(1)、超声信号放大器(2)、磁共振滤波板(3)、注射系统(4)、电源模块(5)；
所述控制系统(1)、磁共振滤波板(3)、超声信号放大器(2)置于控制室中；所述注射系统(4)、电源模块(5)置于扫描室中；
所述控制系统(1)包括人机交互仪和控制主板，所述控制主板与所述磁共振滤波板(3)、注射系统(4)通讯连接；
所述磁共振滤波板(3)用于滤除扫描室外电源中的干扰；
所述注射系统(4)包括注射器主体(41)和注射泵(42)，所述注射泵(42)设于所述注射器主体(41)的前端，用于盛装注射液，所述注射器主体(41)内设有驱动注射泵(42)吸取和推动注射液体的驱动装置(43)，所述注射泵(42)内设有压电陶瓷片；所述压电陶瓷片与所述电源模块(5)电连接；
用户通过所述人机交互仪设置液体注射的速度和流量，以及超声波脉冲波形和超声能量；所述电源模块(5)外接电源后，所述超声信号放大器(2)启动，驱动所述压电陶瓷片振动，形成超声波，实现所述注射液体的重新混悬，或避免注射液体沉淀。
2.根据权利要求1所述的高压注射系统，其特征在于，所述注射泵(42)内部设有吸取注射液体和推动注射液体的活塞组件(421)，所述驱动装置(43)与所述活塞组件(421)固定连接，实现所述活塞组件(421)的推进和退回。
3.根据权利要求2所述的高压注射系统，其特征在于，所述活塞组件(421)包括固定连接的活塞座(10)和注射活塞(20)，所述压电陶瓷片集成在所述活塞座(10)上，所述驱动装置(43)包括一个或多个驱动电机(431)，所述驱动电机(431)与所述控制系统(1)通讯连接，并与所述电源模块(5)电连接；所述超声信号放大器(2)将超声信号放大后，驱动所述压电陶瓷片振动产生超声波，实现注射液体的混悬。
4.根据权利要求3所述的高压注射系统，其特征在于，所述压电陶瓷片集成在所述活塞座(10)的前端，并封装在所述注射活塞(20)内部。
5.根据权利要求3所述的高压注射系统，其特征在于，所述驱动电机(431)为超声电机。
6.根据权利要求3所述的高压注射系统，其特征在于，所述注射泵(42)内设有环形限位槽(100)，所述环形限位槽(100)中设有限位滑块(200)，所述限位滑块(200)的一端连接活塞组件(421)，所述驱动电机(431)连接有丝杆(300)，所述丝杆(300)与所述限位滑块(200)转动连接；通过所述丝杆(300)的转动，使得所述限位滑块(200)在所述环形限位槽(100)中线性运动，实现所述注射活塞(20)的前进和后退。
7.根据权利要求6所述的高压注射系统，其特征在于，所述注射系统(4)内还设有供电线缆(44)，所述供电线缆(44)一端连接电源模块(5)，另一端连接压电陶瓷片，所述供电线缆(44)靠近压电陶瓷片的线端与所述丝杆(300)缠绕连接。
8.根据权利要求1～7任一项所述的高压注射系统，其特征在于，还包括电池(45)，所述电池(45)设于扫描室内，所述电池(45)为低纹波电池，所述电池(45)分别连接所述电源模块(5)和所述注射系统(4)，以实现内部充电的同时，为注射系统(4)提供稳定的低纹波电源。
9.根据权利要求1～7任一项所述的高压注射系统，其特征在于，所述电源模块(5)为电压转换器，所述电源模块(5)利用三相线路与扫描室内的墙体插座相连接，并将交流电转换成直流电，实现所述高压注射系统的供电。
10.根据权利要求1～7任一项所述的高压注射系统，其特征在于，所述磁共振滤波板(3)与所述注射系统(4)通过铜制同轴电缆连接；所述高压注射系统还包括注射器支架(46)，所述注射器支架(46)的一端连接所述注射系统(4)。
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