CN117442809A - 电控微量注射系统、方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电控微量注射系统、方法及设备。所述微量注射系统包括电源、单片机、编码器、驱动电路、电路与总线系统、微型电机与注射器、按键、编码器、数字开关和流量传感器，还可包括时钟发生器、计数器。系统通过医生的按键操作来读取高低电平和微量试剂注射量的档位，通过对高低电平在时钟信号上的匹配以及对注射流量的实时监控，实现对于注射时间与注射量的控制与检测，保证了微量试剂注射的精度。本发明提高了微量试剂的注射精度和安全性，可以通过精确控制流量流速来实现精准的注射量控制，提高注射的精度和安全性；可整合到各类操作手柄上，能够减轻传统介入手术中助手的工作负担，缩短医生和助手沟通的时间，提高手术效率。

Description

电控微量注射系统、方法及设备
技术领域
本发明涉及医疗器械机电一体化技术领域，更具体地，涉及一种电控微量注射系统、方法及设备。
背景技术
在泛血管介入手术中，造影剂是一种特殊的药物，经过静脉注射后会被输送到血管系统中，并能够显影血管和器官的结构，使医生能够更清晰地看到血管系统的解剖结构情况和病变部位。注射造影剂具有重要的意义。
注射造影剂的注射量根据具体情况的不同而有所差异。一般来说，注射剂量的大小与患者的体重、病变部位、病情严重程度以及使用的造影剂种类等因素有关。注射剂量过多可能会导致造影剂相关的不良反应，如过敏反应、肾功能损伤等。因此，医生需要根据具体情况制定合理的注射剂量方案，并根据患者的反应及时调整。同时，在注射造影剂时，医生还需密切观察患者的生命体征，如血压、心率、呼吸等，以及检查患者是否出现不良反应，如过敏反应等。
目前，对于造影剂的注射装置及相关系统也有一些研究。知脉医疗的《造影剂注射装置及注射系统、可读存储介质与电子设备》【CN202110978716.9】提出了一种造影剂注射系统，但该系统的输入需要医生输入注射剂量与注射时间，并不能够实现即时的判断。
因此，提供一种可高精度地实时判断微量注射剂量的电控微量注射系统、方法及设备是一个待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种电控微量注射系统、方法及设备，通过精确控制流量流速来实现精准的注射量控制，可提高注射的精度和安全性。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种电控微量注射系统，包括电源、注射管路、注射器及其微型电机，其特征在于，还包括：
单片机，通过编程控制电源输出的电压，从而控制所述微型电机的输入电压，进而控制流量流速的变化；
编码器，将所述流量传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，用以实时检测相关物理量的变化；
流量传感器，用于检测注射流量的大小，以便所述单片机可以根据所需的流量进行调整；
数字开关，根据输入的所述数字信号开关相应的电路，实现控制信号的输出，可用于切换不同注射量的档位；
驱动电路，将所述单片机的输出信号转换为电路所需的电压和电流，从而控制电路的输出；
时钟发生器，产生稳定的时钟信号，用于定时所述驱动电路的操作；
计数器，计数所述时钟信号的脉冲，并在达到预设值时触发相应的操作；
电路与总线系统，用以传输信号和传输电能；
按键，用于获取医生输入的高低电平信号，高电平为注射，低电平为无操作。
进一步地，所述时钟发生器或计数器可以集成于所述单片机，也可以是单独设置的元器件。
进一步地，所述编码器可以使用模数转换器及其类似元器件来实现，其可以集成于所述单片机，也可以是单独设置的元器件。
进一步地，所述数字开关能够调整微型电机的参数，按照实际情况分为高、中、低三档，依次对应从大到小的注射速度。
进一步地，所述数字开关的高档对应4～5ml/s，中档对应3～4ml/s，低档对应2～3ml/s的注射速度。
另一方面，本发明提供一种电控微量注射方法，其特征在于，通过如上所述的电控微量注射系统来实现，包括以下过程：
手术医生按下按键的时长，按键按下时即输入高电平，松开后为低电平；医生同时能够利用数字开关切换不同注射量的档位；
编码器和计数器读取医生按下按键的时长，按键时长乘以相应的档位对应的流量，实现对于注射剂量的预测，并输入到单片机中；
单片机基于输入信号发出控制信号，控制微型电机调整注射器的位置和速度，完成相应的注射，同时流量传感器感知流量，并进行计算；当总流量达到预测注射量时，触发注射器停止注射。
进一步地，所述编码器还配套设有时钟发生器；所述时钟发生器产生稳定的时钟信号，用于定时驱动电路的操作。
再一方面，本发明提供一种电控微量注射设备，其特征在于，包括如上所述的电控微量注射系统以及与所述微量注射系统配套的操作装置和显示装置。
进一步地，所述输入装置包括集成按键和数字开关的操作手柄或输入面板；所述显示装置包括记录和显示注射信息的显示屏与信号传输总线。
与现有技术相比，本发明提高了微量注射造影剂等试剂的注射精度和安全性，可以通过精确控制流量流速来实现精准的注射量控制，提高注射的精度和安全性；可整合到各类操作手柄上，能够减轻传统介入手术中助手的工作负担，缩短医生-助手沟通的时间，提高手术效率，且可扩展性强。较具体的，本发明具有以下技术效果：
(1)提高了造影剂等微量试剂的注射精度和安全性：本发明使用电控方法进行注射，可以通过精确控制流量流速来实现精准的注射量控制，减少医疗事故的发生，提高注射的精度和安全性。相比于全自动注射，本发明所述的注射方法由医生控制，能够根据实时造影的情况进行调整。
(2)增强操作便捷性：本发明可以整合到各类操作手柄上，使得手术医生可以更加便捷地进行操作，能够减轻传统介入手术中助手的工作负担，缩短医生-助手沟通的时间，提高手术效率。
(3)可扩展性强：本发明的组件与方法具有很强的可扩展性，可以根据不同的医疗需求、场景和治疗方案进行调整和扩展。
(4)本发明使用了流量传感器、计数器等元器件，能够实时检测相关物理量的变化，从而保证了注射过程的安全性和有效性。
附图说明
图1为本发明一实施例中电控微量注射系统的架构图；
图2为本发明一实施例的电控微量注射方法的控制流程图；
图3为本发明一实施例的时间匹配示意图；
图4为本发明一实施例的电控微量注射系统的使用流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，以下效果实施例中所涉及的单片机、流量传感器、编码器等元器件均市售可得，其各自所采用的使用和控制方法为可检索得到的现有技术，具有高的可行性与可操作性。
此外，权利要求书、说明书及附图中所示的装置及方法中的动作、步骤等执行顺序，只要没有特别明示顺序的限定，只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以任意顺序实现。
实施例1
参见图1，本实施例提供一种电控微量注射系统，包括：
电源，提供所需的电压和电流，用以供其他元器件使用；
注射器及注射管路，用以注射试剂；
微型电机，用以驱动所述注射器实现注射功能；
单片机，通过编程控制电源输出的电压，从而控制所述微型电机的输入电压，进而控制流量流速的变化；
编码器，将所述流量传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，用以实时检测相关物理量的变化；所述编码器可以是单独的元器件存在，也可以集成在所述单片机中；
流量传感器，用于检测注射流量的大小，以便所述单片机可以根据所需的流量进行调整；所述流量传感器可以安装于所述注射管路上，也可安装于所述注射管路侧面，由所述流量传感器的传感原理来决定采用何种方式；
数字开关，根据输入的所述数字信号开关相应的电路，实现控制信号的输出，可用于切换不同注射量的档位；
驱动电路，将所述单片机的输出信号转换为电路所需的电压和电流，从而控制电路的输出；
时钟发生器，产生稳定的时钟信号，用于定时所述驱动电路的操作；
计数器，计数所述时钟信号的脉冲，并在达到预设值时触发相应的操作；
电路与总线系统，用以传输信号和传输电能；
按键，用于获取医生输入的高低电平信号，高电平为注射，低电平为无操作。
作为一个优选的技术方案，进一步地：所述时钟发生器和计数器可以集成于所述单片机，也可以是单独设置的元器件。
作为一个优选的技术方案，进一步地：所述数字开关能够调整微型电机的参数，按照实际情况分为高、中、低三档，依次对应从大到小的注射速度。所述数字开关的高档对应4～5ml/s，中档对应3～4ml/s，低档对应2～3ml/s的注射速度。
作为一个可实施的示例，所述单片机选用STM32H747，所用流量传感器为YF-S201C，所用微型电机选用万宝至K10微型电机DC3V20500；所用编码器选用模数转换器。
参见图2，本实施例还提供了所述电控微量注射系统的注射方法，其控制过程如下：
手术医生按下按键的时长，按键按下时即输入高电平，松开后为低电平；医生同时能够利用数字开关切换不同注射量的档位；编码器和计数器读取医生按下按键的时长，按键时长乘以相应的档位对应的流量，实现对于注射剂量的预测，并输入到单片机中；单片机基于输入信号发出控制信号，控制微型电机调整注射器的位置和速度，完成相应的注射，同时流量传感器感知流量，并进行计算；当总流量达到预测注射量时，触发注射器停止注射。
更具体地，当医生按下注射键时，单片机控制驱动电路输出所需的电压和电流，驱动电路再驱动微型电机，使其带动注射器运动，实现注射功能。同时，单片机通过模数转换器读取流量传感器输出的模拟信号，并将其转换为数字信号进行处理，从而检测流量大小，以便根据所需的流量进行调整。此外，单片机可以通过编程控制输出的电压，从而控制造影剂流量流速的变化，实现更精准的造影剂注射控制。
较佳地，在注射过程中，时钟发生器产生稳定的时钟信号，用于定时控制电路的操作。计数器用以计算输入高电平时的时钟信号脉冲个数，用以匹配注射时间，进而获得注射量。参见图3，本示例采用系统设定的CLK时钟信号来对注射时间进行匹配，CLK的一个周期设定为50ms。
从以上描述可知，本实施例提供的电控造影剂注射系统使用便捷。参见图4，医生只需按下注射器上的按钮，即可通过输入高电平的形式，控制系统开始进行注射。当需要停止注射时，只需松开按钮，系统接收低电平后判断并停止工作。这种注射方式比传统的手动注射更加简便，能够大大减轻医生的工作压力和疲劳程度，提高注射的精度和效率。医生在注射的过程中可以通过外接成像系统实时观察造影情况。这样，医生可以更加准确地评估造影情况和相关诊疗进程，从而更好地指导诊疗工作。
实施例2
本实施例提供一种电控微量注射设备，包括如实施例1中所述的电控微量注射系统以及与所述微量注射系统配套的操作装置和显示装置。
作为一个优选的技术方案，所述输入装置包括集成按键和数字开关的操作手柄或输入面板；所述显示装置包括记录和显示注射信息的显示屏与信号传输总线。
综上，本发明提供了一种电控微量注射系统、方法及设备。所述微量注射系统包括电源、单片机、编码器、驱动电路、电路与总线系统、微型电机与注射器、按键、编码器、数字开关和流量传感器，还可包括时钟发生器、计数器。系统通过医生的按键操作来读取高低电平和微量试剂注射量的档位，通过对高低电平在时钟信号上的匹配以及对注射流量的实时监控，实现对于注射时间与注射量的控制与检测，保证了微量试剂注射的精度。本发明提高了微量试剂的注射精度和安全性，可以通过精确控制流量流速来实现精准的注射量控制，提高注射的精度和安全性；可整合到各类操作手柄上，能够减轻传统介入手术中助手的工作负担，缩短医生-助手沟通的时间，提高手术效率，且可扩展性强。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种电控微量注射系统，包括电源、注射管路、注射器及其微型电机，其特征在于，还包括：
单片机，通过编程控制电源输出的电压，从而控制所述微型电机的输入电压，进而控制流量流速的变化；
编码器，将所述流量传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，用以实时检测相关物理量的变化；
流量传感器，用于检测注射流量的大小，以便所述单片机可以根据所需的流量进行调整；
数字开关，根据输入的所述数字信号开关相应的电路，实现控制信号的输出，可用于切换不同注射量的档位；
驱动电路，将所述单片机的输出信号转换为电路所需的电压和电流，从而控制电路的输出；
时钟发生器，产生稳定的时钟信号，用于定时所述驱动电路的操作；
计数器，计数所述时钟信号的脉冲，并在达到预设值时触发相应的操作；
电路与总线系统，用以传输信号和传输电能；
按键，用于获取医生输入的高低电平信号，高电平为注射，低电平为无操作。
2.根据权利要求1所述的一种电控微量注射系统，其特征在于，所述时钟发生器或计数器可以集成于所述单片机，也可以是单独设置的元器件。
3.根据权利要求1或2所述的一种电控微量注射系统，其特征在于，所述编码器可以使用模数转换器及其类似元器件来实现，其可以集成于所述单片机，也可以是单独设置的元器件。
4.根据权利要求1或2所述的一种电控微量注射系统，其特征在于，所述数字开关能够调整微型电机的参数，按照实际情况分为高、中、低三档，依次对应从大到小的注射速度。
5.根据权利要求4所述的一种电控微量注射系统，其特征在于，所述数字开关的高档对应4～5ml/s，中档对应3～4ml/s，低档对应2～3ml/s的注射速度。
6.一种电控微量注射方法，其特征在于，通过如权利要求1至5任一项所述的电控微量注射系统来实现，包括以下过程：
手术医生按下按键的时长，按键按下时即输入高电平，松开后为低电平；医生同时能够利用数字开关切换不同注射量的档位；
编码器和计数器读取医生按下按键的时长，按键时长乘以相应的档位对应的流量，实现对于注射剂量的预测，并输入到单片机中；
单片机基于输入信号发出控制信号，控制微型电机调整注射器的位置和速度，完成相应的注射，同时流量传感器感知流量，并进行计算；当总流量达到预测注射量时，触发注射器停止注射。
7.根据权利要求6所述的一种电控微量注射方法，其特征在于，所述编码器还配套设有时钟发生器；所述时钟发生器产生稳定的时钟信号，用于定时驱动电路的操作。
8.一种电控微量注射设备，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的电控微量注射系统以及与所述微量注射系统配套的操作装置和显示装置。
9.根据权利要求8所述的一种电控微量注射设备，其特征在于，所述输入装置包括集成按键和数字开关的操作手柄或输入面板；所述显示装置包括记录和显示注射信息的显示屏与信号传输总线。
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