CN203287138U - 医用止血夹闭合力测量装置 - Google Patents

Abstract

一种医用止血夹闭合力测量装置，包括用于固定止血夹的测量平台、用于设置在止血夹的受力部位的压力传感器、与压力传感器连接的分压接口模块、与分压接口模块连接的多通道模拟/数字信号接口模块以及与多通道模拟/数字信号接口模块连接的计算机。本实用新型实现了在模拟相应血管状态下，仿真测量止血夹闭合血管时的力值。装置结构合理，操作简便，数据可靠。适用在生产企业、教育科研、临床领域等领域，进行产品检测、技术研发、临床使用的场合，为进一步提高止血夹的生产质量、使用效果，提供科学的、可统计分析的真实数据。

Description

医用止血夹闭合力测量装置

技术领域

本实用新型涉及医用器械的质量检测，尤其涉及一种医用止血夹闭合力测量装置。

背景技术

医用普通/显微止血夹隶属于II或III类医疗器械，临床上主要用于手术室中夹持血管，暂时性阻断血流或钳夹闭塞血管，已广泛应用于深部中小血管的止血，甚至内窥镜手术下进行消化道止血，主要并发症为血管夹脱落导致再出血。

各类止血夹具有多种规格型号和不同结构形状，临床医生依赖手来感觉止血夹闭合时力的大小与适合程度。国外知名品牌的止血夹产品每件上均标有闭合力的数值，让医生合理选择用于夹持何种血管进行止血，以保证手术安全、可靠、有效。国内企业在止血夹的制造过程和工艺上尽管已有一定的保证，但是对各类止血夹的闭合力的定量测试尚未提出合理的方法，也无适当的仪器设备，并且医疗器械行业内也没有提出生产标准加以约束和判断，故无法进一步提高产品质量和提供医生参考依据。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种医用止血夹闭合力测量装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种医用止血夹闭合力测量装置，其包括：

测量平台，用于固定所述止血夹，测量平台上设有止血夹的夹持机构；

两个压力传感器，用于设置在止血夹的受力部位；

两个分压接口模块，分别连接两个压力传感器；

多通道模拟/数字信号接口模块，连接两个分压接口模块；

计算机，连接所述多通道模拟/数字信号接口模块。

所述测量平台、压力传感器和分压接口模块分别为两个，两个测量平台上各固定一个止血夹，两个压力传感器分别设置在两个止血夹的受力部位，两个分压接口模块分别连接两个压力传感器并分别与多通道模拟/数字信号接口模块相连。

所述压力传感器采用Interlink Electronics公司的FSR(Force Sensing Resistors)400型圆形单点传感器，其尾部封装有标准AMP Female连接端口。

所述压力传感器的上下两面分别附加医用硅胶圆垫片，其厚度模拟不同壁厚的血管设置，包括0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm或2.0mm。

所述分压接口模块选用Phidgets公司的1121型分压接口模块。

所述多通道模拟/数字信号接口模块选用Phidgets公司的1018型模拟/数字信号接口模块，该模块设有8个模拟输入通道、8个数字输入输出通道，通过miniUSB电缆与计算机通用USB口连接。

所述计算机内设有采用图形化编程语言LabVIEW编写的数据采集和分析统计软件，实现产品信息的自动检索，实时数据的预处理、分析和测量结果的显示、产品报表的生成。

本实用新型的有益效果是，可以在模拟相应血管状态下，仿真测量止血夹闭合血管时所施加的力的大小。医用普通/显微止血夹的闭合力由于传感器技术的限制，一直未能直接测量。本实用新型采用的超薄、感压原理新颖的新型压力传感器，满足止血夹闭合部位尺寸狭小的特点，具有实时性强，采样率高、直接测量的特点，可以实时采集、判断、分析数据。整个装置结构合理，操作简便，适用在生产企业、教育科研、临床领域等领域，进行产品检测、技术研发、临床使用的场合，为进一步提高国产止血夹的生产质量、使用效果，提供科学的、可统计分析的真实数据，所以具有重要的现实意义。

附图说明

图1是本实用新型中采用的FSR400型圆形单点传感器的分压电路原理图。

图2是本实用新型中的装置的结构框图。

具体实施方式

参见图2，本实施例的医用止血夹闭合力测量装置，包括两个测量平台(未图示出来)、两个压力传感器1、两个分压接口模块2、多通道模拟/数字信号接口模块3和计算机4。

两个测量平台分别固定两个止血夹，测量平台上设有止血夹的夹持机构；

两个压力传感器分别设置在两个止血夹的头部/中部的夹合部位，由止血夹夹住压力传感器的感应区域。该压力传感器采用Interlink Electronics公司的ForceSensing Resistors(FSR)400型圆形单点传感器。该标准传感器由印制有碳素导电墨水的柔韧衬底、中心开孔的粘贴垫片和印制着交叉分布电极的导体衬底组合而成；电学特性表现为电阻的下降与施加在作用面内的压力相关，由于FSR导电墨水使相邻的电极导通而阻值下降。圆形单点传感器柔软、可适当弯曲，作用面积仅限于头部直径5mm的圆形区域，厚度0.3mm，力测量范围10g-1000g，单点重复性为初始读数的±2--5％，迟滞平均为+10％，长时漂移小于5％，可连续测量力，施力时最大电流为5mA/cm²，温度范围-30℃--+70℃，使用寿命大于1000万次，对噪声和震动不敏感，尾部封装有标准AMP Female连接端口。这些特点和技术参数保证了该款传感器适合在狭小的空间里进行单点力的准确测量，并且方便与电路的连接。

有效作用面积是指传感器头部距开孔内边缘0.5mm的中心圆形区域。由于传感器的材质为聚合物厚膜，例如聚酯薄膜(PET)、聚醚酰亚胺(PEI)等，施加力应与作用面呈垂直方向，避免扭转传感器、施加剪切力损伤表面和作用面产生凹痕。传感器对施加力的分布敏感，应保持作用面积恒定，力分布尽可能保持不变，故使用医用硅胶膜垫片添加在传感器上下2面，实现该要求。切割不同厚度的直径为4mm的医用硅胶圆片，厚度系列包括0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等，既可以组合模拟不同壁厚的血管，一定的硬度又可使力分布不变，膜片的弹性可以吸收部分震动噪声。尾部封装的连接端口为2.54mm间距的标准电路插件，经标准排线连接该装配接口，可以方便地连接电路和更换传感器。

生产检验现场环境中不可避免的会出现严重的环境噪声(振动和干扰)，人员操作时的不可完全重复性，鉴于上述传感器的特性参数在实际使用时易受到环境因素的影响，若要满足精确测量仍需要对传感器在标定(含预热环节和标定平均)和数据判断(含预处理环节和稳定判断)加以调整。

标定即利用精度高一级的标准器具对传感器进行定量的过程，从而确立传感器输出量和输入量之间的对应关系。而新型超薄型压力传感器对标定和使用条件要求严格，要求重复性好的机械加载装置、受力的有效面积一致、传感器不可弯曲、放置在光滑、坚硬、清洁的作用面上。设计了传感器标定和测量时专用的不锈钢的夹具(包含在平台中)，保证作用面积一致，平整放置传感器；医用硅胶膜垫片的硬度可使力分布基本不变。由于采用人工重复放置标准重量的砝码进行力的标定，一定程度上无法实现良好的可重复性，所以采用预热和5次标定平均法。该方法配合数据采集中一定的算法可以实现良好的重复性。取预估待测值的120％的重量的标准砝码加载到传感器的作用面上，持续时间可选2、5、10分钟不等，使传感器的导电墨水分布预先适应该重量范围。数据采集时采用逐点信号实时分析技术。在采样率为50Hz基础上，预处理采用逐点中值滤波法。中值滤波基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，把数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。滤波后，每100个数值的数据统计判断，计算标准差是否＜0.9，如果满足，则连续取150个数据检测趋势，计数达150，则取其均值作为稳定的测量值，否则继续统计分析；若不能达到150个，则重新判断：上述过程每间隔10s重复，共5次，取其均值作为单点标定值。

FSR400型圆形单点传感器的电学特性实现了力-电压的转换，该传感器在分压电路中作为测量电阻之一，另一个测量电阻RM可调整至满足力灵敏度的范围，并限制电流。上游测量电路的阻抗要求运放放大器的使用。分压电路如图1所示，下列计算公式显示输出电压随着力的增大而下降。

$V_{\mathrm{OUT}}=\frac{R_M{V}_{+}}{(R_M+R_{\mathrm{FSR}})}$

两个分压接口模块分别连接两个压力传感器。该分压接口模块选用Phidgets公司的1121型分压接口模块。该接口模板适合比例测量，提供了与FSR传感器的简便接口，板上集成了可调节的电阻，避免连接模拟输入时所需的高精度的分压器；通过传感器导线可以连接到多通道模拟/数字信号接口模块。

多通道模拟/数字信号接口模块连接两个分压接口模块，该多通道模拟/数字信号接口模块选用Phidgets公司的具有8个通道模拟输入、8个通道数字输入输出的通用型1018型接口模块，该模块通过USB电缆与计算机通用USB口直接连接。8个模拟输入端连接方便，每通道可单独设置采样率(1-1000Hz)，每8秒传输数据一次至计算机。8个数字输入用于表述状态，8个数字输出可以利用+5V控制一些设备。每个通路接口运用电源耦合，RC滤波减少输出波动。整个模块完成AD转换，分辨率12bit。

计算机连接多通道模拟/数字信号接口模块。计算机内设有采用图形化编程语言LabVIEW编写的数据采集和分析统计软件，实现产品信息的自动检索，实时数据的预处理、分析和测量结果的显示、产品标签和报表的生成。整体框架结构为基于队列消息处理器的标准状态机，每一个重要模块都由独立条件分支运行，并且可以实现不同优先级状态的区别处理。测量系统首先初始化硬件连接和软件界面的控件的状态，输入产品编码可以查询产品信息，紧接着进行传感器标定的环节(预热、单次标定、平均标定)，以标定值作为传感器某次测量状态下读取数值所代表的真实力，即可进行实际产品力的测量。其中数据的预处理、稳定判断作为单独的分支，可为标定和测量环节共享。最后测量数据的显示结果可为多列列表形式，即可单独生成标签，也可汇总成报表，驱动打印。

Claims (6)

1.一种医用止血夹闭合力测量装置，其特征在于包括：

测量平台，用于固定所述止血夹，测量平台上设有止血夹的夹持机构；

压力传感器，用于设置在止血夹的受力部位；

分压接口模块，连接所述压力传感器；

多通道模拟/数字信号接口模块，连接所述分压接口模块；

计算机，连接所述多通道模拟/数字信号接口模块。

2.根据权利要求1所述医用止血夹闭合力测量装置，其特征在于：所述测量平台、压力传感器和分压接口模块分别为两个，两个测量平台上各固定一个止血夹，两个压力传感器分别设置在两个止血夹的受力部位，两个分压接口模块分别连接两个压力传感器并分别与多通道模拟/数字信号接口模块相连。

3.根据权利要求1或2所述医用止血夹闭合力测量装置，其特征在于：所述压力传感器采用Interlink Electronics公司的FSR（Force Sensing Resistors）400型圆形单点传感器，其尾部封装有标准AMP Female 连接端口。

4.根据权利要求3所述医用止血夹闭合力测量装置，其特征在于：所述压力传感器的上下两面分别附加医用硅胶圆垫片，其厚度模拟不同壁厚的血管设置，包括0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm或2.0mm。

5.根据权利要求1或2所述医用止血夹闭合力测量装置，其特征在于：所述分压接口模块选用Phidgets公司的1121型分压接口模块。

6.根据权利要求1或2所述医用止血夹闭合力测量装置，其特征在于：所述多通道模拟/数字信号接口模块选用Phidgets公司的1018型模拟/数字信号接口模块，该模块设有8个模拟输入通道、8个数字输入输出通道，通过miniUSB电缆与计算机通用USB口连接。 

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