JP7185359B2 - フィードバック式スマートシリンジ - Google Patents
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Description
針先と針ハブとを備えるフィードバック式スマートシリンジであって、針先には、人体組織のインピーダンスを検出するための第1電極および第2電極が設けられ、第1電極および第2電極は、マスター制御装置と電気的に接続され、マスター制御装置は、表示又は警告装置と電気的に接続されるフィードバック式スマートシリンジ。
低周波電流信号および中低周波信号を切り替えるための切り替え回路がさらに設けられ、
前記表示又は警告装置は、ディスプレイ、LEDランプ、またはブザーを含む。
図1~7に示すように、フィードバック式スマートシリンジは、針先3と針ハブ1とを備える。針先3には、人体組織のインピーダンスを検出するための第1電極5および第2電極6が設けられ、第1電極5および第2電極6は、マスター制御装置2と電気的に接続され、マスター制御装置2は、表示又は警告装置と電気的に接続される。この構成により、マスター制御装置2を介して第1電極5および第2電極6に電気信号がアクセスされ、インピーダンスに基づいて人体組織での針先の具体的な位置を判断する。
脳脊髄液0.555、血清0.714、血液1.85、神経25.0、肝臓80.0、筋肉90.0、脳107、脂肪10.8×102、湿潤皮膚38.0×102、乾燥皮膚40.0×103、無膜骨20×105。
第1電極5および第2電極6は、針先3の長手方向に沿って配置され、
好適実施形態では、図6に示すように、第1電極5および第2電極6の外側には、外側絶縁層12が被覆され、第1電極5および第2電極6の一端は、針先に近い位置のみ外に露出される。この構成により、針先の位置のみが針先に接触する組織に電流を伝達することができ、一方、他の位置は絶縁され、針先位置の検出結果を妨害することなく、人体組織に対する検出精度を向上させる。
図9中の破線ブロックは、検出対象組織の等価回路15を表す。
基準信号源は、バンドパスフィルタの出力端を介して、信号制御増幅され変調された後、マイクロ信号増幅回路の一方の入力および第1電極5と直接電気的に接続され、マイクロ信号増幅回路の他方の入力は、第2電極および電流検出回路OP3と電気的に接続される。
実施例1に加えて、好適実施形態では、図4に示すように、針ハブ1の位置には、第3電極7がさらに設けられ、第3電極7は、マイクロ信号増幅回路を介してマスター制御装置2と電気的に接続され、第3電極7は、針ハブ1と回転可能に接続され、且つ第1電極5および第2電極6のうちの一つと共に周波数変換インピーダンス検出回路を形成する。第3電極7を円心として針先3の方向を回転させ、第3電極7と、針先3上の第1電極5または第2電極6も皮膚に確実に接触され、第3電極7と第1電極5および第2電極6のうちの一つとの間に交流電を印加し、インピーダンスの検出に基づいて、筋肉および血管の位置を判断し、そして、穿刺の過程において、第1電極5と第2電極6との間に直流電流を印加し、針先穿刺の組織位置を判断し、したがって、シリンジのスマートなフィードバックを達成する。
実施例2に加えて、図7に示すように、動脈血液採取を例にとって説明を進める。使用時に、アレイ電極8を患者の皮膚10に貼り付けられ、第3電極7および第1電極5も皮膚と確実に接触させる。マスター制御装置2のメイン制御システムから指令を発し、基準信号源から交流電流を発する。好ましくは、第1電極5から周波数が100Hz~50kHzである交流電流を発する。第3電極7又は針ハブ1を円心として皮膚の表面に沿って針先3の方向を回転させ、回転過程において、第1電極5と皮膚との確実接触することを確保する。インピーダンス検出により、画像を介して筋肉と血管の位置を判断する。目標位置を決定した後、穿刺の過程において、回路を切り替え、第1電極5と第2電極6との間に直流電流をアクセスし、インピーダンスにより針先が穿刺到達した人体組織の位置を正確に判断し、シリンジのスマートなフィードバックを達成する。
(付記1)
針先(3)と針ハブ(1)とを備えるフィードバック式スマートシリンジであって、
針先(3)には、人体組織のインピーダンスを検出するための第1電極(5)および第2電極(6)が設けられ、第1電極(5)および第2電極(6)は、マスター制御装置(2)と電気的に接続され、マスター制御装置(2)は、表示又は警告装置と電気的に接続され、前記針先(3)は絶縁材料であるか金属材料であり、針先(3)の外側に内側絶縁層(31)が被覆され、
第1電極(5)および第2電極(6)は、針先(3)の長手方向に沿って配置され、
第1電極(5)および第2電極(6)の外側には、外側絶縁層(12)が被覆され、第1電極(5)および第2電極(6)の一端は、針先に近い位置のみ外に露出され、
針ハブ(1)の位置には、皮膚と確実に接触するための第3電極(7)がさらに設けられ、第3電極(7)は、マイクロ信号増幅回路を介してマスター制御装置(2)と電気的に接続され、第3電極(7)は、針ハブ(1)と回転可能に接続され、第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つと共に周波数変換インピーダンス検出回路を形成し、
針先(3)の先端の位置を決定するために、第1電極(5)と第2電極(6)との間に0~100Hzの低周波電流信号をアクセスし、
人体の異なる組織を走査するために、第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つと第3電極(7)との間に100Hz~50kHzの中低周波信号をアクセスし、
前記マスター制御装置(2)では、メイン制御システムが、基準信号源と電気的に接続され、基準信号源が、バンドパスフィルタと電気的に接続され、バンドパスフィルタがマイクロ信号増幅回路と電気的に接続され、マイクロ信号増幅回路が、第1電極(5)および第2電極(6)と電気的に接続され、
電流検出回路(OP3)が第2電極(6)と電気的に接続され、
低周波電流信号および中低周波信号を切り替えるための切り替え回路がさらに設けられ、
前記表示又は警告装置は、ディスプレイ、LEDランプ、またはブザーを含む、ことを特徴とするフィードバック式スマートシリンジ。
第1電極(5)および第2電極(6)の他端は、針ハブ(1)の外壁まで延び、マスター制御装置(2)は針ハブ(1)に嵌着され、マスター制御装置(2)の内壁には第1インレット電極(13)および第2インレット電極(14)が設けられ、第1インレット電極(13)および第2インレット電極(14)はそれぞれ第1電極(5)および第2電極(6)と電気的に接続される、ことを特徴とする付記1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
マイクロ信号増幅回路は、計測用増幅器回路であり、
基準信号は、バンドパスフィルタの出力端を介して、信号制御増幅され変調された後、マイクロ信号増幅回路の一方の入力および第1電極(5)と直接電気的に接続され、
マイクロ信号増幅回路の他方の入力は、第2電極(6)および電流検出回路(OP3)と電気的に接続される、ことを特徴とする付記1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
マスター制御装置(2)の構造は、メイン制御システムが基準信号源と電気的に接続され、基準信号源がバンドパスフィルタと電気的に接続され、基準信号がバンドパスフィルタを通過した後、信号制御モジュールを介して第1電極(5)および第2電極(6)に検出電流を供給し、
第1電極(5)および第2電極(6)がそれぞれマイクロ信号増幅回路および電流検出回路と電気的に接続され、マイクロ信号増幅回路および電流検出回路がそれぞれ少なくとも2組のA/D変換モジュールと電気的に接続され、A/D変換モジュールがデジタル信号処理モジュールと電気的に接続され、デジタル信号処理モジュールがメイン制御システムと電気的に接続される構造である、ことを特徴とする付記1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
針ハブ(1)の位置にはマイクロ信号増幅回路を介してマスター制御装置(2)と電気的に接続されたアレイ電極(8)がさらに設けられ、アレイ電極(8)は第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つと共に周波数変換インピーダンス検出回路を形成する、ことを特徴とする付記1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
前記アレイ電極(8)は、複数あり、
複数のアレイ電極(8)は、可撓性の固定バンド(9)に配置され、可撓性の固定バンド(9)には、アレイ電極(8)を皮膚と確実に接触させるように、皮膚の外側から筋肉および血管の位置を判断するためのビスコースまたは端部が互いに接続された面ファスナーが設けられる、ことを特徴とする付記5に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つとアレイ電極(8)との間には、人体の異なる組織を走査するための100Hz~50kHzの中低周波信号をアクセスする、ことを特徴とする付記5又は6に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
2 マスター制御装置
3 針先
31 内側絶縁層
4 針筒
5 第1電極
6 第2電極
7 第3電極
8 アレイ電極
9 可撓性の固定バンド
10 皮膚
11 動脈血管
12 外側絶縁層
13 第1インレット電極
14 第2インレット電極
15 検出対象組織等価回路
OP3 電流検出回路
Claims (7)
- 針先(3)と針ハブ(1)とを備えるフィードバック式スマートシリンジであって、
針先(3)には、人体組織のインピーダンスを検出するための第1電極(5)および第2電極(6)が設けられ、第1電極(5)および第2電極(6)は、マスター制御装置(2)のメイン制御システムと電気的に接続され、前記メイン制御システムは、表示又は警告装置と電気的に接続され、前記針先(3)は絶縁材料であるか金属材料であり、針先(3)が金属材料である場合には針先(3)の外側に内側絶縁層(31)が被覆され、
第1電極(5)および第2電極(6)は、針先(3)の長手方向に沿って配置され、
第1電極(5)および第2電極(6)の外側には、外側絶縁層(12)が被覆され、第1電極(5)および第2電極(6)の一端は、針先に近い位置のみ外に露出され、
針ハブ(1)の位置には、皮膚と確実に接触するための第3電極(7)がさらに設けられ、第3電極(7)は、マイクロ信号増幅回路を介して前記メイン制御システムと電気的に接続され、第3電極(7)は、針ハブ(1)と回転可能に接続され、第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つと共に周波数変換インピーダンス検出回路を形成し、
針先(3)の先端の位置を決定するために、第1電極(5)と第2電極(6)との間に0~100Hzの低周波電流信号をアクセスし、
人体の異なる組織を走査するために、第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つと第3電極(7)との間に100Hz~50kHzの中低周波信号をアクセスし、
前記メイン制御システムが、基準信号源と電気的に接続され、基準信号源が、バンドパスフィルタの入力端と電気的に接続され、バンドパスフィルタがマイクロ信号増幅回路と電気的に接続され、
第1電極(5)は、バンドパスフィルタの出力端、及び、マイクロ信号増幅回路の一方の入力端と電気的に接続され、
第2電極(6)は、マイクロ信号増幅回路の他方の入力端、及び、電流検出回路(OP3)の入力端と電気的に接続され、
低周波電流信号および中低周波信号を切り替えるための切り替え回路がさらに設けられ、
前記表示又は警告装置は、ディスプレイ、LEDランプ、またはブザーを含む、ことを特徴とするフィードバック式スマートシリンジ。 - 第1電極(5)および第2電極(6)の他端は、針ハブ(1)の外壁まで延び、マスター制御装置(2)は針ハブ(1)に嵌着され、マスター制御装置(2)の内壁には第1インレット電極(13)および第2インレット電極(14)が設けられ、第1インレット電極(13)および第2インレット電極(14)はそれぞれ第1電極(5)および第2電極(6)と電気的に接続される、ことを特徴とする請求項1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
- マイクロ信号増幅回路は、計測用増幅器回路であり、
基準信号は、バンドパスフィルタの出力端を介して、信号制御増幅され変調された後、マイクロ信号増幅回路の一方の入力端および第1電極(5)と直接電気的に接続される、ことを特徴とする請求項1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。 - マスター制御装置(2)においては、基準信号がバンドパスフィルタを通過した後、信号制御モジュールを介して第1電極(5)および第2電極(6)に検出電流を供給し、
マイクロ信号増幅回路の出力端は、第1のA/D変換モジュールの入力端と電気的に接続され、
電流検出回路(OP3)の出力端は、第2のA/D変換モジュールの入力端と電気的に接続され、
前記第1のA/D変換モジュール及び前記第2のA/D変換モジュールの各々の出力端は、デジタル信号処理モジュールと電気的に接続され、
デジタル信号処理モジュールが前記メイン制御システムと電気的に接続される、ことを特徴とする請求項1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。 - 針ハブ(1)の位置にはマイクロ信号増幅回路を介して前記メイン制御システムと電気的に接続されたアレイ電極(8)がさらに設けられ、アレイ電極(8)は第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つと共に周波数変換インピーダンス検出回路を形成する、ことを特徴とする請求項1に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
- 前記アレイ電極(8)は、複数あり、
複数のアレイ電極(8)は、可撓性の固定バンド(9)に配置され、可撓性の固定バンド(9)には、アレイ電極(8)を皮膚と確実に接触させるように、皮膚の外側から筋肉および血管の位置を判断するためのビスコースまたは端部が互いに接続された面ファスナーが設けられる、ことを特徴とする請求項5に記載のフィードバック式スマートシリンジ。 - 第1電極(5)および第2電極(6)のうちの一つとアレイ電極(8)との間には、人体の異なる組織を走査するための100Hz~50kHzの中低周波信号をアクセスする、ことを特徴とする請求項5又は6に記載のフィードバック式スマートシリンジ。
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