專利名稱：自動(dòng)筋膜壓測(cè)量?jī)x的制作方法
自動(dòng)筋膜壓測(cè)量?jī)x本發(fā)明是一種用于測(cè)量筋膜室壓力的自動(dòng)裝置。屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品，涉 及機(jī)械自動(dòng)化及測(cè)控領(lǐng)域。隨著交通、建筑、科技的發(fā)展，人們走向更快、更高、更遠(yuǎn)，然而，各種 車禍、工傷事故、自然災(zāi)害頻頻出現(xiàn)，由于擠壓傷、四肢骨折的增加，骨科醫(yī) 生將面臨前所未有的壓力，顯然，造成這種局面的一個(gè)很重要因素是一種叫骨-筋膜室綜合征的病癥，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理，將導(dǎo)致患者肢體的喪失，甚 至危及到生命。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有專門(mén)用于測(cè)量筋膜室壓力的儀器，國(guó)內(nèi)筋膜室壓力測(cè)定一般使用Whitesides法，通過(guò)針刺裝置監(jiān)測(cè)小腿間室內(nèi)壓。利用普 通汞柱血壓表，連接三通管，三通之另二端， 一端連接普通針頭，另一端連接 注射器，內(nèi)盛生理鹽水。將汞柱血壓表與被測(cè)肢體置于同一平面。針內(nèi)充滿鹽 水，剛剛刺入脛前間室內(nèi)而不進(jìn)入肌組織中，將注射器抽20 mL空氣，推入時(shí) 將鹽水加入注入，使針頭在間隙內(nèi)通暢而不被組織所阻塞，汞柱即可顯示筋膜 間室內(nèi)壓。但手工推注時(shí)難以保持勻速，期間的壓力就會(huì)波動(dòng)，而且因人而異， 可重復(fù)性和一致性差。測(cè)壓利用普通汞柱血壓表，容易出現(xiàn)讀數(shù)偏差。另外， 由于純機(jī)械結(jié)構(gòu)和手工操作，精度較差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)壓。國(guó)際最新發(fā)展趨 勢(shì)向無(wú)創(chuàng)的間接測(cè)壓方向探索，如應(yīng)用CT、 MRI等方法觀察骨筋膜室切面的面積 來(lái)測(cè)量骨筋膜室內(nèi)壓，但因價(jià)格昂貴而不能廣泛使用。本發(fā)明針對(duì)以往測(cè)筋膜室壓力存在的問(wèn)題，專門(mén)開(kāi)發(fā)出一種用于測(cè)量筋膜 室壓力的自動(dòng)裝置，該儀器操作簡(jiǎn)便，可靠性好，測(cè)量準(zhǔn)確，是骨科醫(yī)生有力 的武器，是各種創(chuàng)傷病人的福音。本發(fā)明由以下幾部分組成①勻速推注裝置②壓力傳導(dǎo)裝置③顯示測(cè)控 部分④殼體與電源。勻速推注裝置由減速電機(jī)，絲桿，滑塊，定位槽，導(dǎo)軌， 到位開(kāi)關(guān)組成。減速電機(jī)轉(zhuǎn)速為30r/min，電壓5V，轉(zhuǎn)矩為0.35kgcm。絲桿為直徑OSmm，螺距l(xiāng)mm的短牙或梯形螺紋^滑塊螺紋與絲桿匹配，表面有導(dǎo)向 桿，工作時(shí)放入導(dǎo)軌中，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，伸出的舌片用來(lái) 推注射器，滑塊復(fù)位至終點(diǎn)時(shí)將碰擊到位開(kāi)關(guān)而停止運(yùn)動(dòng)。定位槽內(nèi)有軸承， 與絲桿連接，可以避免晃動(dòng)和減少磨損。就精度而言，釆用步進(jìn)電機(jī)能使轉(zhuǎn)速 更準(zhǔn)確，然而步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩小，體積難以控制，而影響減速電機(jī)轉(zhuǎn)速的阻力， 其在推動(dòng)注射器過(guò)程中，變化不大，所以，轉(zhuǎn)速變化仍在允許的范圍內(nèi)。壓力傳導(dǎo)裝置(圖4)由注射器，三通，輸液皮管，針頭組成，三通的一端 與注射器相連，另一端通過(guò)皮管與傳感器連接，還有一端也通過(guò)皮管與針頭相 連。此部分為一次性無(wú)菌器材，用于人體筋膜壓力的拾取同時(shí)傳導(dǎo)到壓力傳感 器。顯示測(cè)控部分包括①輸入部分②運(yùn)算及自動(dòng)控制部分③輸出部分。按鍵， 傳感器接口，到位開(kāi)關(guān)，是輸入部件，按鍵用來(lái)接受人發(fā)出的指令，傳感器接 口用來(lái)感知壓力，從而轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，釆用MPX5010壓力傳感器，到位開(kāi)關(guān)用 來(lái)獲取到位信號(hào)。運(yùn)算及自動(dòng)控制部分是其核心部件，主要負(fù)責(zé)電機(jī)運(yùn)行模式 控制，滑塊位置判斷，A/D轉(zhuǎn)換，算法，顯示控制，輸入輸出接口控制，低電 壓檢測(cè)，由單片機(jī)PIC16C711實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)通過(guò)控制電機(jī)運(yùn)行，在不同時(shí)段測(cè) 量，可以得到誤差值，從而進(jìn)行誤差校正，完成精確測(cè)量。輸出部分由蜂鳴器, LCD顯示器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)組成，蜂鳴器主要用來(lái)報(bào)警、提示，當(dāng)壓力超出指定范 圍則報(bào)警。LCD顯示器釆用1602字符型點(diǎn)陣，可以同時(shí)顯示兩排共32個(gè)字符， 用于顯示工作狀態(tài)及參數(shù)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。殼體與電源包括塑料外殼與內(nèi)部固定件，用來(lái)安放所有部件，保證其良好 的定位精度，可靠的安放位置。電源釆用4節(jié)7#電池，為電路提供6V工作電壓，通過(guò)開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉電源。根據(jù)流體力學(xué)，對(duì)于不可壓縮非粘性流體，在流體流速很低的情況下，壓 力傳導(dǎo)裝置中的三通各個(gè)端口壓力近似相等，而傳感器端由于空氣柱阻隔，為 盲端，流速為0，根據(jù)氣體特性，密閉環(huán)境下空氣任何一處壓力都是相等的，即 傳感器所得壓力值就是三通端口處壓力。測(cè)量誤差取決于測(cè)量端(帶針皮管) 液體流速、皮管材質(zhì)、長(zhǎng)度、直徑、高度等，此壓力誤差可以通過(guò)測(cè)控部分計(jì) 算出來(lái)，從而通過(guò)差值法得出實(shí)際壓力值，這就是本儀器壓力測(cè)量的理論依據(jù)。 勻速推注裝置是保證壓力平衡及低流量的部件。由于空氣柱阻隔，使液體不會(huì) 受到污染，也就保證了測(cè)量過(guò)程的無(wú)菌要求。
具體工作流程如下打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，顯示LOGO,同時(shí)自動(dòng)復(fù)位，此時(shí)進(jìn)行 電壓自檢，如電量不足則顯示"low power"，而滑塊移向最遠(yuǎn)端，觸及到位開(kāi) 關(guān)后停止，打開(kāi)倉(cāng)蓋，將抽好生理鹽水的5ml注射器，與三通連接，三通另一 端與傳感器接口連接，放好注射器，合上倉(cāng)蓋，按鍵進(jìn)入排氣狀態(tài)，電機(jī)停止 后，將針刺入筋膜室，按鍵開(kāi)始測(cè)量，顯示"start"，幾秒后顯示壓力值，如 超過(guò)設(shè)定范圍(4KPa)或有異常壓力則報(bào)警。當(dāng)連續(xù)測(cè)量12次后，自動(dòng)復(fù)位。
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作原理，公布其整體布局圖，關(guān)鍵部件 圖，原理圖，程序流程。圖l為勻速推注裝置關(guān)鍵部件絲桿與滑塊的CAD圖， 圖2為內(nèi)部整體布局圖，圖3為顯示測(cè)控部分電路原理圖，圖4為壓力傳導(dǎo)裝 置，圖5為完整的樣品圖，圖6為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖7為程序流程。


圖1中絲桿螺紋釆用了梯形螺紋，螺距l(xiāng)mm,與滑塊為間隙配合，牙頂間隙 0. lmm，公差帶7H/8e，長(zhǎng)度、直徑及結(jié)構(gòu)，圖中均明確標(biāo)注。圖2為各個(gè)部件 在殼體內(nèi)的布局圖，顯然，勻速推注裝置釆用了節(jié)約空間的回拉式推動(dòng)注射器， 而沒(méi)有釆用占空間的直推式。壓力傳感器接口與注射器位于同一側(cè)，這樣便于 連接。圖6為內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)物圖，電機(jī)與軸承由注塑件固定，其工作方式一目了然。圖4中壓力傳導(dǎo)裝置是唯一需要無(wú)菌的部件，釆用了經(jīng)過(guò)滅菌處理的醫(yī)用
輸液皮管、針頭及三通，是實(shí)現(xiàn)壓力平衡的重要部件。圖3是核心部件，具體 工作如下首先來(lái)自輸液皮管的壓力在壓力傳感器MPX5010中轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 進(jìn)入單片機(jī)U1的17腳RAO進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過(guò)算法得出用于LCD顯示的 數(shù)據(jù)，JP2用來(lái)電連接LCD模塊，由于端口不夠，釆用了四位傳輸模式，這樣只 占用了 RB1-RB7這7個(gè)端口 ，其中RB5、 RB6、 RB7電連接LCD模塊RS、 R/W、 E, 用于使能和控制模塊內(nèi)部操作，RB1-RB4電連接LCD模塊DB4-7，傳輸四位數(shù)據(jù)。 RBO是輸入端口，通過(guò)中斷方式得到按鍵指令。JP1是電連接到電機(jī)的接口，由 RA2、 RA3端口驅(qū)動(dòng)，Q2、 Q3、 Q4、 Q5通過(guò)推挽方式進(jìn)行功率放大推動(dòng)電機(jī)，實(shí) 現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。JP3電連接到位開(kāi)關(guān)，進(jìn)入RA1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸入為0時(shí)， 表明開(kāi)關(guān)閉合，電機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)數(shù)值在某一范圍時(shí)，表明電力不足，顯示"low power",并報(bào)警。RA4通過(guò)Q6放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，用于報(bào)警。單片機(jī)主頻4M,使 用4M晶振。電源為6V,由于單片機(jī)和LCD模塊需要5V，這需要LDO穩(wěn)壓，以 保證低壓差，低損耗，釆用了芯片SPA2950-5. 0。單片機(jī)的程序流程見(jiàn)圖7，芯 片釆用microchip公司的PIC16c711，編程器使用PICSTART PLUS。通過(guò)以上全 部技術(shù)資料的實(shí)施，便可完成本發(fā)明，從而制造出成品。
權(quán)利要求
1、本發(fā)明由以下幾部分組成①勻速推注裝置②壓力傳導(dǎo)裝置③顯示測(cè)控部分④殼體與電源。其特征在于通過(guò)單片機(jī)控制推挽式輸出的Q2、Q3、Q4、Q5，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)，并實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)，再通過(guò)絲桿與滑塊，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，采用回拉方式推動(dòng)注射器，注射器與三通相連接，通過(guò)低流量、勻速的將液體推向測(cè)量端(帶針皮管)，傳感器端由于空氣柱阻隔，為盲端，流速為0，采用壓力平衡方式測(cè)量，壓力傳感器獲得壓力，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)誤差校正算法由單片機(jī)處理數(shù)據(jù)并顯示，當(dāng)超過(guò)4KPa時(shí)報(bào)警。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述自動(dòng)筋膜壓測(cè)量?jī)x，其特征在于由于阻力相對(duì)恒定, 減速電機(jī)轉(zhuǎn)速也相對(duì)穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)句速推注。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述自動(dòng)筋膜壓測(cè)量?jī)x，其特征在于三通的測(cè)量端有液 體，傳感器端為空氣柱，空氣柱兩端壓力相等，這樣在低流速情況下傳感器端 口壓力與三通各個(gè)端口壓力相等，即壓力平衡測(cè)量方式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述自動(dòng)筋膜壓測(cè)量?jī)x，其特征在于在排氣終末，針頭 在體外，測(cè)得一個(gè)壓力值，此值就是測(cè)量誤差值，針頭刺入人體后測(cè)得一個(gè)壓 力值，算法中將測(cè)量誤差值去除后，再進(jìn)行計(jì)算，從而得到準(zhǔn)確的結(jié)果，即誤 差校正算法。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述自動(dòng)筋膜壓測(cè)量?jī)x，其特征在于由于空氣柱阻隔， 使液體不會(huì)受到污染，也就保證了測(cè)量過(guò)程的無(wú)菌要求。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于測(cè)量筋膜室壓力的自動(dòng)裝置。屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品，涉及機(jī)械自動(dòng)化及測(cè)控領(lǐng)域。本儀器由以下幾部分組成①勻速推注裝置②壓力傳導(dǎo)裝置③顯示測(cè)控部分④殼體與電源。在流體流速很低的情況下，壓力傳導(dǎo)裝置中的三通各個(gè)端口壓力近似相等，傳感器端空氣柱兩端壓力相等，而測(cè)量誤差取決于液體流速、皮管材質(zhì)、長(zhǎng)度、直徑、高度等，此誤差可以通過(guò)測(cè)控部分計(jì)算出來(lái)，從而通過(guò)差值法得出實(shí)際壓力值。勻速推注裝置是保證壓力平衡及低流量的部件。由于傳感器端空氣柱阻隔，使液體不會(huì)受到污染，也就保證了測(cè)量過(guò)程的無(wú)菌要求。本儀器通過(guò)單片機(jī)控制各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作，完成筋膜室壓力的準(zhǔn)確測(cè)量。本發(fā)明主要用于骨科創(chuàng)傷中的骨筋膜室綜合癥的判斷，從而作為決定是否切開(kāi)減壓的指征。
文檔編號(hào)A61B5/03GK101530322SQ20081016995
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者張文璽 申請(qǐng)人:張文璽