專利名稱：無線遙控的輸卵管通水造影儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫療診斷和治療器械。用于醫院做子宮輸卵管造影和通水，也可以用于醫院做涎腺造影，血管造影，腸道造影，輸尿管腎盂造影等小型造影，以及某些X射線下的介入治療。
背景技術：
不孕不育癥是婦科常見病，不但嚴重影響到家庭的穩定和幸福，而且也是影響社會和諧安定的重要因素之一。該類患者中約有30％以上是由輸卵管病變的原因所導致，而診斷和治療輸卵管性不孕癥常用的一般有子宮輸卵管造影、輸卵管通氣、輸卵管通液、宮腔鏡下輸卵管插管通液、腹腔鏡下輸卵管插管通液等方法。輸卵管通氣和輸卵管通液操作盲目，只能簡單判斷雙側輸卵管通和不通，不能檢查輸卵管阻塞的病因。宮腔鏡下輸卵管插管通液不能了解輸卵管傘端的病理變化。近年來，臨床上為了對于輸卵管性不孕癥的患者的病因進行客觀和全面的了解，人們常用腹腔鏡檢查和子宮輸卵管造影兩種方式對病人進行診治。腹腔鏡檢查能夠直接了解到患者的病情，但是如果患者有嚴重的盆腔粘連，則會影響評估輸卵管通暢的準確性，并增加手術的風險；另外腹腔鏡檢查畢竟是一種手術，可有一定的手術并發癥，如出血、傷口感染及損傷臟器等，并且醫療費用較高。而相比之下子宮輸卵管造影是一種簡單、可靠安全的輸卵管診斷和治療方法，子宮輸卵管造影一方面可直接反映輸卵管是否通暢，以及子宮腔及輸卵管腔內部的情況，通水造影效果比較好；另一方面由于患者無須手術治療，從而避免了手術帶來的風險以及帶給病人的巨大的痛苦。所以子宮輸卵管造影在治療輸卵管性不孕癥方面有很大的臨床應用價值。
目前，臨床上子宮輸卵管造影的主要方式仍是采用傳統的手工的輸卵管通液造影術，即由醫生使用普通的注射器以手工方式向患者的宮腔內注入一定量的液體，醫生在施行注液操作的時候，依靠自己的手感推動注射器進行通液，通過經驗來判斷阻力的大小，以及通過觀察注入液體量和回流液體量的多少等判斷輸卵管的通暢情況。該種傳統的子宮輸卵管造影是由醫務人員來進行，醫務人員為了保持子宮輸卵管內的碘油充盈及適時攝片，需要暴露在X射線下進行該項操作，從而對自己的健康有很大的損害。并且，該種造影方式下醫生的主觀性太大，醫務人員如果推注壓力過大，容易造成對患者的傷害，引起不良反應。
為了改善醫護人員長期處于X射線下工作的情況，人們想到了多種方法來解決這一問題，如醫務人員用橡皮筋扎住注射器的注射推注頭，通過橡皮筋的收縮推動注射頭進行輸液，然后離開治療室；一些造影場所，病人家屬往往被代替醫生對病人進行輸液；有的醫院采用輸液治療的注射泵代替手工推注對患者進行治療，這些方式存在不小的缺點橡皮筋扎推的方法推注力是很難控制的，當推注力小的時候，在輸卵管稍有阻力的情況下既無法加速推注的力量，且隨著注射推注液體的增多，橡皮筋回縮后的推力變小，導致對輸卵管病變的誤診，推助力大的時候，容易造成子宮、輸卵管的損傷。注射泵的輸液和輸卵管的輸液在許多方面存在不小的差異，注射泵的輸液速度和壓力參數不能根據病人情況的不同進行相應的調節，譬如，兩者在輸液時候受到的報警壓力不同，醫務人員也就無法確切得知病人在輸卵管通液造影治療時候受到的壓力情況，而這種治療往往會帶來醫療風險和醫療糾紛。
市面上的輸卵管通水造影儀，雖然有少數產品采用有線遙控，但是，采用這種方式使用不方便，儀器不能隨意移動。采用固定布線，設備重新布局就要重新布線，需要重新鉆洞穿墻，不利于醫院的整體管理和建設。市面上有少數產品采用紅外遙控的方式，但是紅外技術可視角受限，儀器不能隨意搬動，遙控器需要對準通水造影系統，不利于操作。而造影室的房間能屏蔽X射線，但是不能屏蔽諸如手機信號、無線家庭射頻信號等，基于此種情況，便進行了如下發明。
本發明采用了成熟的無線通信技術、嵌入式微處理器技術，是一種新型的無線遙控的輸卵管通水造影儀，具有極高的實用價值，醫務人員在操作室里通過遙控裝置監控通水造影裝置的通水造影推液速度、壓力大小，同時動態觀察造影劑在子宮輸卵管及盆腔內的彌漫狀況，并根據需要停止或繼續造影通液工作，同時避免了醫護人員長期受X射線輻射所造成的損害，提高了對醫患雙方的保護。本發明性能優越，能夠大大提高醫院的治療水平，適合于各級醫院，具有非常好的市場前景，能夠產生極好的社會效益和經濟效益。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺點，提供一種無線遙控的輸卵管通水造影儀器。醫務人員先通過位置傳感器確定注射器已被安放好，然后將治療室內的通水造影系統處于待命狀態。醫務人員在觀察室使用遙控器，根據不同的病人選擇不同的造影劑，通液劑量，最大通液壓力，注射速度等控制參數，啟動注射命令，機房內的輸卵管通水造影系統能自動對患者進行輸卵管通水造影，并能將注射過程中工作狀態信息發送回遙控器；醫務人員根據反饋的信息，對推注過程進行實時監控。在治療過程中，一旦出現異常情況，如壓力過高，注液速度由于機械故障無法正確輸液，注射器脫落，以及注液接近完成或已經完成等，便可以立即采取相應措施并發出報警，通知醫務人員進行處理。
本發明的技術方案按如下完成本發明由配備給醫務人員的內部集成無線通信模塊的遙控器，和內嵌具有無線通信功能模塊的輸卵管通水造影裝置組成。其中遙控器和輸卵管通水造影系統的無線通信模塊可以采用藍牙通信技術，Wi-Fi無線局域網技術，無線射頻技術，Zigbee技術，超寬帶(UWB)技術等等，只要能夠在放射科的各自封閉的觀察室和治療室兩者之間實現無線通信功能的技術均可采用。
遙控器內部集成無線通信模塊，采用的嵌入式微處理器可以是8位、16位的單片機，以及32位或者更高性能的嵌入式微處理器，該嵌入式微處理器的外圍配置顯示屏、報警裝置、控制命令鍵等電子元件和電路。
輸卵管通水造影裝置內嵌無線通信模塊，由單片機、位置傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、注射器尺寸傳感器、步進電機及其驅動系統、推注機械部分等組成。
本發明用于子宮輸卵管造影，輸卵管通水診斷，輸卵管通水治療，子宮容積測量，子宮容積擴大治療，也可以用于醫院做涎腺造影，血管造影，腸道造影，輸尿管腎盂造影等以及某些X射線下的介入治療，能有效防止X射線對醫護人員的職業輻射的損傷，能對患者進行輸卵管通水造影的診斷和治療，提高醫生對病人的確診效率，改善醫院的醫療質量并提升醫院的醫護能力。
圖1本發明的總結構圖。
圖2本發明的遙控器結構圖。
圖3本發明的通水造影裝置結構圖。
圖4本發明的機械裝置模塊結構圖。
圖5本發明的傳感器模塊結構圖。
圖6本發明的步進電機驅動模塊電路圖。
圖7本發明的無線通信模塊結構圖。
圖8本發明的遙控器的LED指示燈電路圖。
圖9本發明的遙控器的工作軟件流程圖。
圖10本發明的通水造影裝置工作的軟件流程圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發明的總結構圖。本發明分為遙控器(1)和輸卵管通水造影裝置(2)兩部分，(1)和(2)是通過無線通信技術來實現兩者之間的相互通信。遙控器作為控制器，對輸卵管通水造影裝置(2)進行控制，輸卵管通水造影裝置(2)接收遙控器(1)的命令，完成注射任務，并將工作的狀態信息定時返回給遙控器(1)。
參照圖2，本發明的遙控器結構圖。遙控器(1)由嵌入式微處理器(10)、顯示屏(4)、LED指示燈(3)、無線通信模塊(6)、控制命令按鍵(9)和遙控器的電源管理模塊(7)、USB模塊(5)和打印模塊(5)組成；遙控器的電源管理模塊(7)通過電源線直接供給(3)、(4)、(5)、(8)、(9)的電源，遙控器的無線通信模塊(6)是通過I/O口和嵌入式微處理器(10)連接，嵌入式微處理器(10)通過I/O口控制LED指示燈(3)和顯示屏(4)，控制命令按鍵(9)通過I/O直接和嵌入式微處理器(10)進行通信，USB模塊(5)通過I/O口直接和嵌入式微處理器(10)連接，然后USB模塊(5)通過USB線直接和外部設備，如電腦等連接。遙控器的核心部分是嵌入式微處理器(10)，控制命令按鍵(9)功能包括開始、暫停、繼續、結束等，醫護人員在觀察室根據不同的病人選擇不同的造影劑，通液劑量，最大通液壓力，注射速度等控制參數，啟動注射命令，通過無線通信模塊(6)發出指令給通水造影裝置(2)，完成輸液任務。遙控器實時獲取并處理通水造影系統傳回的狀態信息，在顯示屏(4)上顯示出來，同時LED指示燈(3)分別表示本儀器的工作情況，以及有無異常報警。遙控器的電源管理模塊(7)對遙控器的供電進行有效管理，如果電池電量過低，則提示醫護人員。顯示屏顯示的信息包括1.輸卵管壓力——通液時間曲線2.子宮容積壓力——通液容量曲線3.各種報警信息1)注射液體的輸液即將結束，發出提示信息；2)輸液結束，發出提示信息，停止注液；3)注射器堵塞，停止注射，發出報警信息；4)注射器松動，停止注射，發出報警信息；5)壓力分級報警一級報警提示有輕度粘連，二級報警表示壓力已達到安全臨界值；6)電機實際轉速與預先設定的轉速經自校準后仍不相符，提示機器發生故障，需要專業人員修理；7)電池電量過低，提示更換電池；8)遙控器(1)和輸卵管通水造影裝置(2)兩部分的通信連接發生異常，停止注射，發出報警信息。
一旦任務結束，打印模塊(8)可以把治療過程中的病人信息打印出來，方便醫務人員了病人的病情。同時醫務人員可以通過USB模塊(5)把病人信息上傳到個人電腦(6)，從而保存寶貴的臨床資料，方便查詢和進行臨床研究。
參照圖3，本發明的通水造影裝置結構圖，通水造影裝置(2)由推注機械模塊(11)、步進電機模塊(12)、造影裝置的電源管理模塊(13)、傳感器模塊(14)、單片機(15)和無線通信模塊(16)組成，造影裝置的電源管理模塊通過電源線為(11)、(12)、(14)、(15)供電，單片機(15)通過I/O口控制步進電機驅動模塊，單片機(15)通過I/O口與傳感器模塊(14)連接，進行數據采集，造影裝置的無線通信模塊(16)通過I/O口和單片機(15)進行通信連接，步進電機模塊(12)包括步進電機及其脈沖信號分配電路、驅動電路，推動推注機械裝置(11)進行注射。通水造影裝置(2)的無線通信模塊(16)和單片機(15)相互通信，單片機(15)接收并解析遙控器的指令，產生步進電機脈沖控制信號，經過脈沖信號分配，產生多路脈沖信號，并經過功率放大驅動步進電機完成輸液任務。與此同時，單片機(15)實時獲取傳感器模塊(14)傳回的狀態信息，并通過無線通信模塊(16)定時將該信息發送回遙控器(1)。造影裝置的電源管理模塊(13)對通水造影系統的供電進行有效管理，如果電池電量過低，則發送回遙控器(1)，提示給醫護人員。
參照圖4，本發明的機械裝置模塊結構圖。機械裝置模塊由注射器推板(17)、注射器(18)、相互配合的變速齒輪(19)、絲桿(20)組成。步進電機模塊(12)推動相互配合的變速齒輪(19)轉動，從而帶動絲桿(20)轉動，絲桿(20)的轉動帶動推板(17)進行直線運動，最終推動注射器(19)進行注射。
參照圖5，本發明的傳感器模塊結構圖，傳感器模塊由多個傳感器構成，其功能如下1)步進電機轉速傳感器(21)測量步進電機的實際轉速；2)注射器位置傳感器(22)測量注射器推注的進度；3)注射器尺寸傳感器(23)判斷注射器的型號；4)電源電壓傳感器(24)判斷電源電壓是否充足；5)壓力傳感器(25)測量輸卵管的通水造影的壓力；步進電機轉速傳感器(21)、注射器位置傳感器(21)、注射器尺寸傳感器(23)和電源電壓傳感器(24)通過信號整形濾波(26)和單片機(15)I/O口的連接，壓力傳感器(25)通過前置增益放大電路(27)、A/D采樣電路(28)和單片機(15)I/O口直接連接。步進電機轉速傳感器(21)、注射器位置傳感器(22)均由光電編碼盤及其相應電路構成，步進電機轉速傳感器(21)用來測量步進電機的轉速；注射器位置傳感器(22)測量注射器推注的進程，如注射器即將注射完畢，注射器已經注射完畢；注射器尺寸傳感器(23)用來測量注射器的直徑大小，從而判斷注射器的規格型號；電源電壓傳感器(24)用來測量電源電壓是否充足，如果不足，則提示用戶；壓力傳感器(25)用來測量輸卵管的內壓，如果出現異常情況則發出報警。
參照圖6，本發明的步進電機的驅動模塊電路圖主要由集成芯片TA組成，該芯片具有脈沖信號分配和功率放大作用。單片機(15)通過I/O引腳P1.0和TA芯片的CW/CCW連接，用來控制步進電機的正轉和反轉，同時單片機(15)通過I/O引腳P1.1和TA芯片的CK2連接，用來控制步進電機的轉速。單片機輸出的脈沖信號經過芯片TA的脈沖信號分配和功率放大后，輸出脈沖信號來驅動和控制步進電機工作。
參照圖7，本發明的無線通信模塊，由天線(30)，無線通信集成模塊(29)組成，天線(30)用來發射或者接收一定頻率的信號。無線通信集成模塊(29)產生高頻發射功率以啟動無線通信模塊并提供能量；對發射信號進行調制，用于將數據傳送給相對應的通信模塊；接收并解調來自對應的無線通信模塊的高頻信號。無線通信集成模塊(29)功能包括與通水造影裝置(2)的單片機(15)或者遙控器(1)的嵌入式微處理器(10)進行通信；控制與無線通信模塊的通信過程(主-從原則)；信號的編解碼；對一些特殊的系統，將要傳送的數據進行加密和解密，以及進行身份驗證等附加功能。
參照圖8，本發明的LED指示燈電路圖，三個指示燈D1、D2、D3分別為嵌入式微處理器(7)的三個I/O口P2.1、P2.2、P2.3直接控制，指示燈D1用來指示是否有報警信號產生，如果有報警事件發生，D1明滅閃爍，否則不亮；指示燈D2用來指示遙控器(1)和通水造影裝置(2)是否通信正常，如果保持正常通信，則一直常亮，否則熄滅；指示燈D3用來指示造影裝置(2)是否已經處于工作狀態，如果已經處于工作狀態，則保持常亮，否則熄滅。
參照圖9，本發明的遙控器的工作軟件流程圖，遙控器(1)開機后便進行系統自檢，自檢完后便進入工作模式，該工作模式可以分為正常工作、異常工作、暫停工作、結束工作四種模式。其中異常工作模式又分為注射器脫落和注射器堵塞兩種情況，當發生異常事件的時候，遙控器(1)系統自動判別出異常事件的類型，然后用戶可以采取相應的處理方式；用戶進入暫停工作的模式，可以修改參數(如壓力閾值、注射速度等等)，或者進入點進/點退的模式，實行一次小容量的注射/抽液；用戶也可以結束工作，完全退出此次任務；當其他三種模式都沒有發生的時候，系統便處于正常工作的模式，并且顯示屏(4)實時顯示各種工作曲線和其他參數，方便用戶觀察和使用。當通水造影裝置(2)注射完畢以后，遙控器(1)系統會自動給出診斷建議，以及提示是否保存和打印，并對病人的的資料進行編號方便以后查詢。
參照圖10，輸卵管通水造影裝置的軟件流程圖，通水造影裝置(2)開機后，自動進行系統自檢，然后通過無線方式接收遙控器(1)的指令，一旦接收到指令以后，便根據指令類型判斷是否是暫停工作還是正常工作模式。其中進入暫停工作模式后，通水造影裝置(2)暫停工作，等待遙控器(1)的指令；如果進入的是正常工作模式，通水造影裝置(2)正常工作，如果發生異常事件，立即進行異常工作處理，然后等待遙控器(1)傳來的指令進行下一步的工作。注射完畢后，通水造影裝置(2)結束工作。
權利要求
1.一種無線遙控的輸卵管通水造影儀，包括遙控器(1)和輸卵管通水造影裝置(2)兩部分，其特征是遙控器(1)和輸卵管通水造影裝置(2)通過無線通信技術來實現兩者之間的相互通信，遙控器作為控制器，對輸卵管通水造影裝置(2)進行控制，輸卵管通水造影裝置(2)接收遙控器(1)的命令，完成注射任務，并將工作的狀態信息定時返回給遙控器(1)；遙控器(1)由嵌入式微處理器(10)、顯示屏(4)、LED指示燈(3)、無線通信模塊(6)、控制命令按鍵(9)和遙控器的電源管理模塊(7)、USB模塊(5)和打印模塊(5)組成；遙控器的電源管理模塊(7)通過電源線直接供給(3)、(4)、(5)、(8)、(9)的電源，遙控器的無線通信模塊(6)是通過I/O口和嵌入式微處理器(10)連接，嵌入式微處理器(10)通過I/O口控制LED指示燈(3)和顯示屏(4)，控制命令按鍵(9)通過I/O直接和嵌入式微處理器(10)進行通信，USB模塊(5)通過I/O口直接和嵌入式微處理器(10)連接，然后USB模塊(5)通過USB線直接和外部設備，如電腦連接；輸卵管通水造影裝置(2)由推注機械模塊(11)、步進電機模塊(12)、造影裝置的電源管理模塊(13)、傳感器模塊(14)、單片機(15)和無線通信模塊(16)組成，造影裝置的電源管理模塊通過電源線為(11)、(12)、(14)、(15)供電，單片機(15)通過I/O口控制步進電機驅動模塊，單片機(15)通過I/O口與傳感器模塊(14)連接，進行數據采集，造影裝置的無線通信模塊(16)通過I/O口和單片機(15)進行通信連接，步進電機模塊(12)包括步進電機及其脈沖信號分配電路、驅動電路，推動推注機械裝置(11)進行注射。
2.根據權利要求1所述的無線遙控的輸卵管通水造影儀，其特征是輸卵管通水造影裝置(2)的無線通信模塊(16)和單片機(15)相互通信，單片機(15)接收并解析遙控器的指令，產生步進電機脈沖控制信號，經過脈沖信號分配，產生多路脈沖信號，并經過功率放大驅動步進電機完成輸液任務，單片機(15)實時獲取傳感器模塊(14)傳回的狀態信息，并通過無線通信模塊(16)定時將該信息發送回遙控器(1)。
3.根據權利要求1所述的無線遙控的輸卵管通水造影儀，其特征是機械裝置模塊由注射器推板(17)、注射器(18)、相互配合的變速齒輪(19)、絲桿(20)組成，步進電機模塊(12)推動相互配合的變速齒輪(19)轉動，從而帶動絲桿(20)轉動，絲桿(20)的轉動帶動推板(17)進行直線運動，最終推動注射器(19)進行注射。
4.根據權利要求1所述的無線遙控的輸卵管通水造影儀，其特征是步進電機轉速傳感器(21)、注射器位置傳感器(21)、注射器尺寸傳感器(23)和電源電壓傳感器(24)通過信號整形濾波(26)和單片機(15)I/O口的連接，壓力傳感器(25)通過前置增益放大電路(27)、A/D采樣電路(28)和單片機(15)I/O口直接連接，步進電機轉速傳感器(21)、注射器位置傳感器(22)均由光電編碼盤及其相應電路構成，步進電機轉速傳感器(21)用來測量步進電機的轉速；注射器位置傳感器(22)測量注射器推注的進程；注射器尺寸傳感器(23)用來測量注射器的直徑大小，從而判斷注射器的規格型號；電源電壓傳感器(24)用來測量電源電壓是否充足；壓力傳感器(25)用來測量輸卵管的內壓，出現異常情況則發出報警。
5.根據權利要求1所述的無線遙控的輸卵管通水造影儀，其特征是步進電機的驅動模塊由集成芯片TA組成，單片機(15)通過I/O引腳P1.0和TA芯片的CW/CCW連接，用來控制步進電機的正轉和反轉，同時單片機(15)通過I/O引腳P1.1和TA芯片的CK2連接，用來控制步進電機的轉速。
6.根據權利要求1所述的無線遙控的輸卵管通水造影儀，其特征是無線通信模塊，由天線(30)，無線通信集成模塊(29)組成，天線(30)用來發射或者接收一定頻率的信號；無線通信集成模塊(29)產生高頻發射功率以啟動無線通信模塊并提供能量；對發射信號進行調制，用于將數據傳送給相對應的通信模塊；接收并解調來自對應的無線通信模塊的高頻信號。
全文摘要
本發明為醫療診斷和治療器械。用于醫院做子宮輸卵管造影和通水，以及某些X射線下的介入治療。采用無線通信技術、嵌入式微處理器技術，是一種新型的無線遙控的輸卵管通水造影儀，具有極高的實用價值，醫務人員在操作室里通過遙控裝置監控通水造影裝置的通水造影推液速度、壓力大小，同時動態觀察造影劑在子宮輸卵管及盆腔內的彌漫狀況，并根據需要停止或繼續造影通液工作，同時避免了醫護人員長期受X射線輻射所造成的損害，提高了對醫患雙方的保護。本發明性能優越，能夠大大提高醫院的治療水平，適合于各級醫院，具有非常好的市場前景，能夠產生極好的社會效益和經濟效益。
文檔編號A61B5/103GK101085390SQ20071002620
公開日2007年12月12日 申請日期2007年1月4日 優先權日2007年1月4日
發明者袁衡新, 曾雄輝, 譚智豐, 朱國平 申請人:中山大學中山醫學院科技開發中心