专利名称：超声定位穿刺置管仪的制作方法
一种超声定位穿刺置管仪。
本发明涉及利用超声多普勒效应作脉管定位的穿刺置管装置，它包括超声定位探测系统，驱动控制系统，机械穿刺系统及特殊穿刺针体。可实现穿刺针起始定向弹射，自动进、停、退针、是医用穿刺置管仪器。
目前临床上应用的置管技术基本上采用手动操作。对休克，特别是失血性休克的抢救工作，首要措施是解决有效循环血量不足的问题。现行的措施1，穿抗休克裤以减少灌注组织的血容量来维持患者的生命。但抗休克裤携带不便，穿着麻烦、费时，仅是抗休克的临时辅助手段，不能代替液体复苏。2，作静脉切开置管或锁骨下静脉穿刺置管进行输液扩充血容量。但静脉切开置管技术难度较高，操作时间长。
而且，由于施行切开术须游离并结扎血管，再缝合皮肤及皮下组织等，易造成感染并破坏了血管。锁骨下静脉穿刺置管，要求操作技术更高，易引起气胸、血胸、臂丛损伤等重大并发症，在老年肥胖及异常解剖病例则更易发生。因此，现行的置管技术对技术条件及环境要求较高，尤其在有大批伤员的施工现场、野外、战地等特殊环境下，现有技术受到很大限制。
在GB1507329专利文献中公开一种多普勒超声定位脉管穿刺装置，目的在于应用超声定位技术，配合手动穿刺操作，对患者进行置管。它是由超声探测构件、普通针头和送针装置所构成。其不足之处是在施行穿刺进、停、退针过程中，无机电自动控制功能，均任操作者主观感觉及经验，针尖在血管内的适中位置不易判断。同时，手动穿刺进针无法感知针尖是否抵达血管，往往由于血管上下壁的贯通反弹作用而穿透血管，造成血管损伤及其它并发症。
本发明的任务在于针对上述现有技术所存在的不足之处，公开一种新型置管装置，即超声定位穿刺置管仪。该装置采用超声定位技术，在控制系统配合下，可实现机械穿刺，自动进、停、退针。用声、光同步来准确判断定位目标及显示穿刺成功，同时发出停针信号实现自动停针，从而达到迅速置管的目的。它适用各种医疗环境，初级卫生人员稍经训练即可操作，减少了血管损伤及手术感染的机会，避免了血脉气胸等重大并发症的发生。
本发明的目的可以通过以下措施实现探测系统是测定脉管穿刺目标的。利用多普勒效应，由高频振荡器激励一个换能晶体向组织深部发射超声波束。该波束穿过血时，受流动的血流及或运动的血管壁调制发出反射波，被另接收换能器接收，经高放、检波，功率放大后转化为音响讯号及电平显示信号。根据声、光信号可准确判断血管的穿刺目标，通过限位开关驱动弹机构使穿刺针体有一个初始弹射，瞬间刺入肌肤的动作，随之通过驱动开关启动驱动控制系统进行自动进针。驱动控制系统是控制电路及微电机组成，该电机启动即带动机械穿刺系统完成自动进或退针的功能。所说机械穿刺系统主要由起始弹射机构和传动体组成，该传动体通过连接部件带动特殊穿刺针进行穿刺进针时，同时可产生负压并通过软管与穿刺针相连。所说特殊穿刺针是由针管和针芯套用的组合结构。针管和针芯又是相互绝缘的两个电极，它们分别与自动停针控制电路相应电极相接。利用了血液的导电性质，在控制电路作用下，完成自动停针功能。
本发明还可通过以下措施加以实现上述的传动体包括可以在外导套内滑动的筒形滑套。该滑套上侧壁可设开口槽或为封闭形，其下侧壁前端设有起弹射定向作用的导向键，它与外导套内的导向槽配合。在所说的滑套下侧外壁还设有限位槽，在限位控制板上的限位销轴控制下完成穿刺针的不同射程的起始弹射动作。在所说的滑套中心有传动丝杠轴，该轴可根据滑套不同的结构，选择不同螺距(疏和密)的双螺距丝杠或一种螺距的单螺距丝杠轴。所说传动丝杠轴与套内连接件直接以螺纹相连，再通过套内连接件间接与套外连接件相连。该套外连接件是滑套外部夹持穿刺针的部件。在传动丝杠轴后端可拆式与电机变速器相连，启动电机即带动传动丝杠轴转动螺纹驱使套内连接件前进，由它牵动套外连接件携带穿刺针，实现自动穿刺进针或退针。为了在穿刺进针同时形成负压，根据滑套不同结构及相应的不同传动丝杠轴(双螺距或单螺距)，可用不同方式形成负压。如用封闭形滑套，相应采用单螺距传动丝杠轴，此种结构直接由套内连接件与滑套的后端轴承盖之间形成负压腔。在传动丝杠轴转动带着内套连接件前进是即形成负压(真空)。如用带有开口槽形滑套，相应采用双螺距传动丝杠轴，其前段疏螺距丝杠直接带动套内连接件完成穿刺进针动作，而后段密螺距丝杠配有专用真空丝母与滑套的后端轴承盖之间形成负压腔。在传动丝杠轴转动时，套内连接件与真空丝母同时沿丝杠轴前进，前者完成穿刺进针而后者即形成负压。
为了实现穿刺针的起始弹射动作，所说的弹射机构是借助于弹性元件完成的，该弹性元件可用弹簧充任，弹簧是装在滑套外径与外导套内径之间。前端顶压在滑套外壁凸台的断面，后端受外导套的后端盖制约。当滑套后拉，弹性元件被压缩，即形成弹射态势。利用滑套下侧外壁不同间距的限位槽，限位销轴以限位开关调节其射程，现实起始弹射的作动。随即启动电机实现自动穿刺进针，以后的工作过程即如上述。
本发明曾选用2条家兔23条狗先后进行146次穿刺置管试验，置管后未发生大的血肿和其开发症。狗的血压降至30mmHg时仍能准确定位穿刺和置管，其穿刺、置管成功率达80%以上，而且，每次穿刺置管历时约2-3分钟完成操作，最快仅1分16秒。本发明具备穿刺初始弹射、自动进针一次成功，不须往复穿刺操作，减少组织损伤及患者痛苦。且操作简单、携带方便，使用条件要求不高，一般初级卫生人员稍经训练即能胜任工作。适用城乡一般医疗单位，特别对施工现场、野外作业，战地环境下，抢救失血休克等危急病例提供方便，在有大批休克伤员情况下，更能挥其优越性。本装置还可用于锁骨下动、静脉穿刺置管，股动、静脉穿刺置管，颈动脉、肱动脉、
动脉、胫后动脉的穿刺置管，适用范围较广。
本发明附图面说明如下
图1.为本发明总框图。
图2.为收、发、波束、血管及穿刺针之间的相对位置示意图。
图3.为机械穿刺和弹射系统总体示意图。
图4.为双螺距传动丝杠轴。
图5.为外导套立体示意图。
图6.为带开口槽滑套图。
图7是套内连接部件、真空丝母与套外连接件的另件图。
图8.为不同形式探测压肤器件示意图。
图9.为滑套42与其后端轴承盖48相对关系示意图，49为(负压)导气孔。
图10为图3的不同机壳结构的选择方案图。
本发明下面将结合附图对实施例作进一步描述图1是本发明总框图，其中1是探测系统，2是驱动控制系统，3是机械穿刺系统，4是特殊穿刺针体，70是穿刺目标的肌肤血管(示意)。图2是超声收发波束与血管70，穿刺针4之间相对位置示意图。首先由高频振荡器7产生一个超声振荡与发射晶体(换能器)8(E)的固有频率相谐拍，从而激励换能晶体8(E)向穿刺目标的组织深部70发射超声波束。该波束受血管中流动的血液所调制进行反射，反射波被接受晶体9(S)所接收。再经高频放大10，由检波器11分离出血流调制的音频讯号。经功率放大12后即转化为音响13及电平指示14。电平显示14即是图3中的一排发光二极管34，根据血流音频响度或和电平显示，可准确判断穿刺目标。在穿刺进针之前，先通过限位开关驱使弹性机构3进行起始弹射，使穿刺针4瞬间刺入肌肤70中。随之按下驱动开关15，即通过驱动控制电路17启动微电机18并带动传动体22。该传动体22又牵动穿刺针体4在起始射程的弹射基础上，继续自动地向组织70深部进针。当穿刺针4刺入血管70对血液在负压作用下，通过穿刺针尖部侧壁内的导液孔5进入针管和针芯，由于血液是良导体，使原由绝缘层隔开的针管和针芯两电极瞬间短路。同时外部自动停针装置16形成闭合回路，并发出自动停针讯号，又通过驱动控制电路17的继电器切断电机18的驱动电源，实现自动停针功能。退针只通过换向开关使电机18反向运转即可实现自动退针。在穿刺进针或退针过程中，为安全起见，可设有进针极限19和退针极限20，防止在穿刺操作中，万一未刺中血管，达到进针极限19时，仍可自动切断电机18的驱动电源完成自动停针。退针极限20具备同样功能，仅是控制退针位置，达到设定位置即行停止退针。
图3至图7是图1中机械穿刺系统3的总体图及有关部件的分解图。图7中的A与疏螺距丝杠轴连接，44是套内连接件，45为固定针体的套外连接件;B是真空丝母47，与螺距丝杠轴的另一端为螺纹连结。图3中在压肤器6前端装换能器37与插销电极40连接，该插销电极40在机壳30内部与探测开关35相连。按下探测开关35，图1中的超声探测系统1即开始工作，在瞄准穿刺目标时，除发出较大音响讯号外，还设电平指示，它是由一排发光二极管34发出光信号。据声、光讯号准确判断穿刺目标。随即板动限位开关62借杠杆作用迫使限位销轴63脱离滑套42下侧外壁的限位槽52，瞬间被压缩的弹性元件24释放能量。该弹性元件24后端受外导套23的后端盖56强制，前端顶推滑套42的外壁圆锥形凸台51的断面，迫使滑套42携带穿刺针4向前弹射，将穿刺针4沿着压肤器6上锥形导针槽36迅急刺入肌肤。紧接着按下驱动开关15，驱动控制电路17即启动电机18的驱动电源，随之电机启动。该电机通过变速器26带动滑套42中心的传动丝杠轴43转动。该丝杠轴43后端可拆式与电机变速器26连接，前端与滑套42的前端轴承46配合，并可伸出滑套42外面既可在前端轴承46中转动，又受前端轴承46径向定位，防止产生摇摆。该传动丝杠轴43转动时，其前段疏螺距丝杠带动图7A中的套内连接件44前进。该套内连接件44可直接(或间接)带动套外连接件45前进。所说套外连接件45可作成活动尖头，是夹持穿刺针4的夹具。所以，随传动丝杆轴43转动，即实现自动穿刺进针。随着穿刺进针同时，传动丝杆轴43后段密螺距丝杆又带动图7B中带方形导轨50的真空丝母47前进，它与滑套42的后端轴承盖48之间即形成负压腔。所形成的负压，由后端轴承盖48上的负压导气孔49(如图9所示)通过透明软管27与穿刺针4相通。当穿刺针4刺入血管时，血液在负压作用下，由穿刺针4的前端导液孔5进入针管和针芯，使针管和针芯两电极短路，外部自动停针电路形成闭合回路，停针信号灯33发出自动停针信号，同时切断驱动电源实行自动停针的功能。
图5中的外导套23为上侧开有半圆柱缺口61的筒状。其下侧“八”字形滑腿60是卡入控制板上弓形滑槽中(图中未标)，中部径向的倒“V”形槽59被止推钢球64轴向固定。该止推钢球64受下面弹簧作用，在维修或消毒时，可将外导套23连同弹射及传动机构共同抽出机壳。抽出外导套23时，稍用力外拉(或推)，强迫止推钢球64压缩弹簧，即可沿着控制板上的弓形滑槽拉出。图5中的导向槽58是与图6中的滑套42下侧的导向键55相配合，起初始弹射定向作用。图3中的限位销轴63是通过外导套23中的销轴孔57与图6中的滑套42下侧的限位槽52相配合，是初始弹射的控制部件。图6中滑套42上侧带有开口槽54，是图7中传动部件A的滑道。为防止真空丝母47在滑套内转动，在滑套42内壁设有方形导孔53，可使真空丝母47的两根方形导轨50在该方形导孔53中前后滑动而不能转动。
图8是设定穿刺针4倾斜或垂直进针的两种探测压肤器6实施例，用前端的调位螺钉39将两块换能器37固定。穿刺针4从导针槽36中前进穿刺。将压肤器6装配在机械穿刺器上时，其上的支持孔38与图5外导套23前端的小筒(未标号)配合，由紧固螺钉41加以固定，插销电极40自然接通探测系统。
图10与图3基本结构相同，区别仅在于图3是配有代手柄的枪形机壳30，可将探测电路全部元件装入手柄壳内，通过电源插座31与电源连接。而图10为直柄形机壳，探测系统及控制电路元件另行装配，通过电揽28传输信息。致于配斜式或直式压肤器6，视需要均可任选。
图7是套内连接部件，其中图7A是与疏螺距丝杠轴配合的连接件的投影示意图;图7B是真空丝母，是与密螺纹连接的投影部件图。图8是不同形式探测压肤器件，其中图8A为倾斜式压肤器投影示意图，图8B为垂直式压肤器投影示意图。
权利要求
1.一种超声定位穿刺置管仪，有探测系统1，它由高频振温器7激励换能器8发射超声波束，由接收换能器9接收已受血流调制的反射波束，经高放10，检波11，功率放大12转化为能准确判断定位目标的音响讯号13及电平显示信号14；还有驱动控制系统2，主要有进、退针的驱动开关15，自动停针装置16，驱动控制电路17及微电机18，其特征在于还有机械穿刺系统3和配有带电极的穿刺针体4，所说机械穿刺系统3包括使穿刺针起始弹射机构21和进针穿刺的传动体22。
2.如权利要求1所述超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说传动体22包括可在外导套23内滑动的滑套42，该滑套中心有传动丝杠轴43，与传动丝杠轴43直接相连的是套内连接件44、间接相连的是套外连接件45，还有与传动丝杠轴43相连的有电机变速器26及真空丝母47。
3.如权利要求1或2所述超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说弹射机构21包括滑套42外壁的凸台51，处于滑套42外径及外导套23内径之间的弹性元件24，外导套23的后端盖56，滑套42下侧外壁的限位槽52及限位控制板25上的限位销轴63。
4.如权利要求1或2所述超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说的传动体22中的传动丝杠轴43可以是螺距疏密的双螺距丝杠轴或单螺距丝杠轴。
5.如权利要求3所述超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说的传动体22中的传动丝杠轴43可以是螺距疏密的双螺距丝杠轴。或单螺距丝杠轴。
6.如权利要求1或2或5所述的超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说的滑套42上侧壁有开口槽54，或为封闭形，该滑套42下侧壁前端设有起弹射定向作用的导向键55。
7.如权利要求3所述的超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说的滑套42上侧壁有开口槽54，或为封闭形，该滑套42下侧壁前端设有起弹射定向作用的导向键55。
8.如权利要求4所述的超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说的滑套42上侧壁有开口槽54，或为封闭形，该滑套42下侧壁前端设有起弹射定向作用的导向键55。
9.如权利要求1或2所述的超声定位穿刺置管仪，其特征在于所说的滑套42内与传动丝杠轴43直接相连的套内连结件44或真空丝母47与滑套42的后端轴承48之间为负压腔。
全文摘要
本发明是利用超声多普勒效应脉管定位穿刺置管装置。它出超声定位控测系统、驱动控制系统，机械穿刺系统及特殊穿刺针体组成。无论有无休克的情况都可对血管实现准确定位，起始弹射，自动进针、停针或退针并置管。适用城乡一般医疗单位，特别对施工现场、野外作业及战地环境，抢救失血性休克等危急病例提供方便。
文档编号A61B17/34GK1036324SQ88101958
公开日1989年10月18日 申请日期1988年4月7日 优先权日1988年4月7日
发明者高积庆, 褚有恒, 阚德庆, 朱玉国, 张平, 吴月华, 朱谊诚, 蒋克芳, 余普庆, 刘广金, 李忠贞, 刘志斌 申请人:中国科学技术大学, 巢湖市人民医院