一种全自动造影注射装置及方法与流程

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及全自动造影注射装置及方法。


背景技术：

2.造影剂（又称对比剂）是为增强影像观察效果而注入（或服用）到人体组织或器官的化学制品。这些制品的密度高于或低于周围组织，形成的对比用某些器械显示图像。如x线观察常用的碘制剂、硫酸钡等。
3.原有辅助医学影像造影的造影剂通常由注射头、针筒、控制系统等部分组成，将造影剂根据检测部位或检测需要完成自动注射。
4.原有辅助医学影像造影的造影剂自动注射装置需要手动吸药或只能注射单一注射液，另外，现有技术对注射速率和注射量的监测往往缺少有效的方法，但上述均会影响造影质量。


技术实现要素：

5.本发明针对上述技术问题，提供一种能够实现多种注射液混合注射和自动注射切换且注射速率与注射量可控的全自动造影注射装置及方法。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明首先提供了一种全自动造影注射装置，包括：注射容器架，用于实现多种注射液容器的安装、液体导入的固定架；控制模块，包括微处理器和蠕动电机控制器，用于执行动作和时序逻辑控制；注射模块，用于与注射目标连接并完成注射动作，包括注射针头和注射管路，注射管路一端与注射针头相连，另一端与输液管路相连，输液管路分别与多个分支管路相连，每条分支管路与一个注射液容器相连；显示模块，用于用户进行参数配置、调用工作参数，并在工作时显示当前工作状态；注射控制模块，用于将注射液按照设定的注射液种类、注射量、注射速度进行管路传输以及管路切换动作的执行。
7.进一步地，所述注射容器架能够安装n个注射液容器，n≥3。
8.进一步地，所述注射液容器为注射液容器瓶或注射液容器袋。
9.进一步地，所述注射容器架上设有注射管路固定夹，用于固定与注射液容器相连接的分支管路。
10.进一步地，所述注射控制模块包括：注射驱动单元，包括蠕动泵，蠕动泵通过蠕动泵电机控制器驱动旋转，进而完成输液管路内液体的推进动作；注射速率检测单元，包括法兰盘与速率检测传感器，法兰盘安装在蠕动泵后端，蠕动泵带动法兰盘同轴转动，法兰盘的豁口均匀分布在法兰盘的周向，当法兰盘的豁口经过
速率检测传感器时，速率检测传感器信号通过中断方式上传给控制模块，控制模块通过两次信号产生的时间进行注射速率检测换算和注射量换算；注射切换单元，安装在每个分支管路上，包括电磁铁、与电磁铁连接的滑动推杆、舱门以及舱门闭合状态检测传感器，电磁铁得电时，带动滑动推杆推出将分支管路顶至舱门处从而实现液体的截流；电磁铁失电时，带动滑动推杆退回以使分支管路和舱门分离，从而实现将液体输送至注射模块。
11.进一步地，注射速率检测换算公式为：其中，为每两个豁口间的注射液传输量，t1为第一次中断产生时间，t2为第二次中断产生时间。
12.进一步地，注射量换算公式为：其中，sum为总注射量，为法兰盘每两个豁口间的注射液传输量，为第i个探测到第i个豁口时的时间。
13.进一步地，所述注射控制模块5还包括管路气泡检测单元和管路气泡排出单元，分支管路经过气泡检测单元和气泡排出单元后依次放入注射管路固定夹中固定，管路气泡检测单元采用气泡检测传感器，气泡排出单元的结构为电磁铁往复快速振动结构。
14.本发明还提供了一种全自动造影注射方法，采用上述的装置，包括以下步骤：s1、启动注射前，把要注射的各种注射液容器放入注射容器架中，将分支管路经过气泡检测单元和气泡排出单元后依次放入注射管路固定夹中固定，再插入注射液容器中；设置注射流程，包括注射过程共分几段执行，每段的注射液种类、注射量与注射速度；s2、启动注射时，根据步骤s1设置的注射流程，首先通过舱门闭合状态传感器检测检测舱门是否闭合，如舱门闭合则进入步骤s3；否则手动闭合舱门；s3、通过管路气泡检测单元检测对应分支管路中是否有气泡并反馈给控制模块，如无气泡，管路气泡检测单元输出低于阈值的电平信号到控制模块控制程序继续，进入步骤s4；如有气泡，管路气泡检测单元输出高于阈值的电平信号到控制模块控制程序报警后退出，控制模块再启动气泡排出单元排出气泡；重复步骤s3直至对应分支管路中无气泡检出；s4、根据步骤s1设置的注射流程，按照各阶段的注射液种类、注射量与注射速度，控制模块控制相应分支管路的电磁铁失电，电磁铁处于释放位，滑动推杆退回至远离舱门的位置，相应通道的分支管路正常输液；其他分支管路的电磁铁得电，电磁铁带动滑动推杆顶出，将该分支管路顶至和舱门完全接触，从而截断该分支管路的通路；s5、重复步骤s4，分支管路依次切换与运行，直到全部注射动作完成。
15.进一步地，管路中的液体输送通过控制系统的蠕动电机控制器控制蠕动泵的转动实现。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的全自动造影注射装置，实现了全自动的造影注射，不需要手动吸药，同时实现了不同注射容器的交替注射到单一容器注射的无缝切换功能。此外，本发明的装置还实现对注射速度与注射量提供实时监控和自动检测功能，提高操作安全性。本发明的全自动造影注射方法，减少医生工作量、提高医生工作效率以及就医人数的吞吐量，不同患者间进行注射时，无需更换注射瓶，只需选择对应的输液管路即可。另外上述过程均可在系统中查询到注射记录，保证医生与患者的用药安全。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的全自动造影注射装置的结构示意图。
18.图2为本发明实施例提供的全自动造影注射装置的立体图。
19.附图标记说明：1、注射容器架，2、控制模块，3、注射管路，4、显示模块，5、注射控制模块，6、注射液容器，7、蠕动泵，8、输液管路，9、注射管路固定夹，10、分支管路，11、注射针头，12、管路气泡检测单元，13、管路气泡排出单元，14、电磁铁，15、滑动推杆，16、舱门，17、舱门闭合状态检测传感器，18、法兰盘，19、速率检测传感器。
具体实施方式
20.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细介绍。
21.如图1和图2所示，本发明提供的全自动造影注射装置，包括注射容器架1、控制模块2、注射模块、显示模块4和注射控制模块5，其中：注射容器架1，用于实现多种注射液容器6的安装、液体导入的固定架；具体地，所述注射液容器6为注射液容器瓶或注射液容器袋。所述注射容器架1能够安装n个注射液容器6，n≥3。在本实施例中，注射液容器设置为3个，采用注射液容器瓶。
22.控制模块2，包括微处理器和蠕动电机控制器，用于执行动作和时序逻辑控制；注射模块，用于与注射目标连接并完成注射动作，包括注射针头11和注射管路3，注射管路3一端与注射针头11相连，另一端与输液管路8相连，输液管路8分别与多个分支管路10相连，每条分支管路10与一个注射液容器6相连；优选地实施方式中，所述注射容器架1上设有注射管路固定夹9，用于固定与注射液容器6相连接的分支管路10。
23.显示模块4，用于用户进行参数配置、调用工作参数，并在工作时显示当前工作状态；注射控制模块5，用于将注射液按照设定的注射液种类、注射量、注射速度进行管路传输以及管路切换动作的执行。
24.具体地，所述注射控制模块5包括注射驱动单元、注射速率检测单元、注射切换单元、管路气泡检测单元12和管路气泡排出单元13。
25.注射驱动单元，包括蠕动泵7，蠕动泵7通过蠕动泵电机控制器驱动旋转，进而完成输液管路内液体的推进动作；注射速率检测单元，包括法兰盘18与速率检测传感器19，法兰盘18安装在蠕动泵7
后端，蠕动泵7带动法兰盘18同轴转动，法兰盘18的豁口均匀分布在法兰盘18的周向，当法兰盘18的豁口经过速率检测传感器19时，速率检测传感器19信号通过中断方式上传给控制模块2，控制模块2通过两次信号产生的时间进行注射速率检测换算和注射量换算；注射速率检测换算公式为：如第一次中断产生时间为t1(s),第二次中断产生时间为t2(s)，由于定长管路的液体传输量是一定的，假设每两个豁口间的注射液传输量是(ml)，(i为1代表第一次中断和第二次中断间输送的注射液)则注射速率为：其中，为每两个豁口间的注射液传输量，t1为第一次中断产生时间，t2为第二次中断产生时间。
26.由于两次信号产生时，传输的液体数量是固定的，因此也可以计算出当前完成的注射量，注射量换算公式为：其中，sum为总注射量，为法兰盘每两个豁口间的注射液传输量，为第i个探测到第i个豁口时的时间。
27.注射切换单元，安装在每个分支管路10上，包括电磁铁14、与电磁铁14连接的滑动推杆15、舱门16以及舱门闭合状态检测传感器17，电磁铁14得电时，带动滑动推杆15推出将分支管路顶至舱门16处从而实现液体的截流；电磁铁14失电时，带动滑动推杆15退回以使分支管路和舱门16完全分离以免造成输液不畅，从而实现将液体输送至注射模块。
28.管路气泡检测单元12采用气泡检测传感器，气泡排出单元的结构为电磁铁往复快速振动结构，气泡排出功能原理为电磁铁快速敲击输液管路，让管路中的气泡因快速震动而被弹破。舱门打开时，分支管路10一端经过气泡检测单元12和气泡排出单元13后依次放入注射管路固定夹9中固定，并插入注射液容器中；另一端连接通过输液管路引出至注射模块。
29.本发明还提供了一种全自动造影注射方法，采用上述的装置，包括以下步骤：s1、启动注射前，用户把要注射的各种注射液容器6放入注射容器架1中，装好注射模块（包括注射针头与注射管路），将分支管路10经过气泡检测单元12和气泡排出单元13后依次放入注射管路固定夹9中固定，再插入注射液容器6中；用户按照注射部位或注射目的设置注射流程，包括注射过程共分几段执行，每段的注射液种类、注射量与注射速度，该参数可作为模板保存在控制模块中，供用户进行后续快速调用；s2、启动注射时，根据步骤s1设置的注射流程，注射控制模块5首先通过舱门闭合状态传感器17检测检测舱门16是否闭合，以便于后续管路切换功能可正确实现，如舱门闭合则进入步骤s3；否则手动闭合舱门16；s3、通过管路气泡检测单元12检测对应分支管路10中是否有气泡并反馈给控制模块2，如无气泡，管路气泡检测单元12输出低于阈值的电平信号到控制模块2控制程序继续，进入步骤s4；如有气泡，管路气泡检测单元12输出高于阈值的电平信号到控制模块2控制程
序报警后退出，控制模块2再启动气泡排出单元13排出气泡；重复步骤s3直至对应分支管路10中无气泡检出；s4、根据步骤s1设置的注射流程，按照各阶段的注射液种类、注射量与注射速度，控制模块2控制相应分支管路10的电磁铁14失电，电磁铁14处于释放位，滑动推杆15退回至远离舱门16的位置，相应通道的分支管路10正常输液；其他分支管路的电磁铁14得电，电磁铁14带动滑动推杆15顶出，将该分支管路顶至和舱门16完全接触，从而截断该分支管路的通路。
30.例如，第一阶段用户设置为注射溶液一，注射量20ml；第二阶段设置为溶液三，注射量10ml、注射速度3ml/s。则控制模块控制分支管路一的电磁铁失电，电磁铁在释放位，分支管路一的管路正常输液。分支管路二与分支管路三的电磁铁得电，电磁铁带动滑动推杆顶出，将分支管路二与分支管路三顶至和舱门完全接触，从而截断分支管路二与三的通路。
31.控制系统控制蠕动泵转动实现注射液输送，输液过程中，蠕动泵7转动注射速率检测模块8中的法兰盘18转动，当法兰盘18的豁口(均匀分布)经过速率检测传感器19时，传感器信号通过中断方式上传给控制模块，控制单元通过两次信号产生的时间进行注射速率检测换算，同时，由于两次信号产生时，传输的液体数量是固定的，因此也可以计算出当前完成的注射量。注射模块实现最终的注射动作。
32.当完成注射溶液一的注射剂量后，控制模块控制分支管路三的电磁铁失电，电磁铁在释放位，分支管路三正常输液。分支管路二与一的电磁铁得电，电磁铁带动滑动推杆顶出，将分支管路一和分支管路二顶至和舱门完全接触，从而截断分支管路二与分支管路一的通路。
33.s5、重复步骤s4，分支管路10依次切换与运行，直到全部注射动作完成。
34.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。