專利名稱：氣動醫(yī)療設(shè)施中管路開放性監(jiān)測的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如通常用于輔助外科手術(shù)的氣動壓脈器，以及通常用于防止患者深部靜脈血栓和治療淋巴結(jié)腫大的氣動壓肢器等醫(yī)療設(shè)備。具體地，本發(fā)明涉及一種氣動醫(yī)療設(shè)備，具有一個套在患者體外的充氣套筒或器械和一個用管路連接到該充氣套筒或器械的儀器，以控制該套筒或器械中的氣壓，以向充氣套筒或器械下的體部連續(xù)或間歇地施加恒壓或所要求的壓力波形。
許多醫(yī)療設(shè)施具有一個套在患者體外的充氣部件和一個用管路連接到該充氣部件的儀器部件，以控制該充氣部件的氣壓，以向充氣部件下的體部連續(xù)或間歇地施加恒壓或所要求的壓力波形。兩種常用的設(shè)備是外科的氣動壓脈器，以及防止患者深部靜脈血栓和治療淋巴結(jié)腫大的氣動壓肢器。
在典型的氣動壓脈器中，一個充氣套筒套在肢體上所要求的部位，并由一根軟氣流管路按氣動方式連接到壓力控制器上，控制器在足以完成套筒位置遠(yuǎn)端外科手術(shù)的時間內(nèi)，保持套筒內(nèi)的壓力高于止住套筒遠(yuǎn)端肢體動脈血流所要求的最低壓力。在先技術(shù)闡述了許多這類氣動壓脈技術(shù)，例如，麥克依文(McEwen)的美國專利No.4,469,009、4,479,494和5,439,477以及麥克依文(McEwen)和詹姆遜(Jameson)1994年8月26日申請的美國專利申請08/297,256。
在典型的用于防止深部靜脈血栓和治療淋巴結(jié)腫大的壓肢器中，一個充氣器械附著在肢體上，并由一根軟氣管路通氣連接到壓力控制器上，控制器控制該器械中的氣動壓力以周期性地為器械充氣，從而周期性地壓迫下面的肢體，并增加肢體近端靜脈血流。這種壓肢器的例子有泰勞(Taylor)等的美國專利3,892,229和哈斯蒂(Hasty)的美國專利4,013,069。另一個例子是麥克依文和詹姆遜1996年4月29日申請的美國專利申請08/639,782。
有關(guān)使用脈壓器和壓肢器的一個共同問題涉及建立壓力控制器與氣動套筒與器械間氣動通路的軟氣動管路。壓力控制器的位置常常遠(yuǎn)離患者，需要使用長而很軟的管路輾轉(zhuǎn)于醫(yī)務(wù)人員及其它設(shè)備之間抵達(dá)患者。典型地采用供氣接頭把軟管與壓力控制器、及套筒或器械連接或分開。在壓脈器和壓肢器的使用過程中，管路包括關(guān)聯(lián)的接頭的開放性，或管路產(chǎn)生的氣流障礙程度，可發(fā)生變化并嚴(yán)重地防礙這種系統(tǒng)的功能。例如，使用前和使用中管路可能打結(jié)并且部分或完全地阻塞，從而限制了氣流或完全阻隔壓力控制器與套筒或器械間的聯(lián)系，從而防礙了在套筒或器械中產(chǎn)生所要求的壓力。還有，由于故障或操作員失誤，管路可能從壓力控制器或者從套管或器械上脫離，同樣有礙于地套筒或器械中產(chǎn)生所要求的壓力。
伯明翰(Birmingham)等在美國專利4,520,819中闡述了一種壓脈器系統(tǒng)，具有檢測某種類型管路阻塞的差壓式阻塞檢測器，但是該發(fā)明限于壓力控制器與套筒間的兩個氣動管路的壓脈器，同時該發(fā)明還有其它局限性。
本發(fā)明采用聲反射測量術(shù)原理在氣路中導(dǎo)入一個短脈寬氣壓脈沖，然后分析脈沖通過氣路在氣路截面上發(fā)生變化時的氣壓脈沖產(chǎn)生的變化，通過比較引入的脈沖幅度和氣路反射的脈沖幅度可得到有關(guān)截面和長度的特性。如此可以得到有關(guān)截面和長度的特性，是因為氣路全程上具體位置截面積的任何變化都與該位置反射的聲脈沖幅度成比例，并且可以分析檢測到反射脈沖時的時間延遲以確定氣路全程上的具體位置。關(guān)于聲反射測量術(shù)原理的更詳細(xì)說明含于弗徠德堡(Fredberg)的美國專利4,326,416。
在先技術(shù)中闡述了各種利用聲反射測量術(shù)，從口腔處測量，以確定氣管之類的活體通道的物理特性。例如美國專利4,326,416及授與弗徠德堡的復(fù)審證書B14,326,416。在先技術(shù)中闡述了一些其它技術(shù)，在鼻腔中利用聲反射測量術(shù)和波管旨在確定鼻胭腔的形狀。例如，授與杰克遜(Jackson)等的美國專利5,316,002。在沃狄卡(wodicka)的美國專利5,445,114闡述了一種技術(shù)利用聲反射測量術(shù)在體內(nèi)對可動管即導(dǎo)管引導(dǎo)安裝、定位并保證其開放性。在先技術(shù)沒有講述用于檢測氣動醫(yī)療設(shè)施的壓力控制器與充氣套筒之間通氣聯(lián)接的管路和相關(guān)接頭的部分阻塞、完全阻塞或分離的技術(shù)及裝置，此類醫(yī)療設(shè)施的充氣套筒套在活體的固定位置周期性受壓或在一定時間上受壓以達(dá)到治療目的。
本發(fā)明提供監(jiān)測氣動醫(yī)療設(shè)施管路的開放性的設(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明包含用于檢測和定位氣動壓脈器及氣動壓肢器之類的氣動醫(yī)療設(shè)施的壓力控制器，與充氣套筒之間通氣聯(lián)接的管路和相關(guān)接頭的部分阻塞、完全阻塞或分離的裝置。在本發(fā)明中，氣動連通于醫(yī)療設(shè)備的壓力控制器和套筒或器械之間的管路中與部分阻塞或完全阻塞相關(guān)的截面積變化，可以通過分析由這些部分或完全阻塞產(chǎn)生的聲反射變化進(jìn)行檢測和定位。類似地，與套筒或器械和管路脫離相關(guān)的開放性變化、與管路和壓力控制器脫離相關(guān)的開放性變化，可以通過分析壓力脈沖產(chǎn)生的聲反射變化確定。
本發(fā)明用于醫(yī)療裝置，具有套在肢體表面的充氣器械，用于充氣后向該器械下的肢體施壓；建立充氣器械和壓力控制裝置間氣流通路的管路；和以受控制的壓力為筒管路提供氣體的壓力控制裝置，其中壓力控制裝置包含脈沖發(fā)生裝置，用于通過在確定的時間間隔，并在檢測位置產(chǎn)生氣體壓力變化，產(chǎn)生檢測位置的氣流脈沖；以及，管路開放性監(jiān)測裝置，用于檢測檢測位置的氣流壓力變化，并在一定時間間隔后檢出的氣流壓力變化超出某參考值時產(chǎn)生管路阻塞信號。該參考值可以是確定時間間隔內(nèi)檢出的最大氣流壓力變化的預(yù)定分?jǐn)?shù)。
最好，本發(fā)明的管路開放性監(jiān)測裝置產(chǎn)生一個計時信號，指示從發(fā)生最大氣流壓力變化到管路障礙信號起始處所經(jīng)歷的時間，并根據(jù)計時信號指示的時間估計管路阻塞的位置。


圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例用于氣動壓脈器的方框圖，具有連接充氣壓脈套管和控制儀器的氣動管路；圖2為描述圖1所示設(shè)備檢測阻塞時進(jìn)行的操作程序流程圖；圖3a、3b、3c為圖1所示設(shè)備記錄的信號的曲線表示；圖4為本發(fā)明用于氣動壓脈器的優(yōu)選實施例的方框圖，具有兩根連接充氣壓脈套筒和控制儀器的管路；圖5為用于氣動壓脈器和氣動壓肢器之類的氣動醫(yī)療設(shè)備的本發(fā)明優(yōu)選實施例的更普遍性的方框圖。
所講述的實施例并非要窮盡本發(fā)明或把本發(fā)明限制于這里公開的準(zhǔn)確形式。實施例的選擇和闡述旨在說明本發(fā)明的原理及應(yīng)用和實際用途，使其它本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明。
所述優(yōu)選實施例主要涉及監(jiān)測醫(yī)療設(shè)施上連接充氣套筒或器械和氣流控制器的通氣管路的開放性。通氣管路的開放性利用聲反射測量術(shù)原理監(jiān)測，以檢測和定位管路中出現(xiàn)的阻塞。但是，顯然，此處所述設(shè)備和方法也可以用于更充分地確定氣動系統(tǒng)有關(guān)長度和截面積的特性，例如，用于識別連接到裝置的氣動附件。
為使讀者更了解本發(fā)明原理和弄懂本發(fā)明的實際應(yīng)用，以下所述體現(xiàn)于麥克依文的美國專利4,469,009、4,479,494、和5,493,477及麥克依文和詹姆遜1994年8月26日申請的美國專利申請08/297,256所述的氣動壓脈器，所有這些在這里都是參考引用。本發(fā)明還可以實現(xiàn)于壓肢器，如麥克依文和詹姆遜1996年4月29日申請的待批美國專利申請08/639,782所述的壓肢器，此處引用作為參考。
圖1所示的氣動壓肢器由儀器102和施壓套筒104組成，后者可由儀器102充氣對患者肢體施壓。儀器102示于方框圖中并在下文講述。
套筒104通過管路106(內(nèi)徑1/8英寸軟塑料管)按氣動方式連接到岐管108。岐管108氣動方式連接管路106、閥110(俄亥俄州辛辛那提市克立巴德實驗室儀器公司產(chǎn)EVO-3-6V型)、閥112和傳感器114(摩托羅拉半導(dǎo)體公司產(chǎn)MPX 5100型)。岐管108構(gòu)造得使傳感器114、閥110和112彼此間距離最小。閥112是止回閥，在岐管108內(nèi)壓力大于管路116內(nèi)壓力時阻止氣流從岐管108流向管路116。
閥110響應(yīng)微處理器118發(fā)出的控制信號，并受閥驅(qū)動器120的控制，按氣動方式連接岐管108和大氣，使套筒104中的壓力能夠釋放。
氣泵122由管路116按氣動方式連接到閥112。氣泵122響應(yīng)微處理器118產(chǎn)生的并經(jīng)泵驅(qū)動器124傳遞的控制信號動作，為套筒104加壓。
壓力傳感器114產(chǎn)生指示套筒104內(nèi)氣壓的套筒壓力信號，然后把套筒壓力信號傳遞到微處理器118的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)輸入端，數(shù)字化套筒壓力信號。微處理器118結(jié)合下文所述的套筒充氣信號、套筒放氣信號、和套筒壓力參考信號，通過產(chǎn)生啟動泵122和閥110的信號，把套筒104內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)在由套筒壓力信號代表的參考壓力附近。
壓力傳感器114產(chǎn)生的套筒壓力信號還經(jīng)過高通濾波器128聯(lián)接到放大器126。在本發(fā)明該應(yīng)用中，高通濾波器128為通頻帶50赫芝的簡單阻容濾波器。壓力傳感器114產(chǎn)生的套筒壓力信號幅度約為每毫米汞柱壓力5毫伏。本發(fā)明優(yōu)選實施例的放大器126增益為600,3分貝帶寬為400赫芝。放大器126的最終輸出為經(jīng)放大和帶通限制的套筒壓力信號的交流成分，下文稱為反射壓力脈沖(RPP)，耦合到微處理器118的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端。微處理器118分析RPP信號以檢驗管路106的阻塞，如下文所述。
若將鍵盤開關(guān)130連接到微處理器118的輸入端，儀器102使用者就可以通過鍵盤開關(guān)130與微處理器118通信，以設(shè)定套筒參考壓力、報警限值和按其它方式控制儀器102，這由微處理器118的操作軟件確定。
顯示器132聯(lián)接到微處理器18的輸出端，在優(yōu)選實施例中顯示器132由7段發(fā)光二極管和適宜接口電路組成。運(yùn)行中微處理器118可通過顯示器132向儀器102的使用者傳遞各種信號電平。這些信號包括(但是不限于)套筒壓力信號、套筒壓力參考信號、和阻塞報警信號。
音頻聲換能器134聯(lián)接在微處理器118的輸出端，用于向儀器的使用者提示警報情況。
圖1中，電源136提供所有電子電路和電氣部件正常工作所需的穩(wěn)壓電源。
微處理器118通過控制閥110和泵122把套筒104中的壓力調(diào)節(jié)到參考壓力附近。微處理器118在規(guī)則的30毫秒時間間隔輸入一個調(diào)節(jié)子程序。在調(diào)節(jié)子程序中，微處理器118采樣套筒壓力信號，然后由套筒壓力信號和套筒參考壓力信號的差計算出套筒壓力誤差信號，然后把套筒壓力誤差信號用于比例/積分控制算法計算閥110或泵122的驅(qū)動時間。每輸入一次調(diào)節(jié)子程序，計算一次新的閥110或泵122的驅(qū)動時間。
為了保證套筒壓力信號代表套筒104中的實際壓力，微處理器118周期性地檢測管路106的阻塞。
按照微處理器118中的阻塞檢測定時器確定的速率，微處理器118通過啟動阻塞檢測子程序周期性地檢查管路106的阻塞，如圖3所示。在優(yōu)選實施例中，每秒啟動一次阻塞檢驗，同時調(diào)節(jié)套筒104的壓力。如果發(fā)現(xiàn)管路106受到阻塞，啟動阻塞檢驗的速率就增加到每秒兩次。啟動后阻塞檢驗過程如以下所述，并示于圖2所繪流程圖中。通過上述調(diào)節(jié)子程序驅(qū)動閥110和泵122在步驟202中停止。阻塞檢測子程序接著停留一個60毫秒時間(204)，使岐管108、管路106和套筒104中的壓力得到均衡，并且穩(wěn)定由操作閥110和泵122產(chǎn)生的壓力偽差。然后，微處理器以每毫秒1個樣本的速率采樣并存儲RPP信號。在7毫秒的閥110驅(qū)動時間內(nèi)持續(xù)阻塞檢測子程序(208)，由于閥110的結(jié)構(gòu)限制，該驅(qū)動產(chǎn)生約3毫秒的閥實際工作時間。閥110的瞬間驅(qū)動在儀器102的氣動系統(tǒng)中產(chǎn)生約3毫秒的壓力脈沖。該脈沖的確定脈寬由對該氣動系統(tǒng)的實驗確定。然后繼續(xù)獲取和存儲RPP信號(210)，在優(yōu)選實施例中，該采樣過程進(jìn)展到取得60個樣本為止。當(dāng)RPP信號獲取完成(212)后，由調(diào)節(jié)子程序恢復(fù)閥112和泵122的驅(qū)動(214)。
圖2所示的阻塞檢測子程序通過處理和評估存儲的RPP信號(216)持續(xù)下去，如下文所述。如果對RPP信號的評估表明管路106阻塞(218)，微處理器118保持的報警信號電平調(diào)整到指示阻塞警報的電平(220)，并且把阻塞檢測定時器調(diào)整到500毫秒(222)。如果對RPP信號的評估表明管路106沒有阻塞，微處理器118保持的報警信號電平調(diào)整到指示沒有阻塞警報的電平(224)，并且把阻塞檢測定時器調(diào)整到1000毫秒(226)。
如果岐管108受壓，閥110瞬間開放并伴隨從岐管108放出氣體，會在岐管108中產(chǎn)生短暫的壓力變化，這個壓力脈沖沿管路106向套筒104轉(zhuǎn)播，也被傳感器114檢測。瞬間釋放氣體產(chǎn)生的脈沖的極性定義為負(fù)的。產(chǎn)生的壓力脈沖的幅度主要由岐管108中的靜壓力、閥110的開放時間、和閥110的開孔尺寸決定。如果產(chǎn)生的壓力脈沖遇到了管路106中的截面變化，部分產(chǎn)生的壓力脈沖沿管路106向傳感器114往回反射，并被傳感器114檢出。該反射的壓力脈沖相對于產(chǎn)生的壓力脈沖的極性的幅度，可以指示反射發(fā)生處管路106截面積變化的程度。引入壓力脈沖和檢出反射的壓力脈沖所經(jīng)的時間可以用于計算到管路106截面積發(fā)生變化處的往返距離。
例如，在管路106進(jìn)入套筒104處，這等于管路106經(jīng)受直徑或說截面積顯著增加處，引入的壓力脈沖被反射，改變了的極性。圖3a所示為管路106未阻塞時從優(yōu)選實施例記錄的RPP信號。圖3A中RPP信號標(biāo)記為302，產(chǎn)生的壓力脈沖信號標(biāo)記為304，而反射的壓力脈沖信號標(biāo)記為306。由圖3a可見，反射的壓力脈沖與引入的脈沖極性相反，并發(fā)生在引入的脈沖之后的30毫秒。如果壓力脈沖在用于施壓套筒104的氣體中的傳播速度已知，傳播速度乘以引入壓力脈沖和檢測出反射的壓力脈沖之間的時間間隔的乘積再除以2就可以計算出從儀器102到套筒104的距離。在優(yōu)選實施例的情況下，該傳播速度約為每毫秒1英尺，是空氣中的聲音傳播速度，因此，可以計算出套筒104距儀器102約15英尺。
圖3b所示為管路106在管路106進(jìn)入套筒104處受到阻塞時優(yōu)選實施例記錄的RPP信號。圖3b中RPP信號標(biāo)記為308，產(chǎn)生的壓力脈沖信號標(biāo)記為310，而反射的壓力脈沖信號標(biāo)記為312。由圖3b可見，反射的壓力脈沖與引入的脈沖極性相同，并發(fā)生在引入的脈沖之后30毫秒。
圖3c所示為管路106在儀器102與套筒104半途處受到阻塞時優(yōu)選實施例記錄的RPP信號。圖3c中RPP信號標(biāo)記為314，產(chǎn)生的壓力脈沖信號標(biāo)記為316，而反射的壓力脈沖信號標(biāo)記為318。由圖3c可見，反射的壓力脈沖與引入的脈沖極性相同，并發(fā)生在引入的脈沖之后15毫秒。反射脈沖318之后跟著的其它脈沖為引入的壓力脈沖的回響。
在圖1所示的儀器102中，微處理器118處理并評估存儲的RPP信號，通過相對于引入的壓力脈沖幅度檢查反射的壓力脈沖幅度，確定管路106是否受到阻塞。如果反射的壓力脈沖極性基本與引入的脈沖相同，并且反射脈沖的幅度超過實驗決定的預(yù)定閾值，管路106就被確定為受到阻塞，微處理器118把阻塞報警信號設(shè)定到預(yù)定的指示阻塞報警的電平。如果反射的壓力脈沖極性基本與引入的壓力脈沖相反，并且反射脈沖的幅度超過另一個實驗決定的預(yù)定閾值，阻塞報警信號就被設(shè)定到預(yù)定的不指示阻塞報警的電平。在分析存儲的RPP信號時，微處理器118計算引入壓力脈沖和反射的壓力脈沖間的時間，并如上文所述計算管路106中反射發(fā)生處的距離。該距離可在顯示器132上顯示，使儀器102的使用者能定位阻塞。
在阻塞報警信號設(shè)定到指示阻塞報警的電平時，微處理器118通過允許聲換能器134操作和在顯示器132上顯示適當(dāng)?shù)男畔⑻嵝褍x器102的使用者。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以看出，閥110開放在氣動系統(tǒng)中引入壓力脈沖的時間、放大器128的增益和帶寬之類的優(yōu)選實施例中采用的各種常數(shù)專用于本發(fā)明的這一特定實施，其它常數(shù)可以選用于本發(fā)明的其它應(yīng)用。
圖1所示的上述壓脈器有一個通過快速從氣動系統(tǒng)釋放少量氣體引入的壓力脈沖，該方法要求把氣動系統(tǒng)加壓至高于大氣壓一定壓力。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會明白，壓力脈沖可以在氣動系統(tǒng)中以其它方式引入。例如，可以經(jīng)過接到壓力高于氣動系統(tǒng)的氣源的閥門快速增加少量氣體可以引入壓力脈沖，快速改變氣動系統(tǒng)某部分的容積也可以引入壓力脈沖。
圖1所示的上述壓脈器有一個單根通向充氣套筒的通氣連接。某些加壓裝置有一根以上的通向單個充氣套筒的通氣連接，例如，有兩根通向一個充氣套筒的通氣連接的壓脈器，以改進(jìn)調(diào)節(jié)性和可靠性。為了更好地理解本發(fā)明怎樣用于這種裝置，用于有兩個通向套筒的通氣連接的壓脈器的實施例說明如下。
圖4所示氣動壓肢器類似于圖1所示的上述壓脈器，但有兩個通向套筒的通氣連接。圖4所示系統(tǒng)有儀器402和可用儀器402充氣向患者肢體施壓的加壓套筒404。儀器404示于方框圖并說明如下。
套筒404通過管路406通氣地連接到岐管408并通過管路410通氣地連接到岐管412。岐管408通氣地連接管路406、閥414和傳感器416。岐管412通氣地連接管路406、閥418、和傳感器420。岐管408和412構(gòu)造得使換能器和閥之間物理距離最小。
閥418響應(yīng)微處理器422產(chǎn)生的控制信號，氣動地連接岐管412和大氣，使套筒404中的壓力能夠釋放。
氣泵424由管路428通氣地連接到儲壓器426。氣泵424響應(yīng)微處理器產(chǎn)生的控制信號動作，為儲壓器426加壓。由管路430通氣連接到儲氣器424的壓力傳感器430產(chǎn)生代表儲氣器424內(nèi)的壓力的信號，然后把壓力信號傳遞到微處理器422的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入端。微處理器422響應(yīng)儲氣器壓力信號和套筒壓力信號，控制泵424的啟動，保持儲氣器426中的壓力高于套筒404內(nèi)的壓力100毫米汞柱。
管路434通氣地把儲氣器426連接到閥414。閥424響應(yīng)微處理器422產(chǎn)生的控制信號，通氣地把岐管408連接到管路434使氣流能從儲氣器426流出，并繼而為套筒404加壓。
壓力傳感器416和420產(chǎn)生代表套筒404內(nèi)氣壓的套筒壓力信號，套筒壓力信號傳遞到微處理器422的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器422量化套筒壓力信號。微處理器422組合下文所述的套筒充氣信號、套筒放氣信號、和套筒壓力參考信號并利用套筒壓力信號，以便通過產(chǎn)生啟動閥414和閥418的信號，把套筒404內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)在參考壓力信號所代表的參考壓力附近。
壓力傳感器416產(chǎn)生的套筒壓力信號還經(jīng)過高通濾波器438傳遞到放大器436。放大器436產(chǎn)生的輸出，即管路406的反射壓力脈沖(RPP)，耦合到微處理器422的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入。類似地，壓力傳感器420產(chǎn)生的套筒壓力信號經(jīng)過高通濾波器442聯(lián)接到放大器440。放大器440產(chǎn)生的輸出，即管路410的反射壓力脈沖(RPP)，耦合到微處理器422的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端。
鍵盤開關(guān)444連接到微處理器422的輸入端，儀器402使用者可以通過鍵盤開關(guān)444與微處理器422進(jìn)行通信，以設(shè)定套筒參考壓力、報警限，并按其它方式控制儀器402，這由微處理422的操作軟件確定。
顯示器446聯(lián)接到微處理器422的輸出端。運(yùn)行中微處理器422可通過顯示器446向儀器402的使用者通報各種信號電平。這些信號包括(但是不限于)套筒壓力信號、套筒壓力參考信號、和阻塞報警信號。
聲換能器448聯(lián)接在微處理器422的輸出端，通過微處理器422用于向儀器的使用者提示報警情況。
圖4中，電源450提供所有電子電路和電氣部件正常工作所需的穩(wěn)壓電源。
微處理器422通過控制閥414和閥418的啟動把套筒404中的壓力調(diào)節(jié)到參考壓力附近。微處理器422在規(guī)則的時間間隔輸入一個調(diào)節(jié)子程序。在調(diào)節(jié)子程序中，微處理器442采樣套筒壓力信號，然后由套筒壓力信號和套筒參考壓力信號的差計算出套筒壓力誤差信號，然后把套筒壓力誤差信號用于比例/積分控制算法計算閥414或閥418的驅(qū)動時間。每輸入一次調(diào)節(jié)子程序，計算一次新的閥414或閥418的驅(qū)動時間。
為了保證套筒壓力信號代表套筒404中的實際壓力，微處理器422周期性地檢驗管路406和管路410的阻塞。阻塞檢驗過程類似于以上對儀器102的說明和圖1所詳示。在儀器402中，阻塞檢驗過程如下使通過閥414和閥418對套筒404的驅(qū)動調(diào)節(jié)停止；在一個預(yù)定的時間間隔后把壓力脈沖引入岐管408和岐管412。通過瞬間啟動岐管418，并接著從岐管412中釋放氣體，在岐管412中引入負(fù)向壓力脈沖。這與圖1所示并在上文在儀器102中引入壓力脈沖的方法相同。通過瞬間啟動岐管414，并接著從儲氣器428向歧管408中釋放氣體，在岐管408中引入正向壓力脈沖。獲取并分析從傳感器416和傳感器420輸出的RPP信號，使套筒404中的壓力調(diào)節(jié)得以實行。如上文所述，通過比較引入的壓力脈沖和反射的壓力脈沖的極性和幅度，評估RPP信號，以檢測管路406和管路410的阻塞。如果反射的壓力脈沖極性與引入的脈沖相同，并且反射脈沖的幅度超過預(yù)定閾值，管路就實確定為受到阻塞，微處理器把阻塞報警信號調(diào)整到預(yù)定的指示阻塞警報的電平。
圖1和4表示了用于氣動壓脈器的優(yōu)選實施例，優(yōu)選實施例的部件用于調(diào)節(jié)和控制壓力以及表示氣動系統(tǒng)的特征。更有一般代表性的優(yōu)選實施例示于圖5。這是圖1和4的更具一般性的代表，表明本發(fā)明如何用于其它有診斷或治療功能的、由通氣管路連接壓力控制器或充氣套筒和器械的醫(yī)療設(shè)施。
圖5所示的氣動壓肢器有，經(jīng)過通氣接頭506、管路508和通氣接頭510連接到加壓袖套504的儀器502。壓力控制器512供應(yīng)氣體為袖套504加壓并控制袖套504中的壓力。
微處理器514、壓力傳感器516、和壓力脈沖發(fā)生器518構(gòu)成監(jiān)測儀器502和袖套504間通氣連接的開放性的氣動反射測量計。如果袖套504在通氣接頭508或510處與儀器502分離，通氣連接長度發(fā)生變化會被檢測出。如果管路508被阻塞也會被檢測。
管路520通氣地把壓力控制器512連接到閥522。閥522為常開閥，當(dāng)驅(qū)動閥522關(guān)閉、隔絕壓力控制器512與氣動系統(tǒng)其余部分的氣通路時。閥522通氣地把管路520連接到岐管524。岐管524通氣地連接閥522、通氣接頭506、傳感器516和壓力脈沖發(fā)生器518。岐管524構(gòu)造得使傳感器516和壓力脈沖發(fā)生518之間的物理距離最小。
微處理器514控制閥522和壓力脈沖發(fā)生器518的啟動，處理和評估傳感器516產(chǎn)生的信號。代表氣動系統(tǒng)中壓力變化的、由傳感器516產(chǎn)生的信號耦聯(lián)到微處理器514的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入端。
操作中微處理器514周期地檢驗管路508的阻塞，如以下所述微處理器514首先啟動閥522的隔絕岐管524和壓力控制器512的氣動系統(tǒng)的聯(lián)系。在足以使閥522關(guān)閉造成的偽差消失的時間間隔后，微處理器514接下去開始獲取和評估傳感器516產(chǎn)生的信號并啟動壓力脈沖發(fā)生器518。壓力脈沖發(fā)生器518向岐管524中導(dǎo)入沿管路508向袖筒504傳播的壓力脈沖。壓力脈沖發(fā)生器518導(dǎo)入的壓力脈沖有足夠的幅度和脈寬，使傳感器516能夠檢測導(dǎo)入的壓力脈沖在遭遇管路508直徑或截面積變化處產(chǎn)生的反射壓力脈沖。例如，在管路508進(jìn)入袖筒504處和管路508可能阻塞處產(chǎn)生導(dǎo)入的壓力脈沖的反射。
通過比較導(dǎo)入的壓力脈沖幅度和任何一個檢測到的反射的壓力脈沖幅度，微處理器514處理和評估傳感器516產(chǎn)生的信號，如上所述。如果反射脈沖的極性與導(dǎo)入脈沖的極性相同，且反射的壓力脈沖幅度超過某預(yù)定的閾值，管路508被確定為被阻塞，并啟動指示器526。如果壓力脈沖在用于加壓袖筒504的氣體中的傳播速度已知，微處理器514可以計算出從儀器502到管路508途中反射發(fā)生處的距離。微處理器514把該距離顯示在指示器526上，以幫助儀器502的使用者能確定阻塞的位置，并采取糾正措施。
權(quán)利要求
1．氣動醫(yī)療設(shè)備，具有一個用于套在肢體表面的充氣器械，適于充氣后向器械下的肢體施加壓力；建立充氣器械與一個壓力控制器裝置之間氣流通道用的管路；及以受控的壓力向管路供氣的壓力控制裝置，其特征在于壓力控制裝置含有脈沖發(fā)生裝置，用于在確定的時間間隔，通過造成檢測位置空氣壓力變化在管路的檢測位置產(chǎn)生氣流脈沖，和管路開放性監(jiān)測裝置，適用于檢測檢測位置的氣壓變化，并在確定的時間間隔后檢出的氣壓變化超出參考值時產(chǎn)生管路阻塞信號。
2．權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為，醫(yī)療裝置為壓脈器，用于輔助肢體手術(shù)位置上進(jìn)行的外科手術(shù)，這里氣動器械為套在肢體手術(shù)位置近端的充氣套筒，而壓力控制裝置控制氣壓，使套筒在足以完成此外科手術(shù)的時間內(nèi)，施加高于阻止動脈血流通過套筒流入肢體所要求的最低壓力的壓力。
3．權(quán)利要求1所述的氣動醫(yī)療設(shè)備，其特征為，醫(yī)療設(shè)備為壓肢器，用于防止深部靜脈血栓，這里，氣動器械包括一個放在肢體上所要求位置附近的充氣腔，而壓力控制裝置控制氣壓，使充氣腔施加足以增加該腔近端靜脈血流的壓力。
4．權(quán)利要求1所述的氣動醫(yī)療設(shè)備，其特征為，參考值為在確定的時間間隔內(nèi)檢出的最大氣流壓力變化的預(yù)定分?jǐn)?shù)。
5．權(quán)利要求1所述的氣動醫(yī)療設(shè)施，其特征為，管路開放性監(jiān)測裝置還產(chǎn)生一個計時信號，指示最大氣流壓力變化到管路阻塞信號開始之間經(jīng)歷的時間。
6．權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，管路開放性監(jiān)測裝置還根據(jù)計時信號指示的經(jīng)歷時間估算管路阻塞的位置。
7．權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，管路含有可拆卸的器械連接裝置，從而能夠有選擇地連接和分離管路和充氣器械，以分別建立和中止氣流通道，而且管路開放性監(jiān)測裝置還適于，當(dāng)在確定的時間間隔后的時間檢測出氣流壓力變化的極性和幅度超過預(yù)定極性和幅度參考值時，發(fā)出器械脫離信號。
8．權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，器械包含一個充氣腔和一個用于建立器械連接裝置與充氣腔間氣流通道、并有預(yù)定長度的器械管路，并且，管路開放性監(jiān)測裝置還適于產(chǎn)生一個器械管路長度指示。
9．權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，管路含有可拆卸的控制連接裝置，從而能夠有選擇地連接和分離管路和壓力控制裝置，以分別建立和中斷氣流通道，而且管路開放性監(jiān)測裝置還適于，當(dāng)在確定的時間間隔后的時間檢測出的氣流壓力變化的極性和幅度超過預(yù)定極性和幅度參考值時，產(chǎn)生壓力控制脫離信號。
10．權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為，脈沖發(fā)生裝置在不小于預(yù)定的時間間隔的時間間隔產(chǎn)生多個氣流脈沖。
11．用于輔助肢體手術(shù)位上進(jìn)行的外科手術(shù)的壓脈器，具有一個用于套在肢體表面的充氣套筒，適于充氣后向套筒下的肢體施加壓力；建立充氣套筒與一個壓力控制器裝置之間氣流通道用的管路；及以受控的壓力向管路供氣的壓力控制裝置，以使套筒可施加高于阻止動脈血流通過套筒流入肢體所要求的最低壓力的壓力，其特征為壓力控制裝置含有脈沖發(fā)生裝置，用于在確定的時間間隔，通過造成檢測位置空氣壓力變化在管路的檢測位置產(chǎn)生氣流脈沖，和管路開放性監(jiān)測裝置，適用于檢測檢測位置的氣壓變化，并當(dāng)在確定的時間間隔后檢測的氣壓變化超出參考值時產(chǎn)生管路阻塞信號。
12．權(quán)利要求11所述的氣動醫(yī)療設(shè)備，其特征為，管路開放性監(jiān)測裝置還產(chǎn)生一個計時信號，指示最大氣流壓力變化到管路阻塞信號開始之間經(jīng)歷的時間，管路開放性監(jiān)測裝置還根據(jù)經(jīng)時信號指示的經(jīng)歷時間估算管路阻塞的位置。
13．權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征為，管路含有可拆卸的套筒連接裝置，從而能夠有選擇地連接和分離管路和充氣套筒，以分別建立和中斷氣流通道，而且管路開放性監(jiān)測裝置還適于，當(dāng)在確定的時間間隔后的時間檢測出氣流壓力變化的極性和幅度超過預(yù)定極性和幅度參考值時，發(fā)出套筒脫離信號。
14．權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征為，器械包含一個充氣腔和一個用于建立套筒連接裝置與充氣腔間氣流通道、有預(yù)定長度的套筒管路，而且，管理開放性監(jiān)測裝置還適于產(chǎn)生一個套筒管路長度指示。
15．權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征為，脈沖發(fā)生裝置在不短于預(yù)定的時間間隔的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生多個氣流脈沖。
16．監(jiān)測氣動醫(yī)療裝置管路開放性的方法，包括步驟在肢體表面套上充氣器械，用于充氣后向器械下的肢體施加壓力；建立充氣器械與一個氣體壓力控制源之間的氣流通道；及控制向管路供氣的壓力；在確定的時間間隔，通過造成檢測位置空氣壓力變化在管路的檢測位置產(chǎn)生氣流脈沖，和檢測檢測位置的氣壓變化，并在確定的時間間隔后檢測出的氣壓變化超過參考值時產(chǎn)生管路阻塞信號。
17．權(quán)利要求16所述的方法，其特征為，在不短于預(yù)定的時間間隔的時間間隔內(nèi)重復(fù)產(chǎn)生氣流脈沖的步驟。
全文摘要
氣動醫(yī)療設(shè)備,具有:一個用于套在肢體表面的充氣器械,適于充氣后向器械下的肢體施加壓力;建立充氣器械與一個壓力控制器裝置之間氣流通道用的管路;及以受控的壓力向管路供氣的壓力控制裝置,其中壓力控制裝置含有脈沖發(fā)生裝置,用于在確定的時間間隔,通過造成檢測位置空氣壓力變化在管路的檢測位置產(chǎn)生氣流脈沖,和管路開放性監(jiān)測裝置,適用于檢測檢測位置的氣壓變化,并在確定的時間間隔后檢出的氣壓變化超出參考值時產(chǎn)生管路阻塞信號。
文檔編號A61H7/00GK1232382SQ97197288
公開日1999年10月20日 申請日期1997年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月12日
發(fā)明者詹姆斯·艾倫·麥克文, 邁克爾·詹姆森 申請人:西方醫(yī)療工程有限公司