专利名称：一种组织挤压力测量系统及方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种组织挤压力测量系统及方法。
背景技术：
在医院实行手术 的时候，经常会用到一种叫做装订器械的工具对组织进行吻合、缝合、或切割缝合。装订器械的工作一般分为两步:第一步首先挤压组织，将组织挤压到合适的厚度；第二步击发缝合钉将组织缝合/吻合。但是当前的装订器械一般是固定闭合距离在1.5毫米或者2毫米，具体使用的时候看医生自己的感觉，而这种感觉在不同的医生看来是不同的，而闭合间隙决定了装订器械的工作效果，闭合间隙过大会导致闭合不严、组织液漏出或者缝合/吻合失败，闭合间隙过小会使得组织挤压过大甚至坏死。所以针对不同的人体部位需要设计一个标准数值，保证装订器械手术效果好、术后恢复快。
发明内容
本发明旨在提供一种模拟外科装订器械闭合组织的组织挤压力测量系统及方法。根据本发明的一个方面，一种组织挤压力测量系统，包括供电装置、上位机、框架、下位机、电机、电机驱动装置、丝杠、滑块导轨机构、组织挤压片、拉压传感器，其中:框架提供其它装置的安装支架；供电装置为系统提供电源；上位机具有人机交互功能，从下位机采集压力数据以及向下位机发送指令；下位机从上位机接收指令、向电机驱动装置发送控制指令、采集并处理拉压传感器的信号以及向上位机传送压力数据；电机驱动装置接收下位机的控制指令以及对电机进行控制；电机对丝杠的运动提供动力；丝杠与滑块导轨机构的滑块固定连接并驱动滑块沿导轨运动；组织挤压片包括第一组织挤压片、第二组织挤压片，第一组织挤压片固定，第二组织挤压片与滑块导轨机构的滑块固定连接并可随滑块运动；拉压传感器的一端安装在第一组织挤压片上，另一端安装在第二组织挤压片上，用于测量组织挤压片传递的组织弹力。优选地，所述的下位机为单片机。优选地，所述的电机为步进电机。优选地，所述的丝杠为滚珠丝杠。根据本发明的另一个方面，一种组织挤压力测量方法，上述的组织挤压力测量系统，所述测量方法包括:上位机向下位机发送某一闭合间隙的闭合指令的步骤；下位机接收闭合指令并将闭合指令发送电机驱动装置、进而驱动丝杠以及滑块导轨机构的滑块与第二组织挤压片以使组织挤压片按照所述闭合间隙闭合的步骤；拉压传感器将压力信号传递给下位机、下位机将压力信号处理后将压力数据发送上位机的步骤。优选地，上位机与下位机之间的指令、数据的传送通过无线串口进行。优选地，上位机可以将从下位机接收的压力数据输出。优选地，所述闭合间隙由人工输入。本发明能够模拟不同外科装订器械的闭合过程，测量不同闭合间隙的组织挤压力，以设定不同外科装订器械的标准闭合间隙。本发明的上位机可以进行人机交互操作，使得测量过程简单、方便；测量机构采用下位机、电机驱动装置、电机、丝杠、滑块导轨机构、组织挤压片以及拉压传感器等，可以模拟电动外科装订器械的闭合操作，测量结果精确、可
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明，以下结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图1为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的机械结构示意图。图2为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的机械结构的底面示意图。图3为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的机械结构的主要部件示意图。图4为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的功能框图。
具体实施例方式本发明的组织挤压力测量系统，准确的说是能够测量挤压厚度不同的人体组织挤压力的测量装置。对需要外科装订器械装订的各个部位进行预先测量与校核，然后在外科装订器械的处理器中记录压力参数，那么外科装订器械在进行闭合的时候就能够按照预先测量的压力计算出闭合间隙，保证手术过程的科学性。本发明一个实施例的组织挤压力测量系统包括机械和控制部分，机械部分接受控制部分的指令完成相应的任务。图1为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的机械结构示意图。图2为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的机械结构的底面示意图。图3为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的机械结构的主要部件示意图。如图1、2、3所示，组织挤压力测量系统机械结构有一个框架1，框架I用来放置与固定步进电机2、滚珠丝杠3、滑块导轨4、S型拉压传感器5、组织挤压片6、单片机7、步进电机驱动器8、供电模块9等装置。步进电机2接受步进电机驱动器8驱动，能够正转或者反转转动，并且根据步进电机驱动器8的脉冲速度能够改变步进电机2的转动速度，根据步进电机驱动器8的脉冲数量改变步进电机2的转动角度，根据步进电机驱动器8的脉冲顺序改变步进电机2的转动方向，从而灵活的控制滚珠丝杠3的转动，控制滚珠滑块的前进距离。滚珠丝杠3安装在框架I上，丝杠通过联轴器与步进电机2的输出轴连接，滚珠螺母安装固连在滑块导轨4的滑块上，能够根据丝杠的转动前进或者后退。组织挤压片6分为两部分:第一组织挤压片固定在框架I上，第二组织挤压片与滑块导轨4的滑块固定。组织挤压片6直接与要测量压力的组织接触，测试的组织放置在组织挤压片6的第一组织挤压片与第二组织挤压片的中间。所述的组织挤压片6用来模拟外科装订器械的闭合部分，可以快速更换不同厚度和宽度的组织挤压片6或者挤压装置，从而模拟不同的外科装订器械末端，比如直线缝合器末端、圆形吻合器末端、腔镜下切割缝合器末端、带刀缝合器末端等。S型拉压传感器5前端安装在第二组织挤压片上，并且固连；末端与第一组织挤压片连接，从而能够测量组织挤压片6传来的组织弹性力，并将压力传送到S型拉压传感器5本体图4为本发明一个实施例的组织挤压力测量系统的功能框图。如图4所示，IabVIEff上位机界面是系统的主控制程序，能够实时的通过无线串口向下位机发送压力采集指令，下位机接受指令后经过识别，使用自带的AD采样模块对S型拉压传感器5进行数值采样，得到压力传感器的数值；也能够接受电脑键盘的指令，经过无线串口发送给下位机，下位机接受指令后经过计算出应该前进或者后退的步长，将脉冲指令发送给步进电机驱动器8。下位机采用单片机作为程序运行载体，下位机能够接受IabVIEW上位机的指令并识别计算，给步进电机驱动器8提供相应的脉冲。下位机存储有步进电机控制程序，能够根据上位机的不同指令控制步进电机2前进的速度和步长。步进电机驱动器8能够接受所述的下位机的脉冲指令，经过放大处理之后控制步进电机2的正反转。步进电机2接受步进电机驱动器8驱动脉冲的控制，能够通过正反转改变通过联轴器连接的丝杠的转动，丝杠的正反转转动能够控制丝杠所连接的滑块的前进和后退，从而改变闭合间隙的大小。这样就可以使得丝杠末端的组织挤压片6能够精确的控制闭合间隙，得到不同闭合间隙下的人体组织挤压力。组织挤压力测量系统的测量过程如下:
PC机上运行采用IabVIEW软件自行编写的采用上位机压力采集显示界面程序，上位机软件会以50毫秒周期的速度向无线串口发送压力查询指令，无线串口将数据转发给单片机处理器，单片机处理器根据自带的AD采样模块对S型拉压传感器5进行电压采样，经过换算以后将数据发送给无线串口，无线串口将数据发往上位机软件，上位机软件接收到数据后将数据以波形的方式显示出来，这样就采集出了某特定闭合距离的压力值；上位机界面可以接受键盘输入的闭合间隙，因此测试者可以自行输入不同的闭合间隙命令，下位机单片机接收到闭合间隙命令后经过计算向测量系统的步进电机驱动器8发送脉冲，不同的脉冲数量决定了步进电机2的前进步数，因此步进电机2驱动丝杠转动，在丝杠上的滑块向前或者向后运动，从而改变闭合末端的间隙，则组织厚度发生变化，组织产生的弹力变化作用在S拉压传感器上，那么在不同的闭合间隙下可以采集到不同的组织压力值从而测试者可以在电脑桌面上实时的观察不同闭合距离下的压力曲线，并且可以在实验结束将曲线以表格图形输出。实验者通过对不同部位的组织进行多次测试与记录，就可以根据人体不同部位闭合压力的合适数值得到合适的闭合间隙。本发明的组织挤压力测量系统及方法也可以用于动物组织的挤压力测量。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种组织挤压力测量系统，其特征在于，包括供电装置、上位机、框架、下位机、电机、电机驱动装置、丝杠、滑块导轨机构、组织挤压片、拉压传感器，其中: 框架提供其它装置的安装支架； 供电装置为系统提供电源； 上位机具有人机交互功能，从下位机采集压力数据以及向下位机发送指令； 下位机从上位机接收指令、向电机驱动装置发送控制指令、采集并处理拉压传感器的信号以及向上位机传送压力数据； 电机驱动装置接收下位机的控制指令以及对电机进行控制； 电机对丝杠的运动提供动力； 丝杠与滑块导轨机构的滑块固定连接并驱动滑块沿导轨运动； 组织挤压片包括第一组织挤压片、第二组织挤压片，第一组织挤压片固定，第二组织挤压片与滑块导轨机构的滑块固定连接并可随滑块运动； 拉压传感器的一端安装在第一组织挤压片上，另一端安装在第二组织挤压片上，用于测量组织挤压片传递的组织弹力。
2.如权利要求1所述的组织挤压力测量系统，其特征在于，所述的下位机为单片机。
3.如权利要求1所述的组织挤压力测量系统，其特征在于，所述的电机为步进电机。
4.如权利要求1所述的组织挤压力测量系统，其特征在于，所述的丝杠为滚珠丝杠。
5.一种组织挤压力测量方法，采用权利要求1至4任一项所述的组织挤压力测量系统，所述测量方法包括: 上位机向下位机发送某一闭合间隙的闭合指令的步骤； 下位机接收闭合指令并将闭合指令发送电机驱动装置、进而驱动丝杠以及滑块导轨机构的滑块与第二组织挤压片以使组织挤压片按照所述闭合间隙闭合的步骤； 拉压传感器将压力信号传递给下位机、下位机将压力信号处理后将压力数据发送上位机的步骤。
6.如权利要求5所述的组织挤压力测量方法，其特征在于，上位机与下位机之间的指令、数据的传送通过无线串口进行。
7.如权利要求5所述的组织挤压力测量方法，其特征在于，上位机可以将从下位机接收的压力数据输出。
8.如权利要求5所述的组织挤压力测量方法，其特征在于，所述闭合间隙由人工输入。
全文摘要
本发明提供一种组织挤压力测量系统及方法，一种组织挤压力测量系统，包括供电装置、上位机、框架、下位机、电机、电机驱动装置、丝杠、滑块导轨机构、组织挤压片、拉压传感器，其中上位机具有人机交互功能，从下位机采集压力数据以及向下位机发送指令；下位机从上位机接收指令、向电机驱动装置发送控制指令、采集并处理拉压传感器的信号以及向上位机传送压力数据；电机驱动装置接收下位机的控制指令以及对电机进行控制；电机对丝杠的运动提供动力；丝杠与滑块导轨机构的滑块固定连接并驱动滑块沿导轨运动；组织挤压片包括第一组织挤压片、第二组织挤压片；拉压传感器的一端安装在第一组织挤压片上，另一端安装在第二组织挤压片上。
文档编号A61B17/11GK103142240SQ20131003266
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者王树新, 师云雷, 李学军, 刘青 申请人:北京中法派尔特医疗设备有限公司