一种肠套叠治疗设备及其控制方法与流程

本发明属于医疗设备技术领域，更具体地，涉及一种肠套叠治疗设备及其控制方法。

背景技术：

肠套叠是儿童急腹症最常见的原因之一，常发生在6个月至2岁儿童中。灌肠复位治疗是治疗肠套叠的重要的非手术治疗方法。灌肠治疗的主要原理就是通过在套叠部位增加压力推动异常位置的肠管复位。该治疗的主要并发症是肠穿孔。穿孔发生率主要与套叠部位作用的压力大小、施加压力的时间长短以及所应用的灌肠物质的动力学和物理学特征有关。

目前对于肠套叠的灌肠疗法主要有：钡灌肠、空气灌肠和盐水灌肠。在肠套叠灌肠复位中需要解决的重要关键问题是：一、选择合适的影像方法；二、选择合适的灌肠物质；三、如何检测灌肠过程中的压力变化。x线监视下的钡灌肠和空气灌肠是最早也是最广泛使用的方法，但在治疗过程中患儿及医师均有不同程度的放射线暴露。近几年由于超声仪器的快速发展，使超声在肠套叠的诊断中发挥了重要作用，同时超声监视下水压灌肠复位肠套叠方法简单，无射线暴露，无创伤，同时可多切面进行连续的动态观察，彩色多普勒超声检查可以评价受累肠管的血运，从而决定是否需要直接手术治疗。同时由于超声监视没有射线的暴露，因此治疗监测时间不受限制，对于提高成功率有重要的价值，这就使超声监视下水灌肠得到了越来越多的关注。

有动物实验显示盐水灌肠的压力不超过120mmhg、空气灌肠的压力不超过108mmhg不会引起肠穿孔的发生。因此灌肠复位中压力的准确监控变得尤其重要。传统超声监视下盐水灌肠复位术，采用通过调节灌肠桶的高度进而调节水压，上述装置虽然可以根据高度和流量来控制灌肠液的压力，但是灌肠过程中肠管的蠕动和逆蠕动也会影响压力，该装置存在着不能实时动态的监测和调整灌肠液的压力，不能很好地控制灌肠液进入肠管的量的缺陷。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种肠套叠治疗设备，实现灌肠液的恒压输出。

本发明采用如下的技术方案。一种肠套叠治疗设备，包括：电源接口、键盘、外壳、显示屏、加液口和肛管，其特征在于，

用于连接医用电源的电源接口设置在外壳的第一侧面；显示屏设置在外壳正面，键盘设置在外壳正面，位于显示屏下方；加液口设置在外壳顶面，并与设置在外壳内部的储液容器相连通，肛管与设置在外壳内部的出液泵相连接，并穿过在外壳的第二侧面；

肛管上设置有获取灌肠液压力的压力传感器，压力传感器设置在外壳内部，与同样设置在外壳内部的控制器相连接；控制器、变频器、出液泵的电机依次相连接；控制器还与键盘相连接。

优选地，键盘包括：具有数字按键的第一键盘和具有方向按键、菜单按键的第二键盘。

优选地，储液容器设置在保温腔内，保温腔内设置有用于加热灌肠液的电阻丝；储液容器内设置有获取灌肠液温度的温度传感器，温度传感器与控制器相连接，控制器与电阻丝相连接。

优选地，肛管上设置有获取灌肠液流量的流量传感器，流量传感器与控制器相连接。

所述外壳上设置有弹簧挡板，弹簧挡板能够朝向外壳外部方向开启，并且在弹簧的作用下，当所述肠套叠治疗设备处于非使用状态下时，保持对外壳的密封；肛管是一次性肛管，包括：连接部和锁定部，其中连接部具有外螺纹，锁定部具有环形槽；弹簧挡板上设置有卡扣结构，肛管进行连接时，卡扣结构进入锁定部的环形槽。

本发明的第二方面还提供了一种所述肠套叠治疗设备的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，获取患者信息，输入所述肠套叠治疗设备；

步骤2，根据步骤1获得的患者信息，肠套叠治疗设备的控制器生成压力控制方案；

步骤3，变频器根据步骤2生成的控制方案，对出液泵的电机执行转速控制，灌肠液在出液泵的驱动下流出；

步骤4，压力传感器反馈灌肠液的压力，灌肠液以压力阈值恒压流出，控制器判断是否超过压力阈值，若超过压力阈值，生成告警信号，变频器控制出液泵降低转速，灌肠液压力降至压力下限值，后重新升高至压力阈值；若未超过阈值，执行步骤5；

步骤5，判断超声监视是否已经完成复位，若完成，退出运行；若未完成，返回步骤4。

优选地，患者信息包括：患儿性别、年龄、患儿病程、是否已阵发性哭闹，是否呕吐，是否腹泻以及是否发热就诊，是否出现血便。

优选地，步骤2控制器生成压力控制方案包括：压力阈值、灌肠液温度、流量和压力下限值。

优选地，步骤4中，若超过压力阈值，变频器在第一设定时间内控制出液泵降低转速，灌肠液压力降至压力下限值，后在第二设定时间内重新升高至压力阈值。

优选地，灌肠液在出液泵的驱动下，以压力线性提升或指数方式重新升高至压力阈值。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过使用压力传感器检测水泵的出口压力，并使控制器通过pid算法调节水泵的运转状态，通过改变灌肠液的输出流量，可实现灌肠液的恒压输出。本发明还可随时调整灌肠液的压力，且压力可迅速调整到预定压力并恒定于预定压力。动物实验表明，观察组的复位平均耗时和灌肠液平均使用量均小于对照组，通过使用本发明的恒压变频调速控制仪进行盐水灌肠复位术可有效降低肠穿孔的发生率，是一种理想、简单、安全的实施肠套叠复位术的医疗器械。

附图说明

图1为本发明提供的一种肠套叠治疗设备外观示意图；

图2为本发明提供的一种肠套叠治疗设备内部结构示意图；

图3为本发明提供的一种肠套叠治疗设备控制方法的流程图；

图4为本发明提供的一种肠套叠治疗设备肛管结构示意图；

1-电源接口；

2-第一键盘；

3-第二键盘；

4-显示屏；

5-肛管；

51-锁定部；

52-连接部；

6-外壳；

7-加液口；

8-控制器；

9-电阻丝；

10-储液容器；

11-温度传感器；

12-保温腔；

13-变频器；

14-电机；

15-出液泵；

16-阀门；

17-压力传感器；

18-流量传感器；

101-弹簧挡板；

102-卡扣结构。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1所示，本发明的第一方面提供了一种肠套叠治疗设备，包括：电源接口1、键盘、外壳6、显示屏4、加液口7和肛管5。

用于连接医用电源的电源接口1设置在外壳6的第一侧面；显示屏4设置在外壳6正面，键盘设置在外壳6正面，位于显示屏下方；加液口7设置在外壳顶面，并与设置在外壳6内部的储液容器10相连通，肛管5与设置在外壳6内部的出液泵15相连接，并穿过在外壳6的第二侧面；

如图2所示，肛管5上设置有获取灌肠液压力的压力传感器17，压力传感器17设置在外壳6内部，与同样设置在外壳6内部的控制器8相连接；控制器8、变频器13、出液泵15的电机14依次相连接；控制器8还与键盘相连接。

值得注意的是，所属领域技术人员可以任意设置键盘的位置和排布，一个优选但非限制性的实施方式为，键盘包括：具有数字按键的第一键盘2和具有方向按键、菜单按键的第二键盘3。医护人员可以使用第一键盘2输入治疗方案中拟采取的灌肠液压力和流量等信息。通过键盘与控制器8相连接，控制器8获得拟采取的灌肠液压力和流量等信息。

医护人员可以根据患儿的年龄段、声像图特征、病程以及精神状态，经第一键盘2输入复位所需要的水压(即灌肠液压力)、温度和流量等参数。控制器8经变频器13对出液泵15的电机14实施控制，储液容器10中的灌肠液，在出液泵15的驱动下，经肛管5进入肠道，进行灌肠实施复位。压力传感器17将水压反馈回控制器8，由控制器8实施闭环控制，例如但不限于比例积分控制。

值得注意的是，所属领域技术人员可以选用任意合适的控制器，包括但不限于cpu、asic、dsp、mcu或控制板等等。例如西门子公司的s7-1200cpu等等。可以理解的是，使用控制器对液体压力进行闭环控制以及使用变频器对电机实施控制未见其用于肠套叠治疗设备，本发明的构思在于将闭环压力控制和使用变频器对电机进行控制用于肠套叠治疗设备，配合特定的控制方法，能够精确控制与套叠部位作用的压力大小、施加压力的时间长短以及所应用的灌肠物质的动力学和物理学特征，显著地降低穿孔发生率。

作为本发明的一种优选方案，储液容器10设置在保温腔12内，保温腔12内设置有用于加热灌肠液的电阻丝9。在灌肠操作之前，将灌肠液的温度进行适当升高。值得注意的是，作为本发明的进一步优选，储液容器10内可以设置有获取灌肠液温度的温度传感器11，温度传感器与控制器8相连接，控制器8与电阻丝相连接。控制器8可以将灌肠液控制在35℃-40℃之间。可以理解的是，使用控制器对温度进行闭环控制属于现有技术，例如但不限于各种自动空调、热水器等等，本发明的构思在于将其用于肠套叠治疗设备，而不在于通用的控制温度方法本身，所属领域技术人员可以在现有技术中寻找任意可用的温控方案用于实施本发明。

作为本发明的一种优选方案，肛管5上设置有获取灌肠液流量的流量传感器18，流量传感器18与控制器8相连接。医护人员既可以通过流量传感器18与控制器8实时对灌肠液流量进行监控，也可以通过键盘预设灌肠液流量，通过控制器8实施闭环控制。值得注意的是，使用闭环控制进行流量控制同样属于现有技术，本发明的构思在于将其用于肠套叠治疗设备，而不在于通用的控制流量方法本身，所属领域技术人员可以在现有技术中寻找任意可用的流量控制方案实施本发明。

作为本发明的一种优选方案，外壳6的背面开设有散热孔。开设散热孔能够使肠套叠治疗设备中的电子电路保持在合适的工作温度区间，不会过热导致性能和可靠性下降。可以理解的是，任意合适形式的散热孔或搭配散热翅片均可用于实施本发明。

作为本发明的一种优选方案，肛管5与出液泵15之间还设置有阀门16。

作为本发明的一种优选方案，肛管5是一次性肛管，包括：连接部52和锁定部51，其中连接部52具有外螺纹，锁定部51具有环形槽。与所述肛管5相配合地，所述外壳上设置有弹簧挡板101，弹簧挡板101能够朝向外壳6外部方向开启，并且在弹簧的作用下，当所述肠套叠治疗设备处于非使用状态下时，保持对外壳6的密封，弹簧挡板101上设置有卡扣结构102，肛管5进行连接时，首先打开弹簧单板101，连接部52伸入外壳6内部，旋转拧紧，然后松开弹簧挡板101，卡扣结构102进入锁定部的环形槽，将肛管5更加紧密地与外壳6相连接。可以理解的是，以独立部件的形式制造肛管5，其就可以以一次性医疗器械的形式进行加工生产，并且在保持与外壳6接口一致的情况下，其余部分可以制造为不同的规格，既解决了交叉使用肛管5消毒的问题，又能够灵活地在后续进行产品升级，更便于大规模生产降低成本。

与此同时，弹簧挡板101对外壳6的连接部形成有效保护，未使用时能够形成密封环境，使用之前，可以对连接腔进行消毒，卡扣结构对连接的稳定性亦有加强，提升了设备的可靠性。

如图3所示，本发明的第二方面提供了一种肠套叠治疗设备的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，获取患者信息，输入所述肠套叠治疗设备；患者信息包括：患儿性别、年龄、患儿病程、是否已阵发性哭闹，是否呕吐，是否腹泻以及是否发热就诊，是否出现血便。值得注意的是，所属领域技术人员可以任意设定患者信息的种类，由此在后续生成生成最佳的控制方案。

步骤2，根据步骤1获得的患者信息，肠套叠治疗设备的控制器生成压力控制方案；步骤2控制器生成压力控制方案包括：压力阈值、灌肠液温度、流量和压力下限值。

作为本发明的一种优选但非限制性的实施方案，控制器以如下公式生成压力阈值palarm和压力下限值pfloor，单位为mmhg，

pref表示参考压力阈值，既可以由医护人员自行设定，例如但不限于120mmhg，也可以在肠套叠治疗设备初始化后由肠套叠治疗设备的控制器根据历史记录按照比例自适应地调节，

g表示患儿性别，g为性别gender的缩写，g＝1表示女患儿，g＝2表示男患儿，

a表示患儿年龄，a为年龄age的缩写，

c表示患儿是否已阵发性哭闹，c＝1表示已阵发性哭闹，c＝0表示未阵发性哭闹，c为哭闹cry的缩写，

v表示患儿是否呕吐，v＝1表示已呕吐，v＝0表示未呕吐，v为呕吐vomit的缩写，

d表示患儿是否腹泻，d＝1表示已腹泻，d＝0表示未腹泻，d为腹泻diarrhea的缩写，

e表示自然常数，

α表示比例系数，一个优选但非限制性的实施方式为88％-92％。

作为本发明的一种优选但非限制性的实施方案，控制器以如下公式生成流量最大值fmax，单位为ml，

fref表示参考流量最大值，既可以由医护人员自行设定，例如但不限于1000ml，也可以在肠套叠治疗设备初始化后由肠套叠治疗设备的控制器根据历史记录按照比例自适应地调节，

g表示患儿性别，g为性别gender的缩写，g＝1表示女患儿，g＝2表示男患儿，

a表示患儿年龄，a为年龄age的缩写，

c表示患儿是否已阵发性哭闹，c＝1表示已阵发性哭闹，c＝0表示未阵发性哭闹，c为哭闹cry的缩写，

v表示患儿是否呕吐，v＝1表示已呕吐，v＝0表示未呕吐，v为呕吐vomit的缩写，

d表示患儿是否腹泻，d＝1表示已腹泻，d＝0表示未腹泻，d为腹泻diarrhea的缩写，

e表示自然常数，

α表示比例系数，一个优选但非限制性的实施方式为88％-92％。

作为本发明的一种优选但非限制性的实施方案，灌肠液的温度以患儿体温上下不超过1℃进行设置。

步骤3，变频器根据步骤2生成的控制方案，对出液泵的电机执行转速控制，灌肠液在出液泵15的驱动下流出。出液泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现变流量恒压控制，变频器接收控制器的信号对出液泵进行速度控制；控制器综合给定信号与反馈信号后，经过pid调节，向变频器输出运转频率指令；压力传感器检测管道出口压力，并将其转变为控制器可接收的电信号进行出液泵转速调节，改变出水流量，实现流体恒压。

步骤4，压力传感器反馈灌肠液的压力，灌肠液以压力阈值恒压流出，控制器判断是否超过压力阈值，若超过压力阈值，生成告警信号，变频器控制出液泵降低转速，灌肠液压力降至压力下限值，后重新升高至压力阈值；若未超过阈值，执行步骤5；

一个优选但非限制性的实施方式为，可任意随时调整压力，精度可达0.1kpa，且压力可恒定于压力阈值，例如但不限于120mmhg，即压力阈值不超过120mmhg。实现了超声监视下灌肠液量和压力的精确控制。

作为本发明的一种优选，步骤4中，若超过压力阈值，变频器在第一设定时间内控制出液泵降低转速，灌肠液压力降至压力下限值，后在第二设定时间内重新升高至压力阈值。灌肠液在出液泵15的驱动下，以压力线性提升或指数方式重新升高至压力阈值。

步骤5，判断超声监视是否已经完成复位，若完成，退出运行；若未完成，判断灌肠液输出，即流量是否已经达到设定阈值，若达到阈值，生成告警信号，停止输出灌肠液，结束本次设备本次运行；若未到达流量阈值，返回步骤4。

作为本发明进一步的优选所述肠套叠治疗设备统计每次完成复位的时间和流量，将其作为一种反馈，按照设定比例调节前文所述压力阈值palarm和流量最大值fmax公式中的首个常数，即其中的参考压力阈值pref和参考流量最大值fref，在压力阈值palarm上限不超过120mmhg，下限不低于100mmhg，流量最大值fmax上限不超过1000ml，下限不低于800ml进行自适应地调节。

为更加清楚地介绍本发明的有益效果，以下介绍使用本发明的肠套叠治疗设备及其控制方法开展的动物实验。动物实验选定108只实验新西兰兔，人工诱肠套叠，以其中的58只实验新西兰兔作为观察组，使用本发明肠套叠治疗设备及其控制方法进行复位，另外50只作为对照组，使用常规的调节灌肠桶高度进而调节水压进行复位。

从复位结果来看，使用本发明的肠套叠治疗设备及其控制方法的观察组58例实验新西兰兔全部一次复位成功，成功率100％；对照组50例实验新西兰兔中，46例一次性复位成功，3例经两次复位成功，1例经三次复位成功，一次性复位成功率为92％，观察组实验新西兰兔一次性复位成功率高于对照组，经χ2检验，差异有统计学意义(p＜0.05)。

从耗时和灌肠液使用量来看，观察组实验新西兰兔复位平均耗时为(4.8±1.7)min；对照组实验新西兰兔复位平均耗时为(15.3±3.7)min。观察组的复位平均耗时和灌肠液平均使用量均小于对照组，经t检验，差异有统计学意义(p＜0.05)。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过使用压力传感器检测水泵的出口压力，并使控制器通过pid算法调节水泵的运转状态，通过改变灌肠液的输出流量，可实现灌肠液的恒压输出。本发明还可随时调整灌肠液的压力，且压力可迅速调整到预定压力并恒定于预定压力。动物实验表明，观察组的复位平均耗时和灌肠液平均使用量均小于对照组，通过使用本发明的恒压变频调速控制仪进行盐水灌肠复位术可有效降低肠穿孔的发生率，是一种理想、简单、安全的实施肠套叠复位术的医疗器械。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。