一種基於多傳感器的神經外科輔助裝置的製作方法
2023-06-10 04:28:52
本發明涉及智能機械領域，具體涉及一種基於多傳感器的神經外科輔助裝置。
背景技術：
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在神經外科中，病人經常會出現情緒過於激動等現象，這時如果不對病人加以控制，很可能會出現自殘或傷及醫護人員的現象，此時醫護人員大多使用約束帶對患者進行固定，而約束帶在使用時至少需要兩名醫護人員，一名對患者進行按壓固定，另一名對約束帶進行綁縛，耗費人力，且約束帶在使用過程中容易因過緊對病人造成傷害，若病人在醫護人員忙碌期間突然發病，則極有可能對自己造成傷害，這時約束帶起不到應盡的作用。
因此，設計出一種能夠自動根據病人情況對病人進行按壓控制的神經外科輔助裝置成為了亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種基於多傳感器的神經外科輔助裝置，以解決現有技術中導致的上述多項缺陷。
一種基於多傳感器的神經外科輔助裝置，包括：光學式傳感器、脈搏傳感器、心率傳感器、減法器、處理器、脈衝發生器、控制器、GPRS模塊、機械臂；
處理器處理脈搏傳感器、心率傳感器的數據並驅動脈衝發生器向控制器發送脈衝信號，控制器將經過處理器處理的脈搏傳感器、心率傳感器的數據以及光學傳感器數據發送至預設的手機並根據所述脈衝信號決定是否觸發機械臂動作。
優選的，光學式傳感器，其被安裝在鼻腔內，向所述鼻腔的表面發送測量光，並且接收該測量光的反射光，檢測所述鼻腔的形狀變化換算為距離變化；
彈性部件，其與所述鼻腔抵接並且包圍所述光學式傳感器，所述光學式傳感器根據所述反射光的強度變化或接收所述反射光時的時間變化來檢測所述鼻腔的對應部位的距離變化；
減法器，接收脈搏傳感器及心率傳感器的測量數值，從而得到脈搏傳感器與心率傳感器測量數據的差值；
處理器，接收脈搏傳感器及心率傳感器的測量結果及減法器的運算結果，當所述脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值中的二者以上在所述預設值範圍外時，觸發脈衝發生器發送正向的脈衝信號，當所述脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值中的二者以上在所述預設值範圍內時，觸發脈衝發生器發送反向的脈衝信號；
處理器通過用於發送脈衝電流的脈衝發生器連接到控制器，GPRS模塊連接到控制器；
控制器，其接收所述脈衝發生器的脈衝信號及光學傳感器的測量結果，當所述脈衝信號為正向時，則觸發機械臂進行工作，當脈衝信號為反向時，則GPRS模塊將脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值通過GPRS網絡發送至預設的手機，以及用於，觸發GPRS模塊將光學傳感器的測量值通過GPRS網絡發送至預設的手機；
機械臂，其用於對病人進行按壓、控制，避免發病期間的病人進行自殘或對他人造成傷害。
優選的，所述光學式傳感器是反射型光敏傳感器、或者光纖布拉格光柵型光纖傳感器。
優選的，所述機械臂包括底座、直角安裝架和固定機構，所述直角安裝架固定安裝在底座上，所述固定機構滑動連接在直角安裝架水平面的底部。
優選的，所述固定機構包括左固定機構、右固定機構和下壓固定機構，所述左固定機構包括第一推桿電機、金屬固定板和第一可伸縮杆，第一可伸縮杆一端與第一推桿電機相連接，另一端與金屬固定板相連接，所述右固定機構包括第二推桿電機、電磁吸盤和第二可伸縮杆，第二可伸縮杆一端與推桿電機相連接，另一端與電磁吸盤相連接。
優選的，所述下壓固定機構包括推桿電機組和與推桿電機組相連接的壓板，所述推桿電機組包括第三推桿電機、第四推桿電機、第五推桿電機、第六推桿電機和第七推桿電機，第三推桿電機與壓板上表面的右上角相連接，第四推桿電機與壓板上表面的左上角相連接，第五推桿電機與壓板上表面的軸心相連接，第六推桿電機與壓板上表面的右下角相連接，第七推桿電機與壓板上表面的左下角相連接。
優選的，所述壓板下表面的右上角、左上角、軸心、右下角、左下角分別安裝有第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器。
優選的，所述機械臂上安裝有視覺傳感器，所述視覺傳感器與控制器相連接。
優選的，所述機械臂上安裝有藥物噴灑裝置。
本發明的優點在於：有效取代了傳統的約束帶，且能夠在不需要醫護人員操作的情況下，根據病人的心率、脈搏及鼻息對其身體狀況進行判斷，並及時對病人進行控制，同時，機械臂能夠對自身與病人間的壓力進行調節，避免壓力過大對病人造成傷害，且能夠將測量數據通過GPRS網絡發送至提前設定的手機，提醒相關人員關注病人的情況。
附圖說明
圖1為本發明所述的一種基於多傳感器的神經外科輔助裝置的原理框圖。
圖2為本發明所述的機械臂的結構示意圖。
其中：1-光學式傳感器，2-脈搏傳感器，3-心率傳感器，4-減法器，5-處理器，6-脈衝發生器，7-控制器，8-GPRS模塊，9-視覺傳感器，10-藥物噴灑裝置，11-機械臂，12-直角安裝架，13-電機，14-線輪，15-壓力板，16-藥囊，17-連接管，18-霧化噴頭，19-電磁吸盤，20-第二可伸縮杆，21-第一可伸縮杆，22-第一推桿電機，23-第六壓力傳感器，24-金屬固定板，25-壓板，26-第七壓力傳感器，27-第二推桿電機，28-底座。
具體實施方式
為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。
如圖1和圖2所示，一種基於多傳感器的神經外科輔助裝置，包括：
脈搏傳感器2，心率傳感器3，脈搏和心率是反映成人身體狀態的重要指示特徵，一般來說，當病人情緒發生波動瀕臨發病時，其脈搏和心率會大幅變化，遠遠超過正常成人心率及脈搏的每分鐘70-80次的範圍，根據病人體質的不同，其正常範圍心率和脈搏的設定值可根據檢測進行上下調整；
光學式傳感器1，其被安裝在鼻腔內，向所述鼻腔的表面發送測量光，並且接收該測量光的反射光，檢測所述鼻腔的形狀變化換算為距離變化，彈性部件，其與所述鼻腔抵接並且包圍所述光學式傳感器1，所述光學式傳感器1根據所述反射光的強度變化或接收所述反射光時的時間變化來檢測所述鼻腔的對應部位的距離變化，病人發病時，會伴隨著呼吸的急促，而鼻腔的形狀變化程度，則可以直接反映出病人呼吸的變化程度；
減法器4，接收脈搏傳感器2及心率傳感器3的測量數值，從而得到脈搏傳感器2與心率傳感器3測量數據的差值，對於身體正常的成年人，其脈搏及心率的差值應該在每分鐘20以內，若超出該數值，則直接反映出病人身體不適；
脈衝發生器6，用於發送脈衝電流；
處理器5，接收脈搏傳感器2及心率傳感器3的測量結果及減法器4的運算結果，以及用於根據預設值來檢測脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值，當所述脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值中的二者以上在所述預設值範圍外時，觸發脈衝發生器6發送正向的脈衝信號，當所述脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值中的二者以上在所述預設值範圍內時，觸發脈衝發生器6發送反向的脈衝信號，增加了工作的準確度，避免了單一測量造成的操作；
GPRS模塊8，用於將數據通過GPRS網絡發出，可將病人的測量數據發送至GPRS網絡內的SIM卡中，實際使用中該SIM卡的持有者一般為醫生，醫生可通過測量數據對病人的身體狀況進行判斷；
機械臂11，其用於對病人進行按壓、控制，避免發病期間的病人進行自殘或對他人造成傷害，機械臂11可以控制自身對病人的壓力，避免壓力過大對病人造成傷害，也避免壓力過小造成的病人逃脫，代替了傳統的約束帶，能夠在不需醫護人員的情況下根據病人的身體特徵進行工作；
控制器7，其接收所述脈衝發生器6的脈衝信號及光學傳感器1的測量結果，當所述脈衝信號為正向時，則觸發機械臂11進行工作，當脈衝信號為反向時，則GPRS模塊將脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值通過GPRS網絡發送至預設的手機，以及用於，觸發GPRS模塊將光學傳感器1的測量值通過GPRS網絡發送至預設的手機；
其中，所述光學式傳感器1是反射型光敏傳感器、或者光纖布拉格光柵型光纖傳感器，光纖傳感器，通過在光纖中產生一定的構造變化，將構造變化用作衍射光柵，可以捕獲通過光纖內的特定波長，按照光纖伴隨外耳的運動而發生變形的方式，使光纖傳感器的光纖沿著鼻腔的表面，因為光纖變形時通過光纖內的光的波長發生變化，所以通過監視波長變化，可以檢測伴隨鼻腔的運動的鼻腔的變化。
其中，所述機械臂11包括底座28、直角安裝架12和固定機構，所述直角安裝架12固定安裝在底座28上，所述固定機構滑動連接在直角安裝架12水平面的底部。
其中，所述固定機構包括左固定機構、右固定機構和下壓固定機構，所述左固定機構包括第一推桿電機22、金屬固定板24和第一可伸縮杆21，第一可伸縮杆21一端與第一推桿電機22相連接，另一端與金屬固定板24相連接，所述右固定機構包括第二推桿電機27、電磁吸盤19和第二可伸縮杆20，第二可伸縮杆20一端與推桿電機相連接，另一端與電磁吸盤19相連接，當機械臂11開始工作時，電磁吸盤19通電，從而對金屬固定板24進行吸附，電磁吸盤19和金屬固定板24對病人進行左右固定，在本實施例中，所述第一可伸縮杆21和第二可伸縮杆20均採用彈性橡膠製成，所述金屬固定板24右側及電磁吸盤19左側分別安裝有第六壓力傳感器23和第七壓力傳感器26，當第六壓力傳感器23和第七壓力傳感器26的測量值超出臨界值時，第一推桿電機22和第二推桿電機27分別帶動金屬固定板24和電磁吸盤19向左、右兩側移動，使二者間距變大，從而使得壓力值降至臨界值範圍內，避免病人因壓力過大造成不適。
其中，所述下壓固定機構包括推桿電機組和與推桿電機組相連接的壓板25，所述推桿電機組包括第三推桿電機、第四推桿電機、第五推桿電機、第六推桿電機和第七推桿電機，第三推桿電機與壓板25上表面的右上角相連接，第四推桿電機與壓板25上表面的左上角相連接，第五推桿電機與壓板25上表面的軸心相連接，第六推桿電機與壓板25上表面的右下角相連接，第七推桿電機與壓板25上表面的左下角相連接。
其中，所述壓板25下表面的右上角、左上角、軸心、右下角、左下角分別安裝有第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器，通過第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器分別檢測壓板25五處對病人的壓力，從而利用第三推桿電機、第四推桿電機、第五推桿電機、第六推桿電機和第七推桿電機使得五處的壓力值均在臨界值內，若壓板25偏向受力，則單點測量可能造成壓力值測量失誤，病人承受的壓力值大不能被測出，而多點測量有效地解決了這一問題。
其中，所述機械臂11上安裝有視覺傳感器9，所述視覺傳感器9與控制器7相連接，可將病人的情況通過視覺傳感器9實時傳輸至控制器7內，方便醫護人員對病人的情況進行監測，所述視覺傳感器9可採用CCD視覺傳感器9，其成本低且監測效果良好。
其中，所述機械臂11上安裝有藥物噴灑裝置10，在本實施例中，所述藥物噴灑裝置10包括藥囊16、連接管17和霧化噴頭18，所述連接管17一端與藥囊16相連接，另一端與霧化噴頭18相連接，藥囊16內盛有用於舒緩病人情緒的藥物，所述直角安裝架12上設有安裝槽，安裝槽內安裝有電機13，電機13的輸出端連接有減速箱，所述減速箱上連接有線輪14，直角安裝架12上還設有通孔，所述通孔內設有壓力板15，壓力板15與線輪14間連接有尼龍繩，所述電機13的控制端與控制器7的輸出端相連接，當脈搏、心率、二者的差值及鼻腔的形變量中的一者超出臨界值範圍時，電機13通過減速箱帶動線輪14對尼龍繩進行收卷，壓力板15隨之壓下，藥囊16在壓力板15的作用下進行加壓，藥囊16內的藥液經霧化噴頭18噴出，能過對病人的情緒起到緩解作用。
本發明的工作流程為：通過脈搏傳感器2、心率傳感器3及光學式傳感器1分別對病人的脈搏、心率及鼻腔的形狀變化距離進行測量，並利用減法器4對脈搏傳感器2和心率傳感器3的差值進行計算，處理器5接收脈搏、心率及二者的差值，並將其與預設值進行對比，當三者中有二者或二者以上在預設值範圍時，脈衝發生器6發送正向脈衝，控制器7觸發機械臂11進行工作，當三者中有二者或二者以上在預設值範圍內時，脈衝發生器6發送反向信號，控制器7觸發GPRS模塊8將脈搏值、心率值及脈搏值與心率值的差值通過GPRS網絡發送至預設的手機，光學式傳感器1將其測量結果輸出至控制器7後，所述控制器7，將光學傳感器的測量值與預設值進行比較，當光學傳感器的測量值超出預設範圍時，則GPRS模塊8將光學傳感器的測量值通過GPRS網絡發送至預設的手機。
本發明所述的機械臂11的工作流程為：機械臂11受到正向脈衝觸發後開始工作，電磁吸盤19通電後產生吸附力，從而對金屬固定板24進行吸附，第一可伸縮板在電磁吸盤19的吸附作用下伸長，金屬固定板24和電磁吸盤19起到了對病人左、右兩側進行固定的作用，第六壓力傳感器23和第七壓力傳感器26分別對金屬固定板24、電磁吸盤19與病人間的壓力進行測量，當壓力超過預設範圍時，控制器7觸發對應的推桿電機進行調整，壓板25在推桿電機組的作用下對病人進行縱向固定，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器分別與第三推桿電機、第四推桿電機、第五推桿電機、第六推桿電機、第七推桿電機相對應，當壓力傳感器的值超出預設值時，控制器7觸發對應的推桿電機進行調整，從而使整個推板給病人的力變的均勻，避免單點壓力過大對病人造成傷害。
基於上述，有效取代了傳統的約束帶，且能夠在不需要醫護人員操作的情況下，根據病人的心率、脈搏及鼻息對其身體狀況進行判斷，並及時對病人進行控制，節省人力且避免病人突然發病對自身造成傷害，同時，機械臂11能夠對自身與病人間的壓力進行調節，避免壓力過大對病人造成傷害，且能夠將測量數據通過GPRS網絡發送至提前設定的手機，提醒相關人員關注病人的情況。
由技術常識可知，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特徵的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，並不是僅有的。所有在本發明範圍內或在等同於本發明的範圍內的改變均被本發明包含。