穿刺模拟装置以及穿刺模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种穿刺模拟装置，它包括，针筒；穿设在针筒上并能相对针筒移动的针；力反馈装置，其设置在针上；控制装置，其用于获取针的位置信息，并基于针的位置信息生成用于待提供给力反馈装置的控制信号。本发明专利技术还公开了一种穿刺模拟方法，它包括以下步骤：获取针尖的位置信息；基于针尖的位置信息，向力反馈装置提供控制信号；力反馈装置接收控制信号，并对针尖提供与控制信号相对的力反馈。本发明专利技术采用以上结构，具有以下优点：本申请实施例中的穿刺模拟装置结构简单，体积小，成本低；本申请实施例中的穿刺模拟装置精度高，力反馈设备的自由度少，不必考虑多个自由度协同作业；本申请实施例中的穿刺模拟装置可以对各种病例进行模拟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种医学仿真领域，尤其涉及一种穿刺模拟装置以及穿刺模拟方法。
技术介绍
在现实生活中，医护人员常常通过穿刺来向人体注入所需的血液、药液、营养液、或其他病人所需的流体。在医护人员学习穿刺过程中，可以通过采用穿刺模拟装置，来减少医护人员的学习穿刺时间，并且提高医护人员的穿刺技能。在现有技术中，穿刺模拟装置包括具有穿刺点的仿真平台、设置在仿真平台内的力反馈装置、针以及控制装置。当针穿过穿刺点并且对力反馈装置施加作用力时，控制装置可以基于力反馈装置的位置变化，来向力反馈装置提供控制信号。此时力反馈装置基于控制信号向针施加相应的作用力，从而使操作人员有种实际操作的感觉。但是现有技术的穿刺模拟装置具有以下缺点：结构受限，需要使用较大的空间来放置力反馈机构；成本太高，由于大多需要使用很复杂的力反馈装置，所以使得教学设备的研发以及生产成本太高；控制复杂，由于使用了多自由度力反馈设备，其控制时要考虑惯性力的平衡，以及多自由度力的协同；功能受限，由于目前市面上的多自由度力反馈设备单一，造成很多力感无法实现；为了在穿刺模拟过程中适应不同的针姿，所以力反馈装置必须采用多自由度以便于调整。
技术实现思路
本申请人经过研究发现，现有技术中的穿刺模拟装置需要在仿真平台内设置，因此现有技术中的穿刺模拟装置无论是在仿真平台或是力反馈装置结构均较为复杂，体积也较大。另外，现有技术中的穿刺模拟装置对力反馈装置的直线度要求较高，对于整体结构的精度要求较高，因而现有技术中的穿刺模拟装置的成本较高。同时由于使用了多自由度力反馈设备，其控制时要考虑惯性力的平衡，以及多自由度力的协同。此外，现有技术中的穿刺模拟装置基于结构限制，也无法对各种病例进行模拟。为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种穿刺模拟装置以及穿刺模拟方法，其能解决上述问题中的至少一种。本申请公开了一种穿刺模拟装置，它包括，针筒；穿设在针筒上并能相对针筒移动的针；力反馈装置，其设置在所述针上；控制装置，其用于获取所述针的位置信息，并基于所述针的位置信息生成用于待提供给所述力反馈装置的控制信号。优选地，它包括：所述针具有设置在所述针相对两端的针尖和针尾，所述针尖位于所述针筒外。优选地，它包括：所述控制装置用于获取所述针尾的位置信息，并基于所述针尾的位置获取所述针尖的位置信息，并基于所述针尖的位置信息生成用于待提供给所述力反馈装置的控制信号。优选地，所述力反馈装置包括与所述控制装置电性连接的电机，所述电机与所述针传动连接。优选地，所述针尾将所述针筒分隔为相互隔离的靠近所述针尖的第一腔室和远离所述针尖的第二腔室；所述力反馈装置还包括液压驱动装置，所述液压驱动装置包括液压缸、穿设在所述液压缸上并能相对所述液压缸移动的活塞杆，所述活塞杆的一端设置有能将所述液压缸分隔为两个相互隔离的第三腔室和第四腔室，所述电机与所述活塞杆的另一端传动连接，所述第二腔室与所述第三腔室连通。优选地，所述力反馈装置包括与所述控制装置电性连接的摩擦力装置，所述摩擦力装置与所述针连接。优选地，所述力反馈装置包括磁流体，所述控制装置包括用于与所述磁流体对应的线圈。优选地，所述控制装置用于获取调节参数，所述控制装置基于所述调节参数以及所述针的位置信息生成用于待提供给所述力反馈装置的控制信号。本申请公开了一种穿刺模拟方法，它包括以下步骤：获取针尖的位置信息；基于所述针尖的位置信息，向力反馈装置提供控制信号；所述力反馈装置接收控制信号，并对针尖提供与所述控制信号信号相对的力反馈。优选地，在所述获取针尖的位置信息步骤还包括：通过空间定位系统获取针尾的位置信息，基于所述针尾的位置信息通过坐标转换算法获取针尖的位置信息。优选地，在基于所述针尖的位置信息，向力反馈装置提供控制信号步骤还包括：通过碰撞检测算法，获取所述针尖与虚拟人体的相对位置关系，基于所述针尖与模拟物的相对位置关系，所述控制装置向力反馈装置提供控制信号。优选地，当所述针尖位于虚拟人体外时，所述控制装置向所述力反馈装置提供第一控制信号；当所述针尖接触到虚拟人体皮肤时，所述控制装置向所述力反馈装置提供第二控制信号；当所述针尖碰到了虚拟人体的血管但没有穿透时，所述控制装置向所述力反馈装置提供第三控制信号；当所述针尖突破虚拟人体的血管时，所述控制装置向所述力反馈装置提供第四控制信号。优选地，所述控制装置接收用户参数，并基于所述用户参数生成调节参数，所述控制装置基于所述调节参数以及所述针的位置信息生成用于待提供给所述力反馈装置的控制信号。本申请采用以上结构，具有以下优点：1、本申请实施例中的穿刺模拟装置结构简单，体积小，成本低；2、本申请实施例中的穿刺模拟装置精度高，力反馈设备的自由度少，不必考虑多个自由度协同作业；3、本申请实施例中的穿刺模拟装置可以对各种病例进行模拟；4、本申请实施例中的穿刺模拟装置重复利用度高，基本不产生耗材，提升了资源的利用率；5、由于针仅具备一个自由度，因此在穿刺模拟过程中，不受针姿的限制；6、本申请实施例中的穿刺模拟装置不受场景的限制，可以应用在各个场景情况下，甚至可以在人体上进行模拟。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。图1示出了本申请中穿刺模拟装置的一个具体实施方式的结构示意图。图2示出了本申请中穿刺模拟装置的另一个具体实施方式的结构示意图。图3示出了图2的原理示意图。以上附图的附图标记：1、针筒；2、针；21、针尖；22、针尾；3、力反馈装置；31、电机；32、液压缸；33、第一腔室；34、第二腔室；35、第三腔室；36、第四腔室；37、活塞杆；38、活塞；39、定滑轮。具体实施方式结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿刺模拟装置，其特征在于，它包括，针筒；穿设在针筒上并能相对针筒移动的针；力反馈装置，其设置在所述针上；控制装置，其用于获取所述针的位置信息，并基于所述针的位置信息生成用于待提供给所述力反馈装置的控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种穿刺模拟装置，其特征在于，它包括，
针筒；
穿设在针筒上并能相对针筒移动的针；
力反馈装置，其设置在所述针上；
控制装置，其用于获取所述针的位置信息，并基于所述针的位置信息生成用于待提供给所述力反馈装置的控制信号。
2.如权利要求1所述的穿刺模拟装置，其特征在于，它包括：
所述针具有设置在所述针相对两端的针尖和针尾，所述针尖位于所述针筒外。
3.如权利要求2所述的穿刺模拟装置，其特征在于，它包括：
所述控制装置用于获取所述针尾的位置信息，并基于所述针尾的位置获取所述针尖的位置信息，并基于所述针尖的位置信息生成用于待提供给所述力反馈装置的控制信号。
4.如权利要求1所述的穿刺模拟装置，其特征在于，
所述力反馈装置包括与所述控制装置电性连接的电机，所述电机与所述针传动连接。
5.如权利要求4所述的穿刺模拟装置，其特征在于，
所述针尾将所述针筒分隔为相互隔离的靠近所述针尖的第一腔室和远离所述针尖的第二腔室；
所述力反馈装置还包括液压驱动装置，所述液压驱动装置包括液压缸、穿设在所述液压缸上并能相对所述液压缸移动的活塞杆，所述活塞杆的一端设置有能将所述液压缸分隔为两个相互隔离的第三腔室和第四腔室，所述电机与所述活塞杆的另一端传动连接，所述第二腔室与所述第三腔室连通。
6.如权利要求1所述的穿刺模拟装置，其特征在于，
所述力反馈装置包括与所述控制装置电性连接的摩擦力装置，所述摩擦力装置与所述针连接。
7.如权利要求2所述的穿刺模拟装置，其特征在于，
所述力反馈装置包括磁流体，所述控制装置包括用于与所述磁流体对应的线圈。
8.如权利要求1所述的穿刺模拟装置，其特征在于，所述控制装置用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：于福东，
申请(专利权)人：苏州敏行医学信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32