穿刺机构及穿刺方法技术

本发明专利技术涉及一种穿刺机构及穿刺方法，该穿刺机构包括基座11；控制模块13；直线轴机构15，设置于所述基座11上，用于根据所述控制模块13的第一指令控制针头沿X轴、Y轴及Z轴运动；回转轴机构17，与所述直线轴机构15连接，用于根据控制模块13的第二指令调整所述针头的俯仰和水平角度；推送轴机构19，与所述回传轴机构17连接，用于根据控制模块13的第三指令推送所述针头刺入血管。本发明专利技术实施例，通过采用6轴机械结构，在控制模块的控制下对针头进行坐标调整和姿态调整，能够实现快速、准确地穿刺功能。

Puncture mechanism and puncture method

The invention relates to a lancing mechanism and the method of puncture, puncture mechanism comprises a base 11; 13 control module; linear axis mechanism 15 is arranged on the base 11, according to the control module first instruction 13 control needles along the X axis, Y axis and Z axis; the mechanism of rotary shaft 17, and the straight shaft mechanism 15 is connected, according to the control module 13 second instructions to adjust the needle and the level of pitching angle; the push shaft mechanism 19, and the return shaft 17 is connected to the control module 13, according to the third instruction of pushing the needle into the vessel. The embodiment of the invention adopts the 6 axis mechanical structure to coordinate and adjust the needle head under the control of the control module, and can realize the rapid and accurate puncture function.

【技术实现步骤摘要】
穿刺机构及穿刺方法
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种穿刺机构及穿刺方法。
技术介绍
在临床检验中采血、治疗中扎针都是最广泛、最基本的医疗操作项目，目前都是依赖于护士多年的经验和手感进行的。然后，人工穿刺经常出现扎不准的现象，尤其是肥胖患者、婴幼儿患者，对于护士的穿刺技术要求非常之高。为了提高穿刺准确性，目前已有多篇专利文献提出了自动穿刺的技术。中国专利文献CN204218918U，专利名称为：一种无需人工穿刺的全自动智能化采血设备，系统由智能导航血管识别定位装置、全自动定位机械结构、穿刺针夹持装置、试管转运和储存装置、自动喷淋消毒装置等模块组成，以上几个模块在计算机的统一控制下自动联动实现全自动运行，可以实现自动穿刺功能。中国专利文献CN105056351A，专利名称为：一种自动扎针装置，包括架体、承放机构、获取机构、第一控制机构，通过计算机的控制实现自动穿刺功能。然而，上述专利文献中仅揭示出利用机器结构取代人完成穿刺功能的概念，并未考虑如何设置机械结构和控制方式来实现精确穿刺的效果，而且也未考虑如何设置可以尽量减少给患者带来疼痛感，而解决这些问题均要求整个机械运动过程要快速、准确，并要求压、刺、挑、进针、退针一系列穿刺动作有特定的运动轨迹。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种穿刺机构及穿刺方法。本专利技术实施例提供了一种穿刺机构10，包括：基座11；控制模块13；直线轴机构15，设置于所述基座11上，用于根据所述控制模块13的第一指令控制针头沿X轴、Y轴及Z轴运动；回转轴机构17，与所述直线轴机构15连接，用于根据控制模块13的第二指令调整所述针头的俯仰和水平角度；推送轴机构19，与所述回传轴机构17连接，用于根据控制模块13的第三指令推送所述针头刺入血管。在本专利技术的一个实施例中，所述直线轴机构15包括X轴运动副X1,X2、X轴动力源XD、Y轴运动副Y1,Y2、Y轴动力源YD、Z轴运动副Z1,Z2、Z轴动力源ZD，所述X轴动力源XD、所述Y轴动力源YD及所述Z轴动力源ZD根据所述控制模块13的所述第一指令分别控制所述X轴运动副X1,X2、所述Y轴运动副Y1,Y2及所述Z轴运动副Z1,Z2运动。在本专利技术的一个实施例中，所述回转轴机构17包括水平回转运动副U1,U2、水平回转动力源UD、俯仰回转运动副V1,V2、俯仰回转动力源VD，所述水平回转动力源UD及所述俯仰回转动力源VD根据所述控制模块13的所述第二指令分别控制所述水平回转运动副U1,U2及所述俯仰回转运动副V1,V2运动。在本专利技术的一个实施例中，其中：所述推送轴机构19根据所述控制模块13的第四指令将所述针头沿直线方向退出皮肤组织之外；所述回转轴机构17根据所述控制模块13的第五指令将所述针头恢复至初始化的俯仰和水平角度；所述直线轴机构15根据所述控制模块13的第六指令将所述针头运动至初始位置以结束穿刺过程。在本专利技术的一个实施例中，还包括力反馈和/或电阻抗反馈装置，所述力反馈和/或电阻抗反馈装置电连接至所述控制模块13，用于根据针头刺入皮肤组织后的力反馈和/或电阻抗反馈数据判断所述针头是否进入血管中。本专利技术的另一个实施例提供了一种穿刺方法，由穿刺机构完成，所述穿刺机构包括X直线轴机构、Y直线轴机构、Z直线轴机构、水平回转轴机构、垂直回转轴机构及推送轴机构；所述方法包括：控制所述X直线轴机构、所述Y直线轴机构、所述Z直线轴机构、所述水平回转轴机构、所述垂直回转轴机构运动将针头至穿刺点位置以完成定位段的运动；控制所述推送轴机构沿直线将所述针头由穿刺点刺入血管并到达进入点以完成穿刺段的运动；控制所述推送轴机构和所述垂直回转轴机构将所述针头由所述进入点推送至平推点以完成穿刺调整段的运动；控制所述推送轴沿直线将所述针头由所述平推点推送至终点位置以完成平推段的运动。在本专利技术的一个实施例中，控制所述X直线轴机构、所述Y直线轴机构、所述Z直线轴机构、所述水平回转轴机构、所述垂直回转轴机构运动将针头至穿刺点位置以完成定位段的运动，包括：控制所述X直线轴机构、所述Y直线轴机构、所述Z直线轴机构以第一速度范围将所述针头推送至安全点位置以完成快速粗定位段的运动；控制所述X直线轴机构、所述Y直线轴机构、所述Z直线轴机构及所述水平回转轴机构、所述垂直回转轴机构以第二速度范围将所述针头由所述安全点推送至所述穿刺点位置以完成慢速准确定位段的运动；其中，所述垂直回转轴机构控制所述针头与血管的俯仰夹角为5°～45°。在本专利技术的一个实施例中，所述穿刺机构设置有力反馈和/或电阻抗反馈装置；控制所述推送轴机构沿直线将所述针头由穿刺点刺入血管并到达进入点以完成穿刺段的运动，包括：控制所述推送轴机构沿直线方向推送所述针头由穿刺点刺入皮肤组织，并根据所述力反馈和/或者电阻抗反馈装置反馈的数据确定所述针头是否已进入血管，并在确定所述针头进入血管后继续推进设定距离后形成所述进入点以完成所述穿刺段的运动。在本专利技术的一个实施例中，控制所述推送轴机构和所述垂直回转轴机构将所述针头由所述进入点推送至平推点以完成穿刺调整段的运动，包括：控制所述推送轴机构沿直线方向将所述针头由所述进入点推送所述针头，并同步控制所述垂直回转轴机构采用圆弧插补方式分段调整垂直方向的角度以逐次逼近至所述平推点位置以完成穿刺调整段的运动。在本专利技术的一个实施例中，该方法还包括：控制所述推送轴机构沿直线方向将所述针头由所述终点退出皮肤组织之外以完成退针段的运动；控制所述X直线轴机构、所述Y直线轴机构、所述Z直线轴机构、所述水平回转轴机构、所述垂直回转轴机构以第三速度范围恢复至初始位置以完成快速退回段的运动。本专利技术实施例，通过采用6轴机械结构，并配合预设多段穿刺路线，精确快速地刺入血管，实现真正的全自动穿刺功能。另外，为了减轻患者的疼痛感，在针头刺入皮肤组织时采用与血管成一定角度的方向刺入，并在推进过程中以步进微调、圆弧插补的方式调整进针路径，保证血管受力变形最小，疼痛感最小。最后，为了防止血管被刺穿，在机械结构中增加力反馈和/或电阻抗反馈装置，根据力反馈和/或电阻抗反馈的突变数据确定针头是否插入血管或者插穿血管，保证自动穿刺的安全性。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅试图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种穿刺机构的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种穿刺机构的六轴机械结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种刺穿方法的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种穿刺路径的轨迹示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种穿刺路径选择的示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种直线插补的原理示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种圆弧插补的原理示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种穿刺调整段的进针路径示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。实施例一请参见图1，图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿刺机构(10)，其特征在于，包括：基座(11)；控制模块(13)；直线轴机构(15)，设置于所述基座(11)上，用于根据所述控制模块(13)的第一指令控制针头沿X轴、Y轴及Z轴运动；回转轴机构(17)，与所述直线轴机构(15)连接，用于根据控制模块(13)的第二指令调整所述针头的俯仰和水平角度；推送轴机构(19)，与所述回传轴机构(17)连接，用于根据控制模块(13)的第三指令推送所述针头刺入血管。

【技术特征摘要】
1.一种穿刺机构(10)，其特征在于，包括：基座(11)；控制模块(13)；直线轴机构(15)，设置于所述基座(11)上，用于根据所述控制模块(13)的第一指令控制针头沿X轴、Y轴及Z轴运动；回转轴机构(17)，与所述直线轴机构(15)连接，用于根据控制模块(13)的第二指令调整所述针头的俯仰和水平角度；推送轴机构(19)，与所述回传轴机构(17)连接，用于根据控制模块(13)的第三指令推送所述针头刺入血管。2.根据权利要求1所述的穿刺机构(10)，其特征在于，所述直线轴机构(15)包括X轴运动副(X1,X2)、X轴动力源(XD)、Y轴运动副(Y1,Y2)、Y轴动力源(YD)、Z轴运动副(Z1,Z2)、Z轴动力源(ZD)，所述X轴动力源(XD)、所述Y轴动力源(YD)及所述Z轴动力源(ZD)根据所述控制模块(13)的所述第一指令分别控制所述X轴运动副(X1,X2)、所述Y轴运动副(Y1,Y2)及所述Z轴运动副(Z1,Z2)运动。3.根据权利要求1所述的穿刺机构(10)，其特征在于，所述回转轴机构(17)包括水平回转运动副(U1,U2)、水平回转动力源(UD)、俯仰回转运动副(V1,V2)、俯仰回转动力源(VD)，所述水平回转动力源(UD)及所述俯仰回转动力源(VD)根据所述控制模块(13)的所述第二指令分别控制所述水平回转运动副(U1,U2)及所述俯仰回转运动副(V1,V2)运动。4.根据权利要求1所述的穿刺机构(10)，其特征在于：所述推送轴机构(19)根据所述控制模块(13)的第四指令将所述针头沿直线方向退出皮肤组织之外；所述回转轴机构(17)根据所述控制模块(13)的第五指令将所述针头恢复至初始化的俯仰和水平角度；所述直线轴机构(15)根据所述控制模块(13)的第六指令将所述针头运动至初始位置以结束穿刺过程。5.根据权利要求1所述的穿刺机构，其特征在于，还包括力反馈和/或电阻抗反馈装置，所述力反馈和/或电阻抗反馈装置电连接至所述控制模块(13)，用于根据针头刺入皮肤组织后的力反馈和/或电阻抗反馈数据判断所述针头是否进入血管中。6.一种穿刺方法，其特征在于，由穿刺机构完成，所述穿刺机构包括X直线轴机构、Y直线轴机构、Z直线轴机构、水平回转轴机构、垂直回转轴机构及推送轴机构；所述方法包括：控制所述X直...

【专利技术属性】
技术研发人员：党磊，李卓，杨文波，常珂珂，朱锐，李嘉男，
申请(专利权)人：西安中科微光影像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61