基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，包括配药系统和按摩系统；配药系统包括配重柜、工具箱和灌肠管；按摩系统包括配置支架、欠驱动按摩机械手。工具箱内安装有恒温系统、注药系统、混药系统和流控系统，使灌肠液的温度、浓度、流量和流速等参数均在最佳控制范围内，减少对患者的伤害，降低引发并发症的风险；欠驱动按摩机械手解决了患者平躺时腹部高度不规则变化导致的按摩轨迹规划困难的问题；通过机械手按摩可延长灌肠液在患者体内的留存时间，加速灌肠液与粪便的混合速度与充分程度，大大提高单次灌肠后肠道的清洁程度，减少清洁肠道需要的灌肠次数，提高灌肠的效率。

Efficient Enema Instrument Based on Underactuated Manipulator

【技术实现步骤摘要】
基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器
本专利技术属于医疗器械和机器人
，尤其涉及一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器。
技术介绍
清洁灌肠是肠道检查或肠道手术前的重要步骤。如果未能排清肠道则易造成肠道检查结果不准确，或者出现患者术中排便的情况。我国大多数医院在实施清洁灌肠时仍使用人工灌肠方式。人工灌肠过程繁琐，导致医务人员的工作强度大。人工灌肠依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合，若想使二者混合均匀则需要较长的时间，导致灌肠效率较低；同时人工灌肠清洁肠道的效果不佳，必须进行多次灌肠操作才能使肠道清洁，此为灌肠效率低的又一重要原因。同时由于灌肠属于侵入性操作，多次插拔肛管易引发痔疮或肛门括约肌松弛等并发症。灌肠液的温度、浓度、流量和流速等参数是决定肠道清洁程度的重要因素。若不能将这些参数控制在适用范围内，则会降低单次灌肠后肠道的清洁程度，同时还会引发其他并发症。灌肠液浓度过低或温度过高都会降低单次灌肠效果；灌肠液浓度过高会引发肝性脑病；灌肠液温度过低会刺激肠粘膜而使患者产生腹痛现象；灌肠液流量过小必然会增加单次灌肠时间，从而降低医护人员的工作效率，也给患者带来麻烦；灌肠液流量过大会增大对肠道的冲击力，刺激患者排便，也可能击穿肠壁较薄弱的老年患者的肠壁。灌肠液与粪便混合的充分程度决定了单次灌肠后患者肠道清洁程度。灌肠液与粪便混合越充分越利于粪便排出体外，单次灌肠后肠道越清洁。灌肠液与粪便混合的充分程度决定于灌肠液在患者肠道内保留时间长短以及灌肠液与粪便混合的实现方式。人工灌肠依靠患者走动进而带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合。该方式需要较长时间方能实现灌肠液与粪便的充分混合，是人工灌肠效率较低的主要原因。灌肠液在患者体内保留时间长短决定于患者对灌肠液的耐受程度。灌肠液在耐受程度较弱的患者体内保留时间较短，不能达到灌肠液与粪便的充分混合即排出体外，单次灌肠效果较差；尽管灌肠液在耐受程度较强的患者体内保存时间长，能使灌肠液与粪便充分混合，但是混合方式决定了灌肠效率低。为了提高灌肠效率和灌肠效果，研究人员做了大量的研究与探索，包括灌肠方法的改善、灌肠设备的更新和灌肠药物的开发。无论方法如何改善，人工灌肠始终依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合，灌肠效率低，单次灌肠效果差；现阶段的灌肠设备某些能保证灌肠液的温度、浓度、流量和流速等参数，但是灌肠液与粪便的混合依然是依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现，单次灌肠效果差，灌肠整体效率仍较低；另有研究人员研制出让患者口服的灌肠药剂，在患者需要灌肠时口服药剂即可；但是该方法需要患者半夜就起来喝药，期间更是需要多次排便以达到清洁肠道的结果，而多次排便会导致患者虚脱，影响手术的进行。中国专利公告(布)号为CN2617382Y，公告(布)日为2004年5月26日，专利技术名称为“微机自控结肠灌注透析治疗机”，该案中提供了一款微机自控结肠灌注透析治疗机，该设备能自动控制药液的温度、浓度、流量和流速等参数，但是透析机的造价昂贵，更适合用于透析，若用于灌肠则必然造成医疗资源的浪费。使用该案的设备进行灌肠，事后仍然依靠患者走动带动肠道蠕动的方式实现灌肠液与粪便的混合，灌肠效率低。李金秋在文献“电脑灌肠治疗仪应用于术前清洁灌肠的操作”，文献期刊来源《中华护理杂志》2005年1月第40卷第1期第2期61页，该案中提供了一种DGY-2型电脑灌肠治疗仪，该仪器采用高精度微压力传感元件，在微型计算机的控制下采用恒定压力将灌肠液推入病人体内。该仪器充分考虑了灌肠压力和流量对患者的影响，但是灌肠药液浓度依赖于医护人员的个人经验。刘水平等在文献“基于模糊神经网络控制的结肠灌注透析治疗机”，文献期刊来源《计算机测量与控制》2005年第13卷第8期872-876页，该案中提供了一种基于模糊神经网络控制的结肠灌注透析治疗机，该设备具有温度,压力,流量,流速,容积,容量自动监测和控制；超温,超压,无液,无药,管路阻塞自动报警和控制；安全可靠的紧急关停开关设计。该设备没有考虑灌肠后灌肠液与粪便的混合充分程度对单次灌肠效果的影响。林桂荣在文献“一次性特殊灌肠器的研制与应用”，文献期刊来源《中国实用护理杂志》2005年3月18日第21卷第3期下半月版71页，该案中提供了一种一次性特殊灌肠器，可掌握灌肠药液的剂量，但是该项研究无法控制灌肠液的浓度、温度、流量和流速等参数。中国专利公告(布)号为CN204864276U，公告(布)日为2015年12月16日，专利技术名称为“一种智能恒温灌肠器”，该案中提供了一种智能恒温灌肠器，该仪器可避免交叉感染，将灌肠液温度控制在恒定值。但是该研究未涉及灌肠药液的浓度、流量和流速等参数，亦未涉及灌肠液与粪便混合充分程度对单次灌肠效果的影响。随着医学技术的进步，外科手术能解决很多疾病，需要进行腹部手术的患者也越来越多，而保证肠道清洁又是进行腹部手术的必需环节，给医护人员带来了很大的工作压力，现有灌肠方法和灌肠设备又不能很好的解决以上问题，亟需一款能提高灌肠效率，缓解医护人员工作压力的设备，节省医疗资源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服人工灌肠和现有灌肠设备灌肠效率低且易引发并发症的问题，提供一种可以提高灌肠效率且能降低引发并发症风险的高效灌肠仪器。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用如下技术方案实现的：所述的一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器具有配药系统和按摩系统；所述的配药系统具有配重柜、工具箱和灌肠管；所述的按摩系统具有配重支架、欠驱动机械手和微调装置；所述的工具箱具有外壳、恒温系统、注药系统、流控系统、混药系统以及连接它们的第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路；所述的配药系统摆放在房间的特定位置；所述的按摩系统根据患者的具体情况，由操作者完成位置移动和按摩球的高度微调；所述的工具箱通过螺栓连接固定在配重柜的上表面；所述的灌肠管通过螺纹连接安装在工具箱上；所述的欠驱动机械手通过螺栓连接安装在配重支架上；所述的微调装置通过轴承和螺纹连接安装在配重支架上。技术方案中所述的配重柜为柜状结构件，用于限制配药系统的6个自由度和存储医疗设备；配重柜的顶部为厚板状结构件，其上设置有6个完全相同的外壳定位孔，为螺纹盲孔，用于定位和安装外壳。技术方案中所述的外壳为箱体类结构件，用于防尘和固定内部元器件；外壳最外侧的6个板件形成一个长方体形的壳体；壳体内部由3个板件分割成6个柜体；最左侧的两个柜体自上而下分别称为第一柜体和第二柜体；最右侧的两个柜体自上而下分别称为为第五柜体和第六柜体；中间两个柜体自上而下分别称为第三柜体和第四柜体；外壳底部板件尺寸与配重柜顶部板件的尺寸相同，外壳的底部板件上设置有6个完全相同的外壳安装孔，为光通孔，与6个外壳定位孔相对应；第一柜体左侧板件上设置有4个完全相同的加热棒支架定位孔，为螺纹通孔；上部板件上设置有1个进水口，为光通孔；后侧板件上设置有4个完全相同的抽水泵定位孔，为螺纹通孔；第一柜体和第二柜体之间的隔板上设置有1个恒温电机轴孔和4个完全相同的沿圆周均布的储水器定位孔，均为光通孔；第二柜体底部板件上还设置有4个完全相同的恒温电机支架定位孔，为螺纹通孔；第一柜体和第三柜体之间的隔板上设置有1个1号管路孔和4个完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，具有配药系统和按摩系统；所述的配药系统具有配重柜(1)、工具箱和灌肠管；所述的按摩系统具有配重支架、欠驱动机械手和微调装置；所述的工具箱具有外壳(2)、恒温系统、注药系统、流控系统、混药系统以及连接所述恒温系统、注药系统、流控系统、混药系统的第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路；所述的工具箱通过螺栓连接固定在配重柜(1)的上表面；所述的灌肠管通过螺纹连接安装在工具箱上；所述的欠驱动机械手通过螺栓连接安装在配重支架上；所述的微调装置通过轴承和螺纹连接安装在配重支架上；所述的微调装置具有按摩光杠(47)、按摩丝杠(48)和微调手柄(49)；按摩光杠(47)的上端通过螺纹连接固定在底座(37)上表面的按摩光杠安装孔(93)上，中部穿过大臂(38)上部的按摩光杠通过孔(97)，下端通过螺纹连接固定在支撑盘(36)下表面的按摩光杠定位孔(91)上；按摩丝杠(48)上端通过轴承和弹性挡圈安装在底座(37)顶部板件的按摩丝杠安装孔(95)上，中部穿过按摩丝杠螺母，下端通过轴承并安装在支撑盘(36)的按摩丝杠定位孔(92)上；按摩丝杠螺母穿过大臂(38)的按摩丝杠螺母通过孔(100)并安装在按摩丝杠螺母安装孔(101)上；微调手柄(49)通过键连接和螺纹连接固定在按摩丝杠(48)的下端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，具有配药系统和按摩系统；所述的配药系统具有配重柜(1)、工具箱和灌肠管；所述的按摩系统具有配重支架、欠驱动机械手和微调装置；所述的工具箱具有外壳(2)、恒温系统、注药系统、流控系统、混药系统以及连接所述恒温系统、注药系统、流控系统、混药系统的第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路；所述的工具箱通过螺栓连接固定在配重柜(1)的上表面；所述的灌肠管通过螺纹连接安装在工具箱上；所述的欠驱动机械手通过螺栓连接安装在配重支架上；所述的微调装置通过轴承和螺纹连接安装在配重支架上；所述的微调装置具有按摩光杠(47)、按摩丝杠(48)和微调手柄(49)；按摩光杠(47)的上端通过螺纹连接固定在底座(37)上表面的按摩光杠安装孔(93)上，中部穿过大臂(38)上部的按摩光杠通过孔(97)，下端通过螺纹连接固定在支撑盘(36)下表面的按摩光杠定位孔(91)上；按摩丝杠(48)上端通过轴承和弹性挡圈安装在底座(37)顶部板件的按摩丝杠安装孔(95)上，中部穿过按摩丝杠螺母，下端通过轴承并安装在支撑盘(36)的按摩丝杠定位孔(92)上；按摩丝杠螺母穿过大臂(38)的按摩丝杠螺母通过孔(100)并安装在按摩丝杠螺母安装孔(101)上；微调手柄(49)通过键连接和螺纹连接固定在按摩丝杠(48)的下端。2.如权利要求1所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，所述的配重柜(1)为柜状结构件；配重柜(1)的顶部为板状结构件，所述配重柜(1)上设置有6个外壳定位孔(50)，所述外壳定位孔(50)为螺纹盲孔，所述螺纹盲孔用于定位和安装外壳(2)。3.如权利要求1所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，所述的外壳(2)为箱体结构件；外壳(2)最外侧的6个板件形成一个长方体形的壳体；壳体内部由3个板件分割成6个柜体；最左侧的两个柜体自上而下分别称为第一柜体和第二柜体；最右侧的两个柜体自上而下分别称为为第五柜体和第六柜体；中间两个柜体自上而下分别称为第三柜体和第四柜体；外壳(2)底部板件尺寸与配重柜(1)顶部板件的尺寸相同，外壳(2)的底部板件上设置有6个外壳安装孔(75)，外壳安装孔(75)为光通孔，外壳安装孔(75)与6个外壳定位孔(50)相对应；第一柜体左侧板件上设置有4个加热棒支架定位孔(54)，所述加热棒支架定位孔(54)为螺纹通孔；上部板件上设置有1个进水口(55)，所述进水口(55)为光通孔；后侧板件上设置有4个的抽水泵定位孔(56)，所述泵定位孔(56)为螺纹通孔；第一柜体和第二柜体之间的隔板上设置有1个恒温电机轴孔(52)和4个的沿圆周均布的储水器定位孔(53)，恒温电机轴孔(52)和储水器定位孔(53)均为光通孔；第二柜体底部板件上还设置有4个恒温电机支架定位孔(51)，所述恒温电机支架定位孔(51)为螺纹通孔；第一柜体和第三柜体之间的隔板上设置有1个1号管路孔(57)和4个注射器支架定位孔(58)；1号管路孔(57)为光通孔；注射器支架定位孔(58)为螺纹通孔；第三柜体顶部板件上设置有1个注药丝杠安装孔(59)和1个注药光杠安装孔(60)，所述注药丝杠安装孔(59)和注药光杠安装孔(60)均为光通孔；第三柜体和第四柜体之间的隔板上设置有1个注药光杠定位孔(72)和1个注药丝杠定位孔(73)；注药光杠定位孔(72)为光通孔，注药丝杠定位孔(73)为阶梯光通孔，且注药丝杠定位孔(73)上部孔径大于下部孔径；第四柜体的底部板件上还设置有4个注药电机支架定位孔(74)，所述注药电机支架定位孔(74)为螺纹通孔；第三柜体和第五柜体之间的隔板上设置有2号管路孔(61)，所述2号管路孔(61)为光通孔；第五柜体后侧板件上设置有4个抽药泵定位孔(62)，所述抽药泵定位孔(62)为螺纹通孔；右侧板件上设置有1个3号管路孔(64)和4个压力缸支架定位孔(63)，所述3号管路孔(64)和压力缸支架定位孔(63)均为螺纹通孔；第五柜体和第六柜体之间隔板上设置有混药大带轮定位孔(67)、4号管路孔(68)、5号管路孔(69)、液位开关安装孔(70)和6号管路孔(71)；混药大带轮定位孔(67)为上部孔径大于下部孔径的阶梯光通孔，4号管路孔(68)、5号管路孔(69)、液位开关安装孔(70)和6号管路孔(71)均为光通孔。第六柜体底部板件上还设置有4个混药电机支架定位孔(65)和4个沿圆周均布的储药器定位孔(66)；混药电机支架定位孔(65)为螺纹通孔，储药器定位孔(66)为上部孔径小于下部孔径的阶梯光通孔。4.如权利要求1所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，所述的恒温系统具有恒温电机及其支架、储水器叶轮(3)、储水器(4)、加热棒(5)、加热棒支架(6)、抽水泵(7)和第一管路；所述的恒温电机及其支架通过螺栓连接固定在第二柜体底板上表面的恒温电机支架定位孔(51)上；所述的储水器叶轮(3)通过键连接和螺纹连接安装在恒温电机轴的上端；所述的储水器(4)通过螺栓连接固定在第一柜体与第二柜体之间隔板的储水器定位孔(53)上；所述的加热棒(5)通过加热棒安装孔(77)并安装在加热棒支架(6)上；所述的加热棒支架(6)通过螺栓连接固定在第一柜体左侧板件的加热棒支架定位孔(54)上；所述的抽水泵(7)安装在第一柜体后侧板的抽水泵定位孔(56)上；所述的第一管路左端连接水源并经进水口(55)进入壳体(2)的第一柜体内，所述的第一管路中部与抽水泵(7)的两侧通过螺纹进行连接，所述的第一管路右端进入储水器(4)内；恒温电机轴穿过恒温电机轴孔(52)进入到储水器(4)内，恒温电机轴与储水器(4)之间使用密封装置密封。5.如权利要求1所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，所述的注药系统具有1号流量计(8)、1号单向阀(9)、注射器支架(10)、储药盒(11)、注射器固定片(12)、注射器(13)、注射器柄支架(14)、注药电机及其支架、注药丝杠(15)、注药光杠(16)和第二管路；所述注射器支架(10)通过螺栓连接固定在第一柜体和第三柜体之间隔板的注射器支架定位孔(58)上；所述储药盒(11)上部与注射器(13)的乳头通过软管进行连接；所述注射器(13)的注射器筒柄放置于注射器筒柄定位槽(79)内，通过注射器固定片(12)与注射器筒柄定位槽(79)之间的摩擦力以及二者之间的形状限制注射器筒柄的6个自由度，注射器柄置于注射器柄定位槽(83)内，通过结构形状限制注射器柄的4个自由度，注射器柄仅有沿竖直方向的转动自由度和沿纵向的移动自由度；所述的注药电机及其支架通过螺栓连接固定在第四柜体底部板件的注药电机支架定位孔(74)上；所述的注药丝杠(15)上端穿过注药丝杠安装孔(59)和轴承并安装在第三柜体的顶部板件上，下端穿过轴承和注药丝杠定位孔(73)安装在第三柜体与第四柜体之间隔板上，并与注药电机轴通过联轴器连接；注药丝杠螺母穿过注射器柄支架(14)的注药丝杠螺母通过孔(80)并安装在注药丝杠螺母安装孔(81)上；所述注药光杠(16)上端穿过注药光杠安装孔(60)并通过螺纹连接固定在第三柜体顶部板件上，中部穿过注射器柄支架(14)的注药光杠通过孔(82)，下端穿过注药光杠定位孔(72)并通过螺纹连接固定在第三柜体与第四柜体之间的隔板上；所述的第二管路左端穿过1号管路孔(57)并通过螺纹连接安装在储水器(4)上，所述的第二管路中部依次连接1号流量计(8)、1号单向阀(9)和储药盒(11)，所述的第二管路右端依次穿过2号管路孔(61)和6号管路孔(71)并置于储药器(29)内。6.如权利要求1所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，所述的流控系统具有1号溢流阀(17)、抽药泵(18)、压力缸(19)、压力缸支架(20)、2号流量计(21)、流量微调手柄(22)、出药口(23)、2号单向阀(24)、2号溢流阀(25)、第三管路、第四管路和第五管路；所述的抽药泵(18)通过螺栓连接固定在第五柜体的后侧板件的抽药泵定位孔(62)上；所述的压力缸(19)安装在压力缸支架(20)的压力缸安装孔(85)内，依靠压力缸安装孔(85)和装配在压力缸限位孔(84)的限位螺栓限制压力缸的6个自由度；所述的压力缸支架(20)通过螺栓连接固定在第五柜体右侧板件的压力缸支架定位孔(63)上；所述的流量微调手柄(22)通过螺纹连接安装在出药口(23)上；旋转流量微调手柄(22)的可调节出药口(23)内流体的面积进而调节流量和流速；所述的第三管路左端经过4号管路孔(68)置于储药器(29)内，所述的第三管路中部通过螺纹连接安装在抽药泵(18)的两侧，所述的第三管路右端通过螺纹连接安装在压力缸(19)上；所述的第四管路的上端通过螺纹连接安装在压力缸(19)上，而后依次连接2号溢流阀(25)、2号单向阀(24)和2号流量计(21)并穿过3号管路孔(64)到达第五柜体的外部，第四管路的下端通过螺纹连接固定在第五柜体右侧板件的外侧；第四管路位于第五柜体外侧的部分称为出药口(23)；所述的第五管路右端与第四管路的中部连接，而后连接1号溢流阀(17)，经5号管路孔(69)到达储药器(29)内部；2号流量计(21)监测进入患者体内灌肠液的容积。7.如权利要求1所述的基于欠驱动机械手的高效灌肠仪器，其特征在于，所述的混药系统具有混药电机及其支架、混药小带轮(26)、混药大带轮安装轴(27)、混药大带轮(28)、储药器(29)、储药器叶轮(30)和液位开关(31)；所述的混药大带轮安装轴(27)为阶梯轴，混药大带轮安装轴(27)中部轴径最大，混药大带轮安装轴(27)靠近中部的两侧轴径其次，混药大带轮安装轴(27)两端的轴径最小；混药大带轮安装轴(27)两端均带有螺纹，下端带有键槽；混药大带轮安装轴(27)靠近中部上侧的轴径上带有键槽和螺纹；所述的混药电机及其支架安装在第六柜体底部板件的混药电机支架定位孔(65)上；所述的混药小带轮(26)通过螺纹连接和键连接固定在混药电机轴上端；所述的混药大带轮安装轴(27)的上端穿过混药大带轮定位孔(67)内的圆锥滚子轴承，并用轴承端盖卡住轴承的外圈，混药大带轮安装轴(27)下部依次穿过混药大带轮(28)的中心孔、储药器叶轮(3)的中心孔和储药器(29)底部中心孔内的轴承；所述的混药大带轮(28)通过螺纹连接和键连接固定在混药大带轮安装轴(27)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何静，李铁臣，王慧，宫磊，杨建课，
申请(专利权)人：皖南医学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34