穿刺机器人穿刺控制方法

穿刺机器人穿刺控制方法

　　技术领域

　　本发明涉及医疗器械技术领域，具体为穿刺机器人穿刺控制方法。

　　背景技术

　　穿刺是一个医学手术用语，是将穿刺针刺入体腔抽取分泌物做化验，向体腔注入气体或造影剂做造影检查，或向体腔内注入药物的一种诊疗技术，穿刺的目的是抽血化验，输血、输液及置入导管做血管造影。

　　目前，通过多年的医疗实践，在大量的临床治疗过程中，通过总结经验，发现，在治疗方法实施的治疗过程中，在穿刺过程，对穿刺实施者的要求较高，并且很难能够一次穿刺到位，给患者在治疗过程中的带来了许多不适感，且因为医护人员的经验不足，常常对患者造成多次创伤。

　　发明内容

　　(一)解决的技术问题

　　针对现有技术的不足，本发明提供了穿刺机器人穿刺控制方法，解决了现有技术中存在的缺陷与不足。

　　(二)技术方案

　　为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：穿刺机器人穿刺控制方法，包括机器人本体、送针机械组件、PCS系统与PLC控制系统，所述送针机械组件与机器人本体固定连接，所述PCS系统与PLC控制系统连接，所述PLC控制系统与送针机械组件连接；

　　所述送针机械组件包括固定底板，所述固定底板的底部固定安装有穿刺针导向夹持机构，所述固定底板的侧壁固定连接有第一往复运动机构与第二往复运动机构，所述第一往复运动机构固定连接有送针夹持机构，所述第二往复运动机构固定连接有穿刺针顶端夹持机构；

　　其中，所述穿刺控制方法包括以下步骤：

　　S1、由送针夹持机构、穿刺针顶端夹持机构与穿刺针导向夹持机构三部分将穿刺针进行固定夹持，穿刺针导向夹持机构作为进针导向和针头固定支持部件，完成对针头和进针方向的固定，送针夹持机构夹持穿刺针的前端1/3处位置，并进行有力夹持，穿刺针顶端夹持机构夹持穿刺针针尾部分；

　　S2、夹持完成后，PCS系统根据医护人员输入的病员身体特征信息，进行有效计算，并控制PLC控制系统，PLC控制系统控制送针机械组件，然后开始进行穿刺作业；

　　S3、送针夹持机构与穿刺针顶端夹持机构，开始根据PCS系统计算的结果，进行夹持力度调节，调节完成第一往复运动机构与第二往复运动机构的运动，第一往复运动机构带动送针夹持机构进行往复式运动，第二往复运动机构带动穿刺针顶端夹持机构进行穿刺运动进行往复式运动，完成穿刺送针过程；

　　S4、送针过程是根据PCS系统的运动计算结果，开始有第一往复运动机构带动送针夹持机构进行往复式运动，第二往复运动机构带动穿刺针顶端夹持机构进行穿刺运动进行往复式运动，同时且速度一致的向下运动，完成初步刺破皮肤的穿刺运动，刺破皮肤完成后，送针夹持机构张开，第一往复运动机构带动送针夹持机构回到原夹持位置，送针夹持机构进行夹持，再有第一往复运动机构带动送针夹持机构进行往复式运动，第二往复运动机构带动穿刺针顶端夹持机构进行穿刺运动进行往复式运动，同时且速度一致的向下运动，反复此动作组合，直至将针送到指定位置，完成送针作业。

　　优选的，所述穿刺所用的力N和速度S，根据紧致程度δ与弹性不同，有所改变，这个改变是非线性的，紧致程度δ→-∞，即-∞紧致度越低，皮肤褶皱越大，穿刺需要的力N→+∞越大，同时皮肤的弹性需要的速度越快，同时δ和是成伴随增长的，因此N＝δ，由于在不同的个体中，根据肥胖度P和年龄Y，导致了δ和变化，因此可以根据肥胖度和年龄推算出δ和其中规律为δ＝P/Y*β，

　　(三)有益效果

　　本发明提供了穿刺机器人穿刺控制方法。具备以下有益效果：

　　1、本发明，提高了穿刺成功率，减少了一次治疗中对患者的创伤次数，降低了穿刺针在患者体内的行进方向出现偏差的概率，避免了人为因素造成的偏差。

　　2、本发明，可以适应各个年龄段、不同皮肤特征，进行精准穿刺，确保穿刺的最初刺破皮肤阶段，进针方向不因皮肤特质和肌肉阻力产生偏移。

　　附图说明

　　图1为本发明送针机械组件正视图；

　　图2为本发明送针夹持机构与穿刺针顶端夹持机构俯视图；

　　图3为本发明整体结构示意图。

　　其中，1、固定底板；2、送针夹持机构；3、穿刺针顶端夹持机构；4、穿刺针导向夹持机构；5、第一往复运动机构；6、第二往复运动机构；7、机器人本体；8、送针机械组件；9、PCS系统；10、PLC控制系统。

　　具体实施方式

　　下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

　　实施例：

　　如图1-3所示，本发明实施例提供穿刺机器人穿刺控制方法，包括机器人本体7、送针机械组件8、PCS系统9与PLC控制系统10，其特征在于：送针机械组件8与机器人本体7固定连接，PCS系统9与PLC控制系统10连接，PLC控制系统10与送针机械组件8连接；

　　送针机械组件8包括固定底板1，固定底板1的底部固定安装有穿刺针导向夹持机构4，固定底板1的侧壁固定连接有第一往复运动机构5与第二往复运动机构6，第一往复运动机构5固定连接有送针夹持机构2，第二往复运动机构6固定连接有穿刺针顶端夹持机构3；

　　其中，穿刺控制方法包括以下步骤：

　　S1、由送针夹持机构2、穿刺针顶端夹持机构3与穿刺针导向夹持机构4三部分将穿刺针进行固定夹持，穿刺针导向夹持机构4作为进针导向和针头固定支持部件，完成对针头和进针方向的固定，送针夹持机构2夹持穿刺针的前端1/3处位置，并进行有力夹持，穿刺针顶端夹持机构3夹持穿刺针针尾部分；

　　S2、夹持完成后，PCS系统9根据医护人员输入的病员身体特征信息，进行有效计算，并控制PLC控制系统10，PLC控制系统10控制送针机械组件8，然后开始进行穿刺作业；

　　S3、送针夹持机构2与穿刺针顶端夹持机构3，开始根据PCS系统9计算的结果，进行夹持力度调节，调节完成第一往复运动机构5与第二往复运动机构6的运动，第一往复运动机构5带动送针夹持机构2进行往复式运动，第二往复运动机构6带动穿刺针顶端夹持机构3进行穿刺运动进行往复式运动，完成穿刺送针过程；

　　S4、送针过程是根据PCS系统9的运动计算结果，开始有第一往复运动机构5带动送针夹持机构2进行往复式运动，第二往复运动机构6带动穿刺针顶端夹持机构3进行穿刺运动进行往复式运动，同时且速度一致的向下运动，完成初步刺破皮肤的穿刺运动，刺破皮肤完成后，送针夹持机构2张开，第一往复运动机构5带动送针夹持机构2回到原夹持位置，送针夹持机构2进行夹持，再有第一往复运动机构5带动送针夹持机构2进行往复式运动，第二往复运动机构6带动穿刺针顶端夹持机构3进行穿刺运动进行往复式运动，同时且速度一致的向下运动，反复此动作组合，直至将针送到指定位置，完成送针作业。

　　人体根据不同的年龄段，不同的体制体征，不同的胖瘦程度，皮肤呈现的紧致程度δ和弹性都有不同，这两个系数的不同，直接影响了穿刺针在刺入皮肤的一瞬间，因为力N和速度S的不同，针头进入皮肤的方向，而这个方向直接影响了送针位置的准确和穿刺的成败，因此需要一套完整的计算方法，根据不同病员的身体特征，计算出准确的穿刺速度和使用力的大小以及运动的距离。

　　穿刺所用的力N和速度S，根据紧致程度δ与弹性不同，有所改变，这个改变是非线性的，紧致程度δ→-∞，即-∞紧致度越低，皮肤褶皱越大，穿刺需要的力N→+∞越大，同时皮肤的弹性需要的速度越快，同时δ和是成伴随增长的，因此N＝δ，由于在不同的个体中，根据肥胖度P和年龄Y，导致了δ和变化，因此可以根据肥胖度和年龄推算出δ和规律为δ＝P/Y*β(表面系数)，(表面系数)。

　　本发明，提高了穿刺成功率，减少了一次治疗中对患者的创伤次数，降低了穿刺针在患者体内的行进方向出现偏差的概率，避免了人为因素造成的偏差；可以适应各个年龄段、不同皮肤特征，进行精准穿刺，确保穿刺的最初刺破皮肤阶段，进针方向不因皮肤特质和肌肉阻力产生偏移。

　　尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。