本發(fā)明涉及機(jī)器人，具體來說，涉及一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

1、目前，微波/射頻消融技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)療手術(shù)中的熱門技術(shù)，該技術(shù)使用超聲圖像作為輔助，用來找到病灶位置，然后由經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師完成進(jìn)針的操作，一直到消融針抵達(dá)病灶位置，利用針尖高溫實(shí)現(xiàn)止血。考慮到患者存在很大個(gè)體差異，體內(nèi)不確定因素較多，手術(shù)往往以經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師手動(dòng)穿刺為主。但是，手動(dòng)穿刺的不穩(wěn)定性、經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師培養(yǎng)的高成本，特別是手術(shù)設(shè)備往往十分沉重，使得該技術(shù)的普及和拓展難以進(jìn)行。因此，為了更好的利用該技術(shù)，有必要設(shè)計(jì)一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置。

2、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置及使用方法，以克服現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題。

2、為此，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

3、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，包括穿刺止血機(jī)構(gòu)，穿刺止血機(jī)構(gòu)的底部連接有連接線，連接線的端部連接有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的一側(cè)連接有通信線，通信線的端部連接有上位機(jī)。

4、進(jìn)一步的，穿刺止血機(jī)構(gòu)包括穿刺機(jī)構(gòu)外殼，穿刺機(jī)構(gòu)外殼的一端頂部開設(shè)有滑動(dòng)槽，滑動(dòng)槽的內(nèi)部設(shè)置有力傳感器夾具。

5、進(jìn)一步的，力傳感器夾具的頂部一端設(shè)置有力傳感器，力傳感器的一端開設(shè)有卡槽，力傳感器的頂部設(shè)置有穿刺針外殼，穿刺針外殼的一端底部設(shè)置有卡板，卡板與卡槽之間通過蝶形手柄螺栓固定。

6、進(jìn)一步的，穿刺針外殼的一端連接有穿刺針，穿刺機(jī)構(gòu)外殼的頂部另一端設(shè)置有若干與穿刺針相配的針架。

7、進(jìn)一步的，穿刺針外殼的內(nèi)部一端設(shè)置有直流無刷電機(jī)，直流無刷電機(jī)的輸出軸連接有聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的一端連接有滾珠絲杠，滾珠絲杠的圓周外部套設(shè)有絲杠滑塊，且絲杠滑塊的頂部與力傳感器夾具的底部相連接。

8、進(jìn)一步的，穿刺機(jī)構(gòu)外殼的頂部一側(cè)設(shè)置有弧形固定板一，弧形固定板一的頂端開設(shè)有若干卡位槽，卡位槽的內(nèi)部設(shè)置有卡位柱，卡位柱的頂部一側(cè)設(shè)置有超聲探頭夾具固定件，超聲探頭夾具固定件的頂部一端配合設(shè)置有超聲探頭夾具活動(dòng)件，超聲探頭夾具活動(dòng)件與超聲探頭夾具固定件頂部之間通過快拆螺栓一相連。

9、進(jìn)一步的，穿刺機(jī)構(gòu)外殼的一側(cè)遠(yuǎn)離弧形固定板一的一端設(shè)設(shè)置有弧形固定板二，弧形固定板二的頂端開設(shè)有滑槽，滑槽的內(nèi)部設(shè)置快拆螺栓二，且快拆螺栓二與快拆螺栓一結(jié)構(gòu)相同，快拆螺栓二的頂部與超聲探頭夾具固定件一端底部貫穿連接，超聲探頭夾具活動(dòng)件與超聲探頭夾具固定件之間設(shè)置有超聲探頭。

10、進(jìn)一步的，快拆螺栓一包括設(shè)置在超聲探頭夾具活動(dòng)件與超聲探頭夾具固定件頂部之間的螺栓，螺栓的端部設(shè)置有連接盤，連接盤的外側(cè)設(shè)置有凸輪，凸輪的底部且位于螺栓的圓周外部設(shè)置有活動(dòng)件。

11、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種小型半自動(dòng)穿刺止血使用方法，該小型半自動(dòng)穿刺止血使用方法包括以下步驟：

12、s1、使用快拆螺栓一將超聲探頭裝配到穿刺止血機(jī)構(gòu)上；

13、s2、通過蝶形手柄螺栓將穿刺針固定到穿刺止血機(jī)構(gòu)上，并確保穿刺止血機(jī)構(gòu)與超聲探頭的相對(duì)位置和角度調(diào)整到預(yù)設(shè)的位置；

14、s3、根據(jù)超聲圖像的引導(dǎo)，調(diào)整超聲探頭和穿刺針的夾角，確保超聲探頭及穿刺針與預(yù)設(shè)的超聲引導(dǎo)線一致，并通過快拆螺栓二調(diào)節(jié)角度，鎖定穿刺針與超聲探頭的相對(duì)位置；

15、s4、啟動(dòng)直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使絲杠滑塊及穿刺針沿著設(shè)定的軸向移動(dòng)；

16、s5、通過編碼器反饋直流無刷電機(jī)的速度和位置，并使用電機(jī)速度閉環(huán)控制算法實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的速度，以匹配預(yù)設(shè)的目標(biāo)速度，確保穿刺動(dòng)作的平滑和精確；

17、s6、觀察超聲圖像，找到出血點(diǎn)，將預(yù)設(shè)的超聲引導(dǎo)線與出血點(diǎn)重合并設(shè)定進(jìn)針?biāo)俣?，控制穿刺止血機(jī)構(gòu)進(jìn)針至出血點(diǎn)后停止；

18、s7、對(duì)出血點(diǎn)進(jìn)行止血，觀察超聲圖像，監(jiān)測(cè)止血效果，完成止血后，設(shè)定退針?biāo)俣?，控制穿刺止血機(jī)構(gòu)退針，完成手術(shù)。

19、進(jìn)一步的，電機(jī)速度閉環(huán)控制算法的公式為：

20、

21、其中，u(t)為控制量；

22、e(t)為當(dāng)前采樣與目標(biāo)值的誤差；

23、e(t-1)為上一次采樣與目標(biāo)值的誤差；

24、kp為比例項(xiàng)；

25、ki為積分項(xiàng)；

26、kd為微分項(xiàng)參數(shù)；

27、dt為微分符號(hào)。

28、本發(fā)明的有益效果為：

29、1、本發(fā)明集成穿刺針與超聲探頭于一體，單手即可完成尋找出血點(diǎn)、穿刺針進(jìn)針角度，方便操作者進(jìn)行手術(shù)，降低了對(duì)操作者的要求，方便該止血裝置的擴(kuò)展。

30、2、本發(fā)明具有便攜性的優(yōu)勢(shì)，在保證強(qiáng)度的情況下盡量做到輕量化，減輕操作者的手部重量，方便手術(shù)進(jìn)行，并結(jié)合便攜式超聲設(shè)備與消融設(shè)備，可應(yīng)用于野外等難以進(jìn)行大型手術(shù)艱苦環(huán)境下的緊急內(nèi)部止血手術(shù)。

31、3、本發(fā)明穿刺針的進(jìn)退針姿態(tài)穩(wěn)定，夾角穩(wěn)定可調(diào)，相較于傳統(tǒng)手動(dòng)穿刺穩(wěn)定性更高，速度更穩(wěn)定，安全性更好，可實(shí)時(shí)了解穿刺速度與穿刺力大小。

技術(shù)特征：

1.一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，包括穿刺止血機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于，所述穿刺止血機(jī)構(gòu)(1)的底部連接有連接線(2)，所述連接線(2)的端部連接有控制系統(tǒng)(3)，所述控制系統(tǒng)(3)的一側(cè)連接有通信線(4)，所述通信線(4)的端部連接有上位機(jī)(5)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，其特征在于，所述穿刺止血機(jī)構(gòu)(1)包括穿刺機(jī)構(gòu)外殼(101)，所述穿刺機(jī)構(gòu)外殼(101)的一端頂部開設(shè)有滑動(dòng)槽(102)，所述滑動(dòng)槽(102)的內(nèi)部設(shè)置有力傳感器夾具(103)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，其特征在于，所述力傳感器夾具(103)的頂部一端設(shè)置有力傳感器(104)，所述力傳感器(104)的一端開設(shè)有卡槽(105)，所述力傳感器(104)的頂部設(shè)置有穿刺針外殼(106)，所述穿刺針外殼(106)的一端底部設(shè)置有卡板(107)，所述卡板(107)與所述卡槽(105)之間通過蝶形手柄螺栓(108)固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，其特征在于，所述穿刺針外殼(106)的一端連接有穿刺針(109)，所述穿刺機(jī)構(gòu)外殼(101)的頂部另一端設(shè)置有若干與所述穿刺針(109)相配的針架(1010)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，其特征在于，所述穿刺針外殼(106)的內(nèi)部一端設(shè)置有直流無刷電機(jī)(1011)，所述直流無刷電機(jī)(1011)的輸出軸連接有聯(lián)軸器(1012)，所述聯(lián)軸器(1012)的一端連接有滾珠絲杠(1013)，所述滾珠絲杠(1013)的圓周外部套設(shè)有絲杠滑塊(1014)，且所述絲杠滑塊(1014)的頂部與所述力傳感器夾具(103)的底部相連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，其特征在于，所述穿刺機(jī)構(gòu)外殼(101)的頂部一側(cè)設(shè)置有弧形固定板一(1015)，所述弧形固定板一(1015)的頂端開設(shè)有若干卡位槽(1016)，所述卡位槽(1016)的內(nèi)部設(shè)置有卡位柱(1017)，所述卡位柱(1017)的頂部一側(cè)設(shè)置有超聲探頭夾具固定件(1018)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，其特征在于，所述穿刺機(jī)構(gòu)外殼(101)的一側(cè)遠(yuǎn)離所述弧形固定板一(1015)的一端設(shè)設(shè)置有弧形固定板二(1021)，所述弧形固定板二(1021)的頂端開設(shè)有滑槽(1022)，所述滑槽(1022)的內(nèi)部設(shè)置快拆螺栓二(1023)，且所述快拆螺栓二(1023)與所述快拆螺栓一(1020)結(jié)構(gòu)相同；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置，其特征在于，所述快拆螺栓一(1020)包括設(shè)置在所述超聲探頭夾具活動(dòng)件(1019)與所述超聲探頭夾具固定件(1018)頂部之間的螺栓(1025)，所述螺栓(1025)的端部設(shè)置有連接盤(1026)，所述連接盤(1026)的外側(cè)設(shè)置有凸輪(1027)，所述凸輪(1027)的底部且位于所述螺栓(1025)的圓周外部設(shè)置有活動(dòng)件(1028)。

9.一種小型半自動(dòng)穿刺止血使用方法，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的小型半自動(dòng)穿刺止血裝置的使用，其特征在于，該小型半自動(dòng)穿刺止血使用方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種小型半自動(dòng)穿刺止血使用方法，其特征在于，所述電機(jī)速度閉環(huán)控制算法的公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種小型半自動(dòng)穿刺止血裝置及使用方法，涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括穿刺止血機(jī)構(gòu)，穿刺止血機(jī)構(gòu)的底部連接有連接線，連接線的端部連接有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的一側(cè)連接有通信線，通信線的端部連接有上位機(jī)。本發(fā)明集成穿刺針與超聲探頭于一體，單手即可完成尋找出血點(diǎn)、穿刺針進(jìn)針角度，方便操作者進(jìn)行手術(shù)，降低了對(duì)操作者的要求，方便該止血裝置的擴(kuò)展，并且通過穿刺針的進(jìn)退針姿態(tài)穩(wěn)定，夾角穩(wěn)定可調(diào)，相較于傳統(tǒng)手動(dòng)穿刺穩(wěn)定性更高，速度更穩(wěn)定，安全性更好，可實(shí)時(shí)了解穿刺速度與穿刺力大小。

技術(shù)研發(fā)人員：高旭東,李大寨,王嘉豪,馮卉,南群,王焱,屈曉磊,曾珍,劉佳,李碩,楊慧寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21