CN108606803B - 可自动换针的医疗抽血机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特制针筒及其可自动换针的医疗抽血机器人，在现有的抽血机器人操作手臂末端的下针调节支架中去除了推进器，增加了换针机构、推针机构、抽血脱针机构，并针对改进的机器人设置了特制的针筒，通过以上结构使得改进后的抽血机器人可自动完成换针抽血、脱针过程，极大的减轻了人力劳动量，实现了机器人抽血的自动化过程，并且取针方便，有效避免了人们在取针或安装时更易被针头划伤的问题，具有极大的经济和实用价值。

Description

可自动换针的医疗抽血机器人

技术领域

本发明涉及一种医疗机器人，具体涉及可自动换针的医疗抽血机器人。

背景技术

人工抽血过程中，若没有找到静脉或针头扎的过深，往往会给患者带来痛苦，然而现在医院内大多采用人工抽血的方式，抽血的体验感大多数和医务人员的抽血技术息息相关；而且人工抽血的方式其过程麻烦，效率较低。

所以随着科学技术的发展，医疗器械越来越智能化，市场上出现了采用机器人代替人工抽血的产品，这种采血机器人利用红外线和超声波成像技术设计替代护士给患者打针抽血，虽然目前已有83%的准确抽血概率，但整个抽血过程还是需要人工把控，每次换针过程还是无法避免现有的人工抽血方式存在的容易被针头二次伤害感染的问题，且换针抽血过程无法实现全自动化，整体效率仍然较低，没有从根本上解决人工抽血存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供可自动换针的医疗抽血机器人，解决现有的抽血机器人无法自动换针，抽血过程仍需人工把控的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

可自动换针的医疗抽血机器人，包括抽血机器人的操作手臂，在操作手臂末端设置有下针调节支架，还包括用于特制的针筒的换针机构、推针机构、抽血脱针机构，其中：

所述特制的针筒包括带有针头的圆筒，所述圆筒内部设置有活塞杆，所述活塞杆的轴向长度大于圆筒轴向长度，且活塞杆位于圆筒外的一端为不锈钢圆片，所述不锈钢圆片的直径小于圆筒的外径；

所述换针机构包括大圆筒和小圆筒，所述大圆筒和小圆筒的周向侧壁一体成型连接且中心轴线相互平行，且大圆筒通过安装架与下针调节支架底端连接，在大圆筒内设置有一圈优弧挡板和劣弧挡板，优弧挡板和劣弧挡板将大圆筒分割成两个腔室，其中优弧挡板外壁与大圆筒内壁之间所形成的环形通道为针筒放置室，劣弧挡板内凹壁与优弧挡板内壁所围成的腔室为驱动室，在驱动室中安装有驱动电机和推杆，所述推杆的一端通过转动轴与驱动电机的输出轴连接、另一端置于针筒放置室内且可沿大圆筒的周向推动针筒，劣弧挡板的一端与大圆筒和小圆筒的交界处通过转轴铰接、另一端与复位弹簧的A端连接，复位弹簧的B端与转动轴外侧的固定套筒固定；所述小圆筒的内腔为换针腔且与针筒放置室相通，当推杆推动针筒时，所述针筒通过劣弧挡板挤压处于原始状态的复位弹簧，并进入换针腔内；

所述推针机构包括针筒检测机构、推针控制驱动模块、电动液压推杆和电磁头，推针控制驱动模块通过安装架与下针调节支架底端连接，所述电磁头的直径小于换针腔的内径，电动液压推杆的一端与电磁头连接、另一端与推针控制驱动模块连接，所述电磁头穿过小圆筒的端部置于换针腔中且通过导线与推针控制驱动模块连接，针筒检测机构内嵌在换针腔内且通过导线与推针控制驱动模块连接，当针筒检测机构检测到针筒置于换针腔内时，所述电动液压推杆推动针筒沿换针腔的轴向移动且使针头置于小圆筒外端；

所述抽血脱针机构包括小圆筒，所述小圆筒包括固定板和活动板，固定板与活动板的一轴向截面铰接、另一轴向截面之间形成脱针槽口，还包括两个与推针控制驱动模块通过导线连接的液压缸，每个液压缸的一端与大圆筒外侧壁固定、另一端与活动板底端的底板上表面固定，底板的另一侧与固定板通过连接柱固定，所述两个液压缸之间的垂直间距大于针筒轴向长度；当下针调节支架控制针筒下针放平后，所述液压缸压缩使固定板和活动板夹住针筒，电磁头吸住针筒尾端并朝远离针头的方向移动；当抽血机器人检测到抽血完成后，所述推针控制驱动模块控制液压缸伸长使得固定板与活动板松开针筒，电动液压推杆通过电磁头吸住针筒并朝远离针头的方向移动，直至针筒位于两个液压缸之间，推针控制驱动模块控制电磁头断电，针筒通过脱针槽口掉在底板上。

现有的机器人通过模拟人抽血的一系列动作完成抽血过程，在每次抽血前都需要人工重新将针头安装在推进器上，然后再通过软管与存血试管连接，该存血试管包括抽管和直管，抽管的一端置于直管内，当针头插入人体皮肤后，然后医疗人员再操控存血试管，即模拟针筒抽血的动作，使得软管与针头内形成负压，保证血液倒流入存血试管内，完成抽血操作，然后人工再将安装在推进器上的针头取下，整个过程除了定点采血不需要人工操作以外，其针头的安装和取下以及保证血流入存血试管的过程都需要人工操作，需要有人一直守在机器人旁并且对每位抽血者的抽血过程进行把控，这仍然需要耗费人力。且由于推进器的位置较低，取针头的视野被操作手臂下针调节支架所挡住，并不开阔，这使得人们在取针或安装时更易被针头划伤，加大了血液感染、疾病传播的概率。

而且目前市面上也没有自动换针、脱针结构，还能保证在换针、脱针的过程中完成抽血过程，所以发明人在仔细研究现有的医疗抽血机器人的基础上，对抽血机器人做了改进：在现有的抽血机器人操作手臂末端的下针调节支架中去除了推进器，增加了换针机构、推针机构、抽血脱针机构，各个机构结构如上述所示，换针机构由两个圆筒组成，针筒放置室为一个环形通道，针筒可从大圆筒的一端放入并安装在针筒放置室内，每个针筒的中心线与大圆筒的中心线重合，在针筒放置室安装完后的针筒成环形分布，推杆与远离换针腔的针筒外侧接触，本发明在设计时，可将优弧挡板的长度设计的短于大圆筒的轴向长度，这样推杆可靠着优弧挡板的一端面推动针筒移动；或者优弧挡板与大圆筒等长，在优弧挡板上开一个弧形孔槽，这样推杆可穿过弧形孔槽且绕着弧形孔槽推动针筒移动。在推杆不移动的情况下，与劣弧挡板连接的复位弹簧处于未受形变状态，此时劣弧挡板与大圆筒以及优弧挡板之间的间距较窄，可保证针筒放置室内针筒无法在自然状态下进入换针腔中；然后利用抽血机器人的控制系统控制驱动电机转动，驱动电机的输出轴带动转动轴使得推杆推动，然后最后一个针筒受到挤压，依次推动前方的针筒，并在针筒放置室内朝着靠近换针腔的方向移动，最靠近换针腔的针筒受到挤压后会对劣弧挡板的外凸面也施加一个挤压力；由于劣弧挡板的一端铰接，针筒挤压劣弧挡板时，复位弹簧会受到一个挤压力收缩使得劣弧挡板与大圆筒之间的间距扩大，针筒在重力的作用下进入换针腔中，此时控制推杆不动，复位弹簧失去挤压力会靠自身的弹性回复力反弹，使得劣弧挡板与大圆筒之间的间距变窄，避免后一个针筒下落。

针筒下落在换针腔后，由于推针控制驱动模块均受抽血机器人的控制系统控制，针筒检测机构检测到针筒置于换针腔内后，推针控制驱动模块就控制电动液压推杆推动针筒的尾端沿换针腔的轴向移动且使针头置于小圆筒外端。然后两个液压缸压缩使固定板和活动板夹住针筒，此时大圆筒、小圆筒都处于张紧一体化状态，而换针机构、推针机构均通过安装架与下针调节支架底端连接，所以通过调节下针调节支架运动，可使得置于小圆筒外端的针头完成下针动作；当下针调节支架控制针筒下针放平后，抽血机器人的控制系统控制推针控制驱动模块工作，推针控制驱动模块控制电动液压推杆缩短，由于针筒通过固定板和活动板夹住处于稳固状态，电动液压推杆缩短后可通过磁性头吸住针筒尾端的活塞杆并朝远离针头的方向移动，使得针筒内形成负压，完成抽血工作。当抽血机器人检测到抽血完成后，在通过推针控制驱动模块控制液压缸伸长使得固定板与活动板松开针筒，电动液压推杆通过电磁头吸住针筒，整个针筒再朝远离针头的方向移动，直至针筒位于两个液压缸之间，此时推针控制驱动模块控制电磁头断电，这时针筒不受吸力的作用，并且由于液压缸伸长抬高了整个大圆筒和固定板，活动板的铰接处失去压力自然下垂，针筒在重力的作用下通过脱针槽口针筒脱离换针腔落在底板上，医护人员可拿起进行检测；当下一个抽血者准备好后，控制抽血机器人启动，又可重复上述工作。

通过本发明，可靠机器人自动完成换针抽血、脱针过程，极大的减轻了人力劳动量，实现了机器人抽血的自动化过程，并且取针方便，有效避免了人们在取针或安装时更易被针头划伤的问题，具有极大的经济和实用价值。

优选的，所述复位弹簧包括限位筒、螺旋弹簧、A弧形板、B弧形板，所述限位筒的一端与A弧形板连接、另一端为椭圆形内腔的开口端，所述螺旋弹簧与限位筒的椭圆形内腔相互匹配，螺旋弹簧的一端置于限位筒内与A弧形板连接、另一端与B弧形板连接。以上结构为复位弹簧的具体结构，限位筒的设置可降低螺旋弹簧偏振形变的概率，延长螺旋弹簧的使用寿命。A弧形板、B弧形板的安装面均为弧面，可更好的与转动轴外筒和劣弧挡板的内凹面安装贴合。另外，发明人经过将限位筒设计为椭圆形，这样可大大增加螺旋弹簧沿大圆筒轴向的截面积，进一步限制螺旋弹簧的受力方向，提高螺旋弹簧的稳定性。

所述限位筒的轴向长度为螺旋弹簧轴向长度的2/3。经发明人研究发现，在该长度范围内，螺旋弹簧有一定的移动方向，还可使得螺旋弹簧具有最佳保护。

所述底板的上表面开有针筒放置槽。针筒放置槽设置，使得针筒滚在底板上表面后可落入针筒放置槽内，避免人们没有注意到，针筒落在地面上。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明可自动换针的医疗抽血机器人，在现有的抽血机器人操作手臂末端的下针调节支架中去除了推进器，增加了换针机构、推针机构、抽血脱针机构，并针对改进的机器人设置了特制的针筒，通过以上结构使得改进后的抽血机器人可自动完成换针抽血、脱针过程，极大的减轻了人力劳动量，实现了机器人抽血的自动化过程，并且取针方便，有效避免了人们在取针或安装时更易被针头划伤的问题，具有极大的经济和实用价值；

2、本发明可自动换针的医疗抽血机器人，对现有的复位弹簧做了改进，具有稳定性强等优点，使得换针机构的使用寿命大大提升。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明抽血机器人的结构示意图；

图2为本发明推针机构的放大示意图；

图3为本发明换针机构的剖面示意图；

图4为本发明针筒结构示意图；

图5为本发明复位弹簧的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-操作手臂，2-下针调节支架，3-大圆筒，4-优弧挡板，5-劣弧挡板，6-针筒放置室，7-驱动室，8-驱动电机，9-推杆，10-转动轴，11-换针腔，12-复位弹簧，13-推针控制驱动模块，14-电动液压推杆，15-电磁头，16-固定板，17-活动板，18-脱针槽口，19-底板，20-液压缸，21-针筒放置槽，22-圆筒，23-活塞杆，24-不锈钢圆片，121-限位筒，122-螺旋弹簧，123- A弧形板，124- B弧形板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1~4所示，本发明包括抽血机器人的操作手臂1，在操作手臂1末端设置有下针调节支架2，还包括用于特制的针筒的换针机构、推针机构、抽血脱针机构，其中：

所述特制的针筒包括带有针头的圆筒22，所述圆筒22内部设置有活塞杆23，所述活塞杆23的轴向长度大于圆筒22轴向长度，且活塞杆23位于圆筒22外的一端为不锈钢圆片24，所述不锈钢圆片24的直径小于圆筒22的外径；

所述换针机构包括大圆筒3和小圆筒，所述大圆筒3和小圆筒的周向侧壁一体成型连接且中心轴线相互平行，且大圆筒3通过安装架与下针调节支架2底端连接，在大圆筒3内设置有一圈优弧挡板4和劣弧挡板5，优弧挡板4和劣弧挡板5将大圆筒3分割成两个腔室，其中优弧挡板4外壁与大圆筒3内壁之间所形成的环形通道为针筒放置室6，劣弧挡板5内凹壁与优弧挡板4内壁所围成的腔室为驱动室7，在驱动室7中安装有驱动电机8和推杆9，所述推杆9的一端通过转动轴10与驱动电机8的输出轴连接、另一端置于针筒放置室6内且可沿大圆筒3的周向推动针筒，劣弧挡板5的一端与大圆筒3和小圆筒的交界处通过转轴铰接、另一端与复位弹簧12的A端连接，复位弹簧12的B端与转动轴10外侧的固定套筒固定；所述小圆筒的内腔为换针腔11且与针筒放置室6相通，当推杆9推动针筒时，所述针筒通过劣弧挡板5挤压处于原始状态的复位弹簧12，并进入换针腔11内；以上结构中，优弧挡板5与大圆筒3等长，在优弧挡板5上开一个弧形孔槽，这样推杆9可穿过弧形孔槽且绕着弧形孔槽推动针筒移动。

所述推针机构包括针筒检测机构、推针控制驱动模块13、电动液压推杆14和电磁头15，推针控制驱动模块13通过安装架与下针调节支架2底端连接，所述电磁头15的直径小于换针腔11的内径，电动液压推杆14的一端与电磁头15连接、另一端与推针控制驱动模块13连接，所述电磁头15穿过小圆筒的端部置于换针腔11中且通过导线与推针控制驱动模块13连接，针筒检测机构内嵌在换针腔11内且通过导线与推针控制驱动模块13连接，当针筒检测机构检测到针筒置于换针腔11内时，所述电动液压推杆14推动针筒沿换针腔11的轴向移动且使针头置于小圆筒外端；

所述抽血脱针机构包括小圆筒，所述小圆筒包括固定板16和活动板17，固定板16与活动板17的一轴向截面铰接、另一轴向截面之间形成脱针槽口18，还包括两个与推针控制驱动模块13通过导线连接的液压缸20，每个液压缸20的一端与大圆筒3外侧壁固定、另一端与活动板17底端的底板19上表面固定，底板19的另一侧与固定板16通过连接柱固定，所述两个液压缸20之间的垂直间距大于针筒轴向长度；当下针调节支架2控制针筒下针放平后，所述液压缸20压缩使固定板16和活动板17夹住针筒，电磁头15吸住针筒尾端并朝远离针头的方向移动；当抽血机器人检测到抽血完成后，所述推针控制驱动模块13控制液压缸20伸长使得固定板16与活动板17松开针筒，电动液压推杆14通过电磁头15吸住针筒并朝远离针头的方向移动，直至针筒位于两个液压缸20之间，推针控制驱动模块13控制电磁头15断电，针筒通过脱针槽口18掉在底板19上。所述底板19的上表面开有针筒放置槽21。以上结构中，针筒检测机构为压力传感器或红外传感器，以检测针筒是否置于换针腔内。推针控制驱动模块13包括电动液压缸、控制芯片，控制芯片与抽血机器人控制系统连接，并同时与电动液压缸、电磁头15、抽血脱针机构中的液压缸20通过导线连接，通过在控制芯片中设定各个部件工作步骤和顺序，即可完成上述动作。通过本发明，可靠机器人自动完成换针抽血、脱针过程，极大的减轻了人力劳动量，实现了机器人抽血的自动化过程，并且取针方便，有效避免了人们在取针或安装时更易被针头划伤的问题，具有极大的经济和实用价值。

实施例2

如图5所示，在实施例1的基础上，所述复位弹簧12包括限位筒121、螺旋弹簧122、A弧形板123、B弧形板124，所述限位筒121的一端与A弧形板123连接、另一端为椭圆形内腔的开口端，所述螺旋弹簧122与限位筒121的椭圆形内腔相互匹配，螺旋弹簧122的一端置于限位筒内与A弧形板123连接、另一端与B弧形板124连接。所述限位筒121的轴向长度为螺旋弹簧122轴向长度的2/3。发明人经过将限位筒设计为椭圆形，这样可大大增加螺旋弹簧沿大圆筒轴向的截面积，进一步限制螺旋弹簧的受力方向，提高螺旋弹簧的稳定性，使得换针机构的使用寿命大大提升。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.可自动换针的医疗抽血机器人，包括抽血机器人的操作手臂（1），在操作手臂（1）末端设置有下针调节支架（2），其特征在于，还包括用于特制的针筒的换针机构、推针机构、抽血脱针机构，其中：

所述特制的针筒包括带有针头的圆筒（22），所述圆筒（22）内部设置有活塞杆（23），所述活塞杆（23）的轴向长度大于圆筒（22）轴向长度，且活塞杆（23）位于圆筒（22）外的一端为不锈钢圆片（24），所述不锈钢圆片（24）的直径小于圆筒（22）的外径；

所述换针机构包括大圆筒（3）和小圆筒，所述大圆筒（3）和小圆筒的周向侧壁一体成型连接且中心轴线相互平行，且大圆筒（3）通过安装架与下针调节支架（2）底端连接，在大圆筒（3）内设置有一圈优弧挡板（4）和劣弧挡板（5），优弧挡板（4）和劣弧挡板（5）将大圆筒（3）分割成两个腔室，其中优弧挡板（4）外壁与大圆筒（3）内壁之间所形成的环形通道为针筒放置室（6），劣弧挡板（5）内凹壁与优弧挡板（4）内壁所围成的腔室为驱动室（7），在驱动室（7）中安装有驱动电机（8）和推杆（9），所述推杆（9）的一端通过转动轴（10）与驱动电机（8）的输出轴连接、另一端置于针筒放置室（6）内且可沿大圆筒（3）的周向推动针筒，劣弧挡板（5）的一端与大圆筒（3）和小圆筒的交界处通过转轴铰接、另一端与复位弹簧（12）的A端连接，复位弹簧（12）的B端与转动轴（10）外侧的固定套筒固定；所述小圆筒的内腔为换针腔（11）且与针筒放置室（6）相通，当推杆（9）推动针筒时，所述针筒通过劣弧挡板（5）挤压处于原始状态的复位弹簧（12），并进入换针腔（11）内；

所述推针机构包括针筒检测机构、推针控制驱动模块（13）、电动液压推杆（14）和电磁头（15），推针控制驱动模块（13）通过安装架与下针调节支架（2）底端连接，所述电磁头（15）的直径小于换针腔（11）的内径，电动液压推杆（14）的一端与电磁头（15）连接、另一端与推针控制驱动模块（13）连接，所述电磁头（15）穿过小圆筒的端部置于换针腔（11）中且通过导线与推针控制驱动模块（13）连接，针筒检测机构内嵌在换针腔（11）内且通过导线与推针控制驱动模块（13）连接，当针筒检测机构检测到针筒置于换针腔（11）内时，所述电动液压推杆（14）推动针筒沿换针腔（11）的轴向移动且使针头置于小圆筒外端；

所述抽血脱针机构包括小圆筒，所述小圆筒包括固定板（16）和活动板（17），固定板（16）与活动板（17）的一轴向截面铰接、另一轴向截面之间形成脱针槽口（18），还包括两个与推针控制驱动模块（13）通过导线连接的液压缸（20），每个液压缸（20）的一端与大圆筒（3）外侧壁固定、另一端与活动板（17）底端的底板（19）上表面固定，底板（19）的另一侧与固定板（16）通过连接柱固定，所述两个液压缸（20）之间的垂直间距大于针筒轴向长度；当下针调节支架（2）控制针筒下针放平后，所述液压缸（20）压缩使固定板（16）和活动板（17）夹住针筒，电磁头（15）吸住针筒尾端并朝远离针头的方向移动；当抽血机器人检测到抽血完成后，所述推针控制驱动模块（13）控制液压缸（20）伸长使得固定板（16）与活动板（17）松开针筒，电动液压推杆（14）通过电磁头（15）吸住针筒并朝远离针头的方向移动，直至针筒位于两个液压缸（20）之间，推针控制驱动模块（13）控制电磁头（15）断电，针筒通过脱针槽口（18）掉在底板（19）上。

2.根据权利要求1所述的可自动换针的医疗抽血机器人，其特征在于，所述复位弹簧（12）包括限位筒（121）、螺旋弹簧（122）、A弧形板（123）、B弧形板（124），所述限位筒（121）的一端与A弧形板（123）连接、另一端为椭圆形内腔的开口端，所述螺旋弹簧（122）与限位筒（121）的椭圆形内腔相互匹配，螺旋弹簧（122）的一端置于限位筒内与A弧形板（123）连接、另一端与B弧形板（124）连接。

3.根据权利要求2所述的可自动换针的医疗抽血机器人，其特征在于，所述限位筒（121）的轴向长度为螺旋弹簧（122）轴向长度的2/3。

4.根据权利要求1所述的可自动换针的医疗抽血机器人，其特征在于，所述底板（19）的上表面开有针筒放置槽（21）。