CN110076609B - 用于遥操作气管插管的气动导管进给装置 - Google Patents

用于遥操作气管插管的气动导管进给装置 Download PDF

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Abstract

一种用于遥操作气管插管的气动导管进给装置，包括：气动推进机构、导管夹紧机构、导管和开口器固定机构，其中：气动推进机构分别与导管夹紧机构和开口器固定机构固定相连，导管依次贯穿导管夹紧机构和开口器固定机构的横向限位孔。本发明整体重量轻、体积小，便于携带；气动推进机构的行程小，能够精确控制进给过程；采用全气动驱动，较惯常的电机驱动能节约成本，并且为大批量生产和一次性使用设计提供可能；导管进给利用气动夹紧方式，提供了更大的进给力，而且不易打滑，使得进给效果更加稳定。

Description

用于遥操作气管插管的气动导管进给装置
技术领域
本发明涉及的是一种医疗器械领域的技术，具体是一种用于遥操作气管插管的气动导管进给装置。
背景技术
现有气管插管机器人设备大多存在体积大、不易固定，难以携带至抢救现场的问题。少量编写式设备大都采用刚性机构，操作时容易给患者造成损伤，运用电机驱动造成导管难以脱离的现象。此外，现有气管插管设备尚未出现能够持续稳定的导管输送的进给装置。因此，发明一种能够提高遥操作手术成功率且降低成本的气动式刚柔耦合气动导管进给装置具有积极意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于遥操作气管插管的气动导管进给装置，完全依靠气压驱动，重量轻、易携带且安全系数高，有助于提高手术的成功率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：气动推进机构、导管夹紧机构、导管和开口器固定机构，其中：气动推进机构分别与导管夹紧机构和开口器固定机构固定相连，导管依次贯穿导管夹紧机构和开口器固定机构的横向限位孔。
所述的气动推进机构包括：气筒和活塞杆，其中：活塞杆套接于气筒内，气筒与导管夹紧机构固定连接，活塞杆的端部与开口器固定机构固定连接。
所述的导管夹紧机构包括：夹紧板和夹紧气囊，其中：夹紧气囊位于夹紧板的横向限位孔的两侧。
所述的夹紧气囊为一体化气囊且采用硅胶类超弹性材料以在充气后夹紧导管。
所述的开口器固定机构包括：支撑板、横向咬合板和纵向连接臂，其中：横向咬合板通过纵向连接臂固定于支撑板上。
所述的支撑板具有5～10°的倾斜角且导管末端进给力的施加方向与支撑板垂直以减小导管的弯曲角度。
技术效果
与现有技术相比，本发明整体重量轻、体积小，便于携带；气动推进机构的行程小，能够精确控制进给过程；采用全气动驱动，较惯常的电机驱动能节约成本，并且为大批量生产和一次性使用设计提供可能；导管进给利用气动夹紧方式，提供了更大的进给力，而且不易打滑，使得进给效果更加稳定。
附图说明
图1为本发明应用示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为气动推进机构与导管夹紧机构的连接示意图；
图4为导管夹紧机构的结构示意图；
图5为本发明的运用方法的流程图；
图6为本发明的运用时的示意图；
图中：a为气动推进机构充气，导管夹紧机构位于原位的示意图；b为夹紧气囊夹紧导管的示意图；c为气动推进机构抽气，导管进给的示意图；d为夹紧气囊松弛的示意图；e为再次向气动推进机构充气的示意图；f为夹紧气囊再次夹紧导管的示意图；g为导管再次进给的示意图；气动推进机构1、导管夹紧机构2、导管3、开口器固定机构4、横向限位孔5、气筒6、活塞杆7、夹紧板8、夹紧气囊9、支撑板10、横向咬合板11、纵向连接臂12、卡槽13。
具体实施方式
如图1和2所示，本实施例包括：气动推进机构1、导管夹紧机构2、导管3和开口器固定机构4，其中：气动推进机构1分别与导管夹紧机构2和开口器固定机构4固定相连，导管3依次贯穿导管夹紧机构2和开口器固定机构4的横向限位孔5。
如图3所示，所述的气动推进机构1包括：气筒6和活塞杆7，其中：活塞杆7套接于气筒6内，气筒6与导管夹紧机构2固定连接，活塞杆7的端部与开口器固定机构4固定连接。
如图4所示，所述的导管夹紧机构2包括：夹紧板8和夹紧气囊9，其中：夹紧气囊9位于夹紧板8的横向限位孔5的两侧并与夹紧板8胶接。
所述的夹紧板8在垂直于夹紧方向上为夹紧气囊9提供约束，即在夹紧板用于固定夹紧气囊的限位孔中，孔口处设有遮挡板防止夹紧气囊膨胀出孔内范围以使夹紧气囊9仅向单一方向膨胀。
所述的夹紧气囊9为一体化气囊，内部气腔连通，且采用硅胶类超弹性材料以提供摩擦力且不易胀裂。
所述的开口器固定机构4包括：支撑板10、横向咬合板11和纵向连接臂12，其中：横向咬合板11通过纵向连接臂12固定于支撑板10上。
所述的纵向连接臂12上设有卡槽13以便于与横向咬合板11连接。
所述的支撑板10具有5～10°的倾斜角且导管3末端进给力的施加方向与支撑板10垂直以减小导管3的弯曲角度。
如图5和图6所示，上述装置通过以下方式工作：首先向气动推进机构1充气，使得导管夹紧机构2远离开口器固定机构4；其次向夹紧气囊9充气，使夹紧气囊9充分夹紧导管3，此时夹紧板8与导管3相对固定；再从气动推进机构1抽气，夹紧板8带动导管3向开口器固定机构4平移，导管3向口腔内进给；接着从夹紧气囊9抽气，导管3脱离夹紧板8；最后再向气动推进机构1充气，重复上述步骤，实现导管3的持续进给。本发明的导管3的进给过程为可逆过程，采用上述步骤的相反步骤顺序能够使导管3回退。
所述的夹紧机构在使用过程中的间歇性夹紧和松弛操作使得导管持续进给得以实现，并且提供了足够的进给摩擦力。
经过具体实际实验，采用内径为7.5mm的导管，以110kpa压强运行上述方法，能够得到的实验数据是：进给长度可达20cm，理论上进给距离无限制，进给力大于17.5N，装置整体重量115g，装置长度15cm。
与现有的丝杠导轨进给机构相比，需要空间和重量更小。具体地，为了满足同样的进给长度，丝杠导轨进给机构长度至少需要达到20cm，考虑到电机质量，总重量不会小于200g，因此本发明创造与丝杠进给机构相比更加精简轻便。
与现有的辊进给机构相比，可提供进给力更大且重量更小。具体地，辊进给机构采用夹紧和摩擦进行进给，提供摩擦力有限，且重复使用后摩擦性能降低。采用自制进给辊进行夹紧后实验，得到的参考数据为：该机构可提供15N进给力，总重量大于250g。本发明创造一方面通过气动夹紧法可以提供更大的夹紧力，另一方面不需要内嵌电机，成本较低，可一次性使用，不存在疲劳性能上的要求。
与现有遥操作插管系统末端机构相比，本发明创造首次提出代替人工进给的遥操作气管导管进给机构，与其它组件相配合，使整套系统功能更加完整。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (4)

1.一种用于遥操作气管插管的气动导管进给装置，其特征在于，包括：气动推进机构、导管夹紧机构、导管和开口器固定机构，其中：气动推进机构分别与导管夹紧机构和开口器固定机构固定相连，导管依次贯穿导管夹紧机构和开口器固定机构的横向限位孔；
所述的导管夹紧机构包括：夹紧板和夹紧气囊，其中：夹紧气囊位于夹紧板的横向限位孔的两侧，夹紧板在垂直于夹紧方向上为夹紧气囊提供约束；
所述的夹紧气囊为一体化气囊且采用硅胶类超弹性材料以在充气后夹紧导管；
所述的气动推进机构包括：气筒和活塞杆，其中：活塞杆套接于气筒内，气筒与导管夹紧机构固定连接，活塞杆的端部与开口器固定机构固定连接；
所述的开口器固定机构包括：支撑板、横向咬合板和纵向连接臂，其中：横向咬合板通过纵向连接臂固定于支撑板上。
2.根据权利要求1所述的用于遥操作气管插管的气动导管进给装置，其特征是，所述的限位孔的孔口处设有遮挡板以防止夹紧气囊膨胀出孔内范围以使夹紧气囊仅向单一方向膨胀。
3.根据权利要求1所述的用于遥操作气管插管的气动导管进给装置，其特征是，所述的支撑板具有5～10°的倾斜角且导管末端进给力的施加方向与支撑板垂直以减小导管的弯曲角度。
4.根据权利要求1所述的用于遥操作气管插管的气动导管进给装置，其特征是，所述的纵向连接臂上设有卡槽以便于与横向咬合板连接。
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