CN111631759B - 一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人 - Google Patents

一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,包括有机器人本体,机器人本体包括有盒式固定座,盒式固定座内安装有X向导轨及驱动机构,X向导轨及驱动机构所安装的X向滑块上通过横板安装有Z向龙门升降机构,Z向龙门升降机构配置有横梁,横梁上安装有为Y向导轨及驱动机构,Y向导轨及驱动机构的Y向滑块上安装有鼻咽试子装置。由此,通过控制器的自动化控制,能够盲视下实现本地自动操作,或是异地远程操控,降低甚至避免医务人员的职业暴露风险。还能够在内窥镜头的监视下,实现口咽拭子本地自动操作,或是异地远程操控。可实现样本采集的标准化及提高采集的可靠性,也可进一步减少医务人员的接入操作,减轻劳动强度。

Description

一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人
技术领域
本发明涉及一种上呼吸道试子标本采集机器人,尤其涉及一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人。
背景技术
受结构和原理的限制,目前用于上呼吸道拭子标本采集机器人主要分为两种,并且,其使用期间都是需经口腔而不能经鼻腔采集上呼吸道标本,具体来说:
一种是在机械臂末端安装咽拭子和内窥镜,由人工通过视觉监控及手控器遥操作的方式,令咽拭子触碰咽后壁理想部位进行标本采集。但是,该机器人体积较大、价格较为昂贵。
另一种是人工智能式呼吸道标本采集机器人,在患者仰卧位且咽拭子柄部与导向机构几乎无摩擦阻尼的状态下,利用咽拭子柄部的自身重量实现咽拭子触碰咽后壁理想部位的触碰,进行上呼吸道的标本采集。该机器人虽体积小巧,可以便携,但时机器人工作在人面部上方运动,有些患者易产生压抑感,不利于采集。
有鉴于上述的缺陷,本设计人,积极加以研究创新,以期创设一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,使其能够远距离或远程操作,能经鼻腔当然也能经口腔采集上呼吸道标本,拓宽机器人呼吸道样本采集的方式,更好的实现样本采集标准化及多样性,也避免医务人员的职业暴露风险提高操作的安全性并减轻劳动强度。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人。
本发明的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,包括有机器人本体,其特征在于:所述机器人本体包括有盒式固定座,所述盒式固定座内安装有X向导轨及驱动机构,所述X向导轨及驱动机构所安装的X向滑块上通过横板安装有Z向龙门升降机构,所述Z向龙门升降机构配置有横梁,所述横梁上安装有为Y向导轨及驱动机构,所述Y向导轨及驱动机构的Y向滑块上安装有鼻咽试子装置,
所述鼻咽试子装置,包括有阻尼转轴组件,所述阻尼转轴组件上设置有推进机构及旋转装置,所述推进机构及旋转装置上连接有鼻咽拭子连接组件,所述鼻咽拭子连接组件上安装有鼻咽拭子单体,
所述鼻咽拭子连接组件为鼻咽拭子连接管,所述鼻咽拭子连接管为中空管,所述中空管包括前端圆管、中段六方管、后端圆管构成,所述后端圆管内径大于中段六方管内径,令中段六方管于后端圆管内形成一台阶,鼻咽拭子连接管内设置有推杆,所述推杆的尾部分布有定位凸起,所述推杆外套置有第二复位弹簧,所述推杆下降时,令鼻咽拭子单体自鼻咽拭子连接管中脱离,
所述机器人本体上或是外部设置有控制器,所述控制器与X向导轨及驱动机构、Z向龙门升降机构、Y向导轨及驱动机构、推进机构及旋转装置各自的控制端口相连。
进一步地,上述的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,其中,所述阻尼转轴组件包括有转轴座,所述转轴座上穿设有阻尼可调转轴,所述阻尼可调转轴的一侧设置有阻尼调节螺母,所述阻尼可调转轴上还安装有转轴摆臂,所述转轴摆臂上安装有L型连接板,所述L型连接板背向患者的一面安装有推进机构及旋转装置与内窥镜安装孔。
更进一步地,上述的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,其中,所述L型连接板朝向患者一面设置有凸台,所述凸台上安装有压舌管。
更进一步地,上述的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,其中,所述推进机构及旋转装置包括有推进机构与旋转机构,所述推进机构包括有丝杆电机,所述丝杆电机上连接有导向柱,所述导向柱上穿设有阻尼连接器,所述阻尼连接器的尾端设置有丝杆螺母;所述旋转机构包括有旋转电机,所述旋转电机的工作端前设置有齿轮座,所述齿轮座上啮合有传动齿轮,所述传动齿轮内设置有六方孔,所述鼻咽拭子连接管穿过六方孔,且鼻咽拭子连接管的尾端与阻尼连接器相连。
更进一步地,上述的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,其中,所述阻尼连接器包括压盖,所述压盖内设置有第一复位弹簧,所述压盖上活动连接有阻尼调节螺母。
更进一步地,上述的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,其中,所述盒式固定座上安装有下颌托架。
再进一步地,上述的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,其中,所述控制器包括电机驱动器、计算机、AI芯片、手控器中的一种或是多种。
借由上述方案,本发明至少具有以下优点:
1、通过控制器的自动化控制,能够盲视下实现本地自动操作,或是异地远程操控,降低甚至避免医务人员的职业暴露风险。
2、能够在内窥镜头的监视下,实现口咽拭子本地自动操作,或是异地远程操控,降低甚至避免医务人员的职业暴露风险。
3、可提高样本采集的标准性及可靠性,也可进一步减少医务人员的接入操作,减轻劳动强度。
4、通过控制器与相应软件的配合,可以实现人工智能在大数据积累下的自动学习,提高采集的精度、效率和可靠性。
5、整体构造简单,易于制造和使用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人的整体结构示意图。
图2是本触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人的侧面结构示意图。
图3是本触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人的后视结构示意图。
图4是本触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人的俯视结构示意图。
图中各附图标记的含义如下。
1盒式固定座 2X向导轨及驱动机构
3横板 4Z向龙门升降机构
5Y向导轨及驱动机构 6阻尼转轴组件
7 鼻咽拭子单体 8 鼻咽拭子连接管
9 推杆 10 转轴座
11 阻尼可调转轴 12 阻尼调节螺母
13转轴摆臂 14L型连接板
15 内窥镜安装孔 16 凸台
17 压舌管 18 丝杆电机
19 导向柱 20 阻尼连接器
21 丝杆螺母 22 旋转电机
23 齿轮座 24 传动齿轮
25 压盖 26 第一复位弹簧
27 下颌托架 28 第二复位弹簧
29 控制器
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1至4的一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,包括有机器人本体,其与众不同之处在于:机器人本体包括有盒式固定座1,盒式固定座1内安装有X向导轨及驱动机构2,用于实现X向的导向驱动。同时,为了针对不同身高患者的采集调整,在X向导轨及驱动机构2所安装的X向滑块上通过横板3安装有Z向龙门升降机构4。考虑到适应患者的头部位置,Z向龙门升降机构4配置有横梁,横梁上安装有为Y向导轨及驱动机构5。并且,考虑到采集取样的自动化实现,在Y向导轨及驱动机构5的Y向滑块上安装有鼻咽试子装置。具体来说,鼻咽试子装置,包括有阻尼转轴组件6,阻尼转轴组件6上设置有推进机构及旋转装置。推进机构及旋转装置上连接有鼻咽拭子连接组件,鼻咽拭子连接组件上安装有鼻咽拭子单体7。这样,在进行相对位置调整的时候拥有适当阻尼,不会出现过大的调节间隙。结合实际实施来看,鼻咽拭子连接组件为鼻咽拭子连接管8,鼻咽拭子连接管8为中空管,中空管包括前端圆管、中段六方管、后端圆管构成,后端圆管内径大于中段六方管内径,令中段六方管于后端圆管内形成一台阶(图中未示出),鼻咽拭子连接管8内设置有推杆9,推杆9的尾部分布有定位凸起(图中未示出),推杆9外套置有第二复位弹簧28,便于推杆9复位。这样,当推杆9下降时,可以令鼻咽拭子单体7自鼻咽拭子连接管8中脱离。再者,为了实现自动化的采集,实现医生与患者之间的相对隔离,提高使用的安全防护效果,本发明在机器人本体上或是外部设置有控制器29,控制器29与X向导轨及驱动机构2、Z向龙门升降机构4、Y向导轨及驱动机构5、推进机构及旋转装置各自的控制端口相连。使用时,控制器29内设置有相关软件,可包括电机运动控制软件、图像识别软件、计算软件中的一种或是多种,便于实现机器人的自主操控。当然,考虑到实施的便捷性,可以与目前常规的各类控制器29进行数据兼容,采用的控制器29包括电机驱动器、计算机、AI芯片、手控器中的一种或是多种。
结合本发明一较佳的实施方式来看,为了针对不同患者头部的位置,进行更为精确的角度调节,采用的阻尼转轴组件6包括有转轴座10,转轴座10上穿设有阻尼可调转轴11,阻尼可调转轴11的一侧设置有阻尼调节螺母12。同时,考虑到鼻咽试子装置的稳定安装,且可以对其后续的取样导向进行有效的驱动引导,在阻尼可调转轴11上还安装有转轴摆臂13,转轴摆臂13上安装有L型连接板14。
具体来说,L型连接板14背向患者的一面安装有推进机构及旋转装置与内窥镜安装孔15。这样,鼻咽拭子连接管8绕阻尼可调转轴11旋转,以适应常规的鼻腔的倾斜角度,可顺利进入鼻腔。并且,阻尼调节螺母12可控制阻尼可调转轴11所受到的阻尼的大小,以获得最佳的转动效果。依托于内窥镜安装孔15的存在,可以实现内窥镜的安装定位,可将鼻咽试子机器人转换为口咽拭子标本采集机器人使用,提升了使用功能的扩展性。再者,为了便于口咽拭子标本的采集,本发明可在L型连接板14朝向患者一面设置有凸台16,凸台16上安装有压舌管17。这样,能够令鼻咽拭子标本采集机器人切换为触碰自动保护口咽拭子机器人。
进一步来看,本发明采用的推进机构及旋转装置包括有推进机构与旋转机构。具体来说,推进机构包括有丝杆电机18,丝杆电机18上连接有导向柱19,导向柱19上穿设有阻尼连接器20,阻尼连接器20的尾端设置有丝杆螺母21。旋转机构包括有旋转电机22,旋转电机22的工作端前设置有齿轮座23,齿轮座23上啮合有传动齿轮24,传动齿轮24内设置有六方孔(图中未示出),鼻咽拭子连接管8穿过六方孔,且鼻咽拭子连接管8的尾端与阻尼连接器20相连。为了拥有较佳的行进阻尼控制,阻尼连接器20包括压盖25,压盖25内设置有第一复位弹簧26,压盖25上活动连接有阻尼调节螺母12。这样,通过旋转阻尼调节螺母12,可以便捷化的实现阻尼调整。
再进一步来看,为了便于患者更好的定位头部,便于提高采集精度,避免出现意外伤害,盒式固定座1上安装有下颌托架27。这样,可以引导患者的下颌放置在下颌托架27上,满足有效的预定位。
本发明的工作原理如下:
机器人工作时,患者头部后仰约70度。鼻咽拭子单体7的柄插入相应的鼻咽拭子连接管8内,调节阻尼调节螺母12,将压盖25将鼻咽拭子连接管8的后端圆管以适当压力压紧。
之后,伴随着丝杆电机18启动,丝杆螺母21开始运动,推动鼻咽拭子连接管8进入鼻腔。当鼻咽拭子触及咽后壁遭遇阻力时,旋转电机22启动,其传动齿轮24通过鼻咽拭子连接管8的中段六方管令鼻咽拭子连接管8在鼻腔内正反向旋转,采集上呼吸道标本。
当传动齿轮24座23此阻力大于压盖25的施加在后端圆管产生的阻尼时,鼻咽拭子单体7即不能再继续深入鼻腔,实现自动保护,保证患者安全。在此期间,由于压盖25以适当压力压紧后端圆管产生的阻尼可以为一定值,避免人工采集咽拭子触碰咽后壁力量可能时大时小的不足,从而可以在定阻尼值的状态下标准化采集,提高采集的精度、效率和可靠性。
通过上述的文字表述并结合附图可以看出,采用本发明后,拥有如下优点:
1、通过控制器的自动化控制,能够盲视下实现本地自动操作,或是异地远程操控,降低甚至避免医务人员的职业暴露风险。
2、能够在内窥镜头的监视下,实现口咽拭子本地自动操作,或是异地远程操控,降低甚至避免医务人员的职业暴露风险。
3、可提高样本采集的标准性及可靠性,也可进一步减少医务人员的接入操作,减轻劳动强度。
4、通过控制器与相应软件的配合,可以实现人工智能在大数据积累下的自动学习,提高采集的精度、效率和可靠性。
5、整体构造简单,易于制造和使用。
此外,本发明所描述的指示方位或位置关系,均为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或构造必须具有特定的方位,或是以特定的方位构造来进行操作,因此不能理解为对本发明的限制。
术语“主”、“副”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“主”、“副”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“若干”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
同样,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“设置”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。并且它可以直接在另一个组件上或者间接在该另一个组件上。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或间接连接至该另一个组件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种触碰自动保护式鼻咽拭子标本采集机器人,包括有机器人本体,其特征在于:所述机器人本体包括有盒式固定座(1),所述盒式固定座(1)内安装有X向导轨及驱动机构(2),所述X向导轨及驱动机构(2)所安装的X向滑块上通过横板(3)安装有Z向龙门升降机构(4),所述Z向龙门升降机构(4)配置有横梁,所述横梁上安装有为Y向导轨及驱动机构(5),所述Y向导轨及驱动机构(5)的Y向滑块上安装有鼻咽试子装置,所述鼻咽试子装置,包括有阻尼转轴组件(6),所述阻尼转轴组件(6)上设置有推进机构及旋转装置,所述推进机构及旋转装置上连接有鼻咽拭子连接组件,所述鼻咽拭子连接组件上安装有鼻咽拭子单体(7),
所述鼻咽拭子连接组件为鼻咽拭子连接管(8),所述鼻咽拭子连接管(8)为中空管,所述中空管包括前端圆管、中段六方管、后端圆管构成,所述后端圆管内径大于中段六方管内径,令中段六方管于后端圆管内形成一台阶,鼻咽拭子连接管(8)内设置有推杆(9),所述推杆(9)的尾部分布有定位凸起,所述推杆(9)外套置有第二复位弹簧(28),所述推杆(9)下降时,令鼻咽拭子单体(7)自鼻咽拭子连接管(8)中脱离,
所述机器人本体上或是外部设置有控制器(29),所述控制器(29)与X向导轨及驱动机构(2)、Z向龙门升降机构(4)、Y向导轨及驱动机构(5)、推进机构及旋转装置各自的控制端口相连;
所述阻尼转轴组件(6)包括有转轴座(10),所述转轴座(10)上穿设有阻尼可调转轴(11),所述阻尼可调转轴(11)的一侧设置有阻尼调节螺母(12),所述阻尼可调转轴(11)上还安装有转轴摆臂(13),所述转轴摆臂(13)上安装有L型连接板(14),所述L型连接板(14)背向患者的一面安装有推进机构及旋转装置与内窥镜安装孔(15),所述L型连接板(14)朝向患者一面设置有凸台(16),所述凸台(16)上安装有压舌管(17),所述推进机构及旋转装置包括有推进机构与旋转机构,所述推进机构包括有丝杆电机(18),所述丝杆电机(18)上连接有导向柱(19),所述导向柱(19)上穿设有阻尼连接器(20),所述阻尼连接器(20)的尾端设置有丝杆螺母(21);所述旋转机构包括有旋转电机(22),所述旋转电机(22)的工作端前设置有齿轮座(23),所述齿轮座(23)上啮合有传动齿轮(24),所述传动齿轮(24)内设置有六方孔,所述鼻咽拭子连接管(8)穿过六方孔,且鼻咽拭子连接管(8)的尾端与阻尼连接器(20)相连,所述阻尼连接器(20)包括压盖(25),所述压盖(25)内设置有第一复位弹簧(26),所述压盖(25)上活动连接有阻尼调节螺母(12);
所述盒式固定座(1)上安装有下颌托架(27),所述控制器(29)包括电机驱动器、计算机、AI芯片、手控器中的一种或是多种。
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