CN112155576A

CN112155576A - 一种全自动的静脉穿刺采血机器人

Info

Publication number: CN112155576A
Application number: CN202011253236.8A
Authority: CN
Inventors: 杜海艳; 许朋飞; 常艳丽; 崔仕豪; 刘海龙; 孔德钊; 张永德
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-01-01

Abstract

本发明涉及一种全自动的静脉穿刺采血机器人，包括手臂托座，自动压脉装置，自动喷涂消毒装置，自动定位识别装置，自动采血管供应装置，自动采血针和止血贴供应装置，机械臂驱动机构。该静脉穿刺采血机器人可以避免人工操作带来的操作失误，降低采血难度，减少被采血者的痛苦。

Description

一种全自动的静脉穿刺采血机器人

技术领域

本发明涉及一种全自动采血机器人属于医疗机器人领域。

背景技术

静脉采血法是临床广泛应用的采血方法，所采集的静脉血能准确反映全身血液的真实情况，因其不易受气温和末梢循环变化的影响，更具代表性。

静脉采血法具有负压采血法和普通采血法两种采血方式。当前临床上普通采血法主要医护人员通过手工静脉穿刺的方式进行采血，穿刺流程为扎紧止血带，消毒皮肤，嘱病人握拳，使静脉充盈，以小于30度穿刺，采血后松开压脉拔针，最后按压止血。手工静脉穿刺的成功率主要取决于医护人员的熟练度，此外肥胖、纹身、皮肤颜色较深、皱纹、伤疤和取样方法和员工技能属性等因素都会不同程度影响穿刺成功率，穿刺失败不仅会造成患者身体上的痛苦，还会带来精神上的压力，更严重的甚至会引起并发症，推动了医疗机器人技术的快速发展，但是均不能达到全自动可连续采血。

发明内容

针对现有技术不足，为了提高采血成功率，降低患者身体以及精神上的痛苦，故而提出一种全自动采血机器人。全自动采血机器人采集血液标本操作便捷，整个采血过程无血液外渗，无容器之间的转移，减少血液暴露，保存与运送方便，避免了医务人员的感染及病人血液标本之间的交叉污染等。

附图中，各个附图标记表示的含义如下；101、机械臂托座；102、夹持装置；103、手臂托座；104、自动定位装置；105、消毒装置；106、压臂装置； 107、采血管供应装置；108、采血针和止血贴供应装置；109、箱体；110、天窗；111、把手；112、扇热孔； 201、第一两位三通电磁阀；202、气囊；203、第二输气管；301、气源；302、第二两位三通电磁阀；303、输气管；304、喷头；305、喷嘴；306、第一输液管；307、第三两位三通电磁阀；308、消毒液瓶；401、采血管供应装置底座；402、采血管安装座；403、光电开关；404、负压采血管；501、采血针和止血贴供应装置底座；502、一次性采血针；503、止血贴；504、采血针和止血贴安装座；601、第一连杆；602、第二驱动电机；603、第二连杆；604、第三驱动电机和谐波减速器；605、第三连杆；606、第四驱动电机；607、穿刺驱动模块；包括：609、第一丝杠螺母机构；610第二丝杠螺母机构；608、夹持手。611、第一驱动电机。

一种静脉穿刺采血机器人，包括手臂托座（103），手臂托座（103）前端设置压臂装置（106）、自动定位装置（104）、消毒装置（105），手臂托座末端设置机械臂，手臂托座（103）右侧设置采血管供应装置（107）与采血针和止血贴供应装置(108)。

手臂前端压臂装置（106），压臂装置（106）主要由气源装置（301）、第一两位三通电磁阀（201）、气囊（202）三个部分组成，其中气囊（202）内侧附压力传感器患者将手臂伸过气囊（202）通孔，气源装置（301）工作第一两位三通电磁阀（201）通电，气囊（202）充盈使患者静脉突出，从而达到压脉效果。由于采用气囊（202）包裹增大了与手臂的接触面积，在保证突出静脉的同时还能避免勒紧导致的病人不适。

手臂前端设置自动消毒装置（105），消毒装置由气源装置（301）、第二两位三通电磁阀（302）、喷头（304）、305（喷嘴）、第三两位三通电磁阀（307）、消毒液瓶（308）组成，消毒液中存储高压消毒液，当工作时，消毒液瓶（308）处第二电磁阀通电（302），消毒液进入喷头（304）和喷嘴（305），气源装置（301）处第一两位三通电磁阀（201）通电使消毒液喷涂到患者穿刺点位。

手臂前端设置自动定位装置（104），通过设置近红外摄像头获取图像信息，经过三维重建之后生成穿刺点位位置及深度信息。手臂托座（103）右侧设置采血管供应装置(107)，采血管供应装置(107)采用轮盘式结构，轮盘中设置以轮转中点为圆心等半径均匀分布，用于安装真空负压采血管(404)的采血管安装座（402），采血管安装座（402）通过编号区分患者信息，轮盘外侧设置光电开关(403)用于检测采血量，工作时，每次轮盘转过一个固定角度，使下一个一次性采血针（502）与止血贴（503）进入待使用区。

手臂托座（103）右侧设置一次性采血针和止血贴供应装置（501），采血针和止血贴供应装置（501）采用轮盘式结构，轮盘设置以轮转中心为圆心等半径均匀分布，用于安装一次性采血针（502）的采血针安装座(402)，轮盘外侧在轮盘表面中心设置以轮转中心为圆心，等半径均匀分布的采血针和止血贴安装座(504)，工作时，每次轮盘转过一个固定角度，使下一个采血针（502）与止血贴（503）进入待使用区。

手臂托座(103)尾端设置关节式机械臂，机械臂主体由腰、肩、肘、腕四个关节组成，其中腰绕竖直Y轴转动，肩关节绕垂直与腰关节回转中心Z轴转动，肘关节绕平行于肩关节回转中心Z轴转动，腕部绕垂直与肘关节回转中心转动。腰、肩、肘、腕依次串联，在采血过程中需要穿刺、拔针两个动作，故在腕关节后串联丝杠螺母机构，由于要实现全自动采血在丝杠螺母机构的螺母上安装夹持手，因此整个机械臂由6个自由度组成。

附图说明

图1是本发明实施例的静脉穿刺采血机器人的内部俯视图。

图2是本发明实施例的静脉穿刺采血机器人的立体示意图。

图3是本发明实施例中的自动消毒喷淋装置的立体示意图。

图4是本发明实施例的自动压脉装置的立体示意图。

图5是本发明实施例中的采血管自动供应装置的结构示意图。

图6是本发明实施例中的采血针和止血贴自动供应装置的结构示意图。

图7是本发明实施例中的夹持装置的结构示意图。

图8是本发明实施例中的穿刺驱动模块结构示意图。

图9是本发明实施例中的机械臂驱动电机结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：一种采用上述全自动静脉穿刺采血机器人进行静脉采血的方法，扫码器对被采血者的身份证进行读取，并记录负压采血管编号，听到采血提示音之后患者将采血胳膊通过压臂通孔放到手臂托座，听到握拳提示音后患者握拳，第一两位三通电磁阀通电，气囊充气，当压力传感器达到设定压力值，第一两位三通电磁阀断电。

近红外定位装置对患者胳膊扫描，图像信息由PC上位机进行三维重构确定采血点位置信息。第二两位三通电磁阀和第三两位三通电磁阀同时打开，消毒液到达喷头，对手臂的采血点位进行消毒。

随后，机械臂通过夹持手在采血针和止血贴供应装置夹持采血针一端，将其刺入采血管供应装置的待工作负压采血管，再夹持采血针另一端刺入采血点，当光电开关检测到负压采血管内充入血液时达到一定标准后，机械臂拔出采血针，机械臂从采血针和止血贴供应装置夹持止血贴，并贴到患者采血点，再从采血管供应装置拔出采血针另一端，将其丢到立即回收处。采血管供应装置、采血针和止血贴供应装置均转过一个设定角度，下一个采样过程会继续进行。

Claims

1.一种全自动的静脉穿刺采血机器人，其特征在于：所述手臂托座（103）的前侧设置有自动压脉装置（106），自动定位识别装置（104），自动喷涂消毒装置（105）；所述的手臂托座末端是机械臂驱动机构，该机构用于驱动一次性采血针（502）：所述的机械臂驱动机构包括：第一驱动电机（611），第一连杆（601），第二驱动电机（602），第二连杆（603），第三驱动电机（604），第三连杆（605），第四驱动电机（606）；穿刺驱动模块（607）包括：第一丝杠螺母机构（609），第二丝杠螺母机构，610；夹持手（608），手臂托座（103）侧面有自动采血管供应装置（107）和自动采血针和止血贴供应装置（108）。

2.根据权利要求1所述的一种全自动的静脉穿刺采血机器人，其特征在于：所述自动压脉装置（106），其中包括：气源装置（301），气源装置（301）上设第一两位三通电磁阀（201），第一两位三通电磁阀（201）通过第一输气管（203）与气囊（202）连接，气囊（202）自然状态下呈环形，当气缸充气时膨胀，气囊（202）内圈缩小至达到静脉突出，所述自动喷涂消毒装置（105）：包括气源装置（301），所述气源装置（301）通过第二两位三通电磁阀（302）与第二输气管（303）连接到喷嘴（305），所述喷嘴（305）包括两个进口，进口一与第二输气管（303）连接，另一进口通过输液管与第三两位三通电磁阀(307)连接，所述第三两位三通电磁阀（307）与消毒液瓶（308）连接。

3.根据权利要求1所述的一种全自动的静脉穿刺采血机器人，其特征在于：所述的夹持一次性采血针（502）的夹持装置连接的机械臂驱动机构包含六自由度机械臂，所述机械臂底部包括第一驱动电机（611），第一驱动电机（611）通过连接机构驱动第一连杆（601），所述第一连杆（601）另一端与第二驱动电机（602）连接，所述第二驱动电机（602）通过减速机构驱动第二连杆（603）连接，第二连杆（603）另一端与第三驱动电机（604）连接，第三驱动电机（604）通过谐波减速机构（604）驱动第三连杆（605）连接，第三连杆（605）另一端与第一丝杠螺母机构（609）连接，第一丝杠螺母机构（609）的螺母与第二丝杠螺母机构（610）连接，通过第一丝杠螺母机构（609）螺母带动第二丝杠螺母机构（610）实现往复运动，所述第二丝杠螺母机构（610）通过螺母与夹持手（608）连接，通过第二丝杠螺母机构（610）螺母的往复运动带动夹持手（608）张开与闭合。

4.根据权利要求1所述的一种全自动的静脉穿刺采血机器人，其特征在于：所述自动识别定位装置（104）为双目近红外摄像头，双目近红外摄像头（104）通过安装架固定在手臂托座（103）两侧，双目近红外摄像头（104）利用静脉血红蛋白对于近红外固定波长红外线的吸收，对静脉血管进行成像，摄像头采集到图像后，由图像处理单元对图像进行三维重构，确定穿刺点的位置及深度信息。

5.根据权利要求1所述的一种全自动的静脉穿刺采血机器人，其特征在于：所述自动采血管供应装置（107）包括采血管安装座（402），采血管安装座（402）采用轮盘式结构，轮盘中设置以轮转中点为圆心等半径均匀分布，用于安装真空负压采血管(404)的采血管安装座(402)，采血管安装座（402）通过编号区分患者信息，所述采血管安装座(402)外侧设置光电开关（403）用于检测采血量，采血管安装座（402）底部具有由电机驱动的机械机构，电机驱动机构工作时每次转过一个固定角度，使下一个负压采血管（404）进入待使用区，所述采血针和止血贴供应装置（108）包括一次性采血针（502）和采血针和止血贴安装座（504），采血针和止血贴供安装座（504）采用轮盘式结构，轮盘设置以轮转中心为圆心等半径均匀分布，用于安装一次性采血针（502）的采血针和止血贴安装座（504），轮盘外侧在轮盘表面中心设置以轮转中心为圆心，等半径均匀分布的采血针止血贴安装座（501），所述采血针和止血贴安装座（501）底部具有由电机驱动的机械机构，电机驱动机构工作时每次转过一个固定角度，使下一个采血针（502）与止血贴（503）进入待使用区。

6.根据权利要求1所述的一种全自动的静脉穿刺采血机器人，其特征在于：所述的静脉穿刺采血机器人进行静脉采血的方法：扫码器对被采血者的身份证进行读取，并记录负压采血管编号，听到采血提示音之后患者将采血胳膊通过压臂通孔放到手臂托座（103），听到握拳提示音后患者握拳，第一电磁阀通电（201），气囊（202）充气，当压力传感器达到设定压力值，第一电磁阀（202）断电，近红外定位装置（104）对患者胳膊扫描，图像信息由PC上位机进行三维重建确定采血点位置信息，第二两位三通电磁阀（302）和第三两位三通电磁阀（307）同时打开，消毒液到达喷嘴（305），对采血点位进行消毒，机械臂通过夹持手在采血针和止血贴供应装置（108）夹持一次性采血针（502）一端，将其刺入采血管供应装置（108）待工作负压采血管（404），再夹持一次性采血针（502）另一端刺入采血点，当光电开关（403）检测到负压采血管（404）内血液时，机械臂拔出一次性采血针（502），机械臂从一次性采血针（502）和采血针和止血贴供应装置（108）夹持止血贴（503），并贴到患者采血点，再从采血管供应装置（107）拔出一次性采血针（502）另一端，将其丢到立即回收处，采血管供应装置（107），采血针和止血贴供应装置（501）均转过一个设定角度，下一组负压采血管（404）和一次性采血针（502）进入待工作状态，第一两位三通电磁阀（201）另一端通电，气囊排气，患者听到采血完成提示音后取出采血臂。