CN112402260B - 一种鼻胃管机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种鼻胃管机器人，包括检测装置、转向装置、膨胀装置和操纵手柄，检测装置设有旋转吸盘和支撑吸盘，通过膨胀装置上的气胀轴充气膨胀或泄气收缩，从而实现卡紧鼻胃管，接着通过三组对称分布的锥齿轮传动配合，进一步实现了旋转吸盘在人体内滚动和支撑吸盘在人体内吸附固定，达到减小胃道内壁粘膜损伤的效果，操纵手柄操控鼻胃管机器人在鼻腔或胃道内移动，通过操纵手柄根据摄像头传输的画面和光源传感器检测的信号强弱，并结合扬声器的大小，从而实现准确检测鼻胃管的目的，并通过支撑吸盘的支撑固定，达到准确定位的效果，本发明具有可操控性强、对胃壁粘膜损伤较小、集鼻胃管检测、转向移动、定位为一体的特点。

Description

一种鼻胃管机器人
技术领域
本发明涉及一种属于医疗器械领域，特别涉及一种鼻胃管机器人。
背景技术
目前，胃管分为鼻胃管和口胃管，其吗中鼻胃管是一种从鼻腔插入胃部然后需要进一步插入胃腔的管子。由于胃管质地柔软，故难以按照预定方向准确地进入食道，而且大多数情况下胃管在鼻腔内盘旋而难以进入，这就导致鼻腔到胃腔如何有效地、准确地进入到鼻胃管顶端就成了了一大难题；
目前市面上现有的技术是从一侧鼻腔进入，插入胃部。插入前，先要测量将要插入的胃管长度，确定长度之后，用石蜡油润滑胃管前端，并清洁鼻腔，从一侧鼻腔缓缓插入，保证胃管顺利通过咽部，如有异样则会立即拔出。但是这种方式很容易导致患者极度难受并呼吸不畅甚至威胁生命危险，而且这种方式操作比较困难，易对口腔的粘膜组织造成损伤；
针对上述问题，现检索到的技术创新如下：
专利文献1.CN111135101A，2020.5.12一种磁性定位鼻胃管组件，该发明包括胃管、插入件、以及胃管定位感应器，该胃管为长软管，在胃管的插入端端部以及前端侧管壁上设有压膜组件，该插入件从胃管的尾部插入并穿至胃管的内部前端，该插入件的前端由强磁铁构成，该插入件的插入端头由PH试纸包裹，该胃管定位感应器设置在人体的体外前胸腹处，该胃管定位感应器为内置有磁流体的透明密封罗盘状塑料容器，该插入件的尾部锥紧有防滑套手柄，该胃管接头固定在防滑套手柄上，该防滑套手柄内部为中空且在其尾部设有注射腔，该注射腔与胃管腔相连通。本发明便于判断胃管插入时末端的位置，便于检测胃液PH值，而且能起到胃管腔内抗返流作用；
尽管该发明便于检测胃液的PH值和起到抗反流的作用，但是无法避免由于胃管插入不正确而导致的食道或胃道的粘膜受损情况发生。
专利文献2.CN107456646B.2020.8.28，一种胃管，该发明解决了护理人员在拨出和插入胃道的操作中，医护人员都是根据其护理经验，自己掌握胃管拨出或插入的长度，没有统一的操作规范和操作手则，很容易因为胃管插入过长或过短而对食道或胃道的粘膜产生损害的问题，其技术方案要点是：还包括套设于胃管本体外侧壁的定位套体，所述定位套体于其前、后侧壁上分别开设有一配合胃管本体通过的进入口和输出口，所述定位套体内设有距离检测装置，所述距离检测装置连接有受控于距离检测装置的驱动机构，所述驱动机构连接于距离指示机构，方便医护人员正确掌握胃管拨出或插入的长度，避免由于胃管插入不正确而导致的食道或胃道的粘膜受损情况发生；
虽然该发明可以避免胃道粘膜破损，但是距离检测装置对位置的把控和定位是不准确的，且没有图像处理装置，该距离检测装置所处的内部结构不清楚，很容易发生反流的现象，对身体造成损伤。
因此，我们急需发明一种可以既不破坏食道或胃道内壁粘膜，且检测鼻胃管并最终准确定位的鼻胃管机器人以解决上述技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种鼻胃管机器人，包括检测装置、转向装置、膨胀装置和操纵手柄，检测装置设有旋转吸盘和支撑吸盘，通过膨胀装置上的气胀轴充气膨胀或泄气收缩，从而实现卡紧鼻胃管，接着通过三组对称分布的锥齿轮传动配合，进一步实现了旋转吸盘在人体内滚动和支撑吸盘在人体内吸附固定，达到减小胃道内壁粘膜损伤的效果，操纵手柄操控鼻胃管机器人在鼻腔或胃道内移动，通过操纵手柄根据摄像头传输的画面和光源传感器检测的信号强弱，并结合扬声器的大小，从而实现准确检测鼻胃管的目的，并通过支撑吸盘的支撑固定，达到准确定位的效果，本发明具有可操控性强、对胃壁粘膜损伤较小、检测和调整鼻胃管到准确位置的特点。
本发明的技术方案是：一种鼻胃管机器人，包括：检测装置、转向装置、膨胀装置，操纵手柄；
所述检测装置包括滚动装置、转动装置；
所述检测装置安装在转向装置的上侧，并由外筒包裹；
所述转动装置包括摄像头、光源传感器、支撑架、电机、压紧套、固定座、安装座、传动轴、电机主动轮、铰链座、底座；
所述摄像头和光源传感器安装在固定座上端，用于传输画面和检测光强；所述支撑架安装在固定座下端，所述固定座固定在外筒的内壁上，所述支撑架外侧边上至少均匀设有两个安装平台，并且安装座安装在安装平台上；所述传动轴两端分别与固定座、底座相对转动连接，且上端固定套设有锥齿轮A,所述传动轴还套设有铰链座和支撑吸盘，所述压紧套相对转动地套设在传动轴上，且外侧与外筒的内壁固定连接；所述电机主动轮安装在压紧套上，并通过电机驱动传动轴的转动，所述底座与转向装置固定连接，所述安装座两侧对称设置有锥齿轮B，所述两个锥齿轮B通过转动轴固定连接，并由锥齿轮A驱使转动，所述铰链座和支撑吸盘之间设有主弹簧，并套设在传动轴上，用于鼻胃管机器人的减震；
所述转向装置，包括：万向节，所述万向节设于转动装置的内侧，用于鼻胃管机器人的转动；
所述膨胀装置，包括：气泵、气胀轴；所述气胀轴固定在转向装置上，用于膨胀和收缩，所述气泵通过调整气胀轴的膨胀和收缩，进一步实现鼻胃管的固定和松开；
进一步地，所述滚动装置包括：同步装置、旋转吸盘、压杆、连接杆、支座；所述同步装置设有主动轮和从动轮，所述主动轮设有锥齿轮C,并通过锥齿轮B带动同步装置的转动，所述从动轮上设有旋转吸盘，用于在人体内吸附和滚动，所述同步装置的主动轮和从动轮通过连接杆转动连接，所述压杆一端固定在连接杆上，另一端铰接在转动装置的铰链座上；所述主动轮固定在支座上，所述支座的下端固定安装在压紧套上。
进一步地，所述旋转吸盘至少设有6个小吸盘。
进一步地，所述支撑架上设有三个安装平台，与之一一对应的滚动装置也设有三个。
进一步地，所述压紧套的下表面固定安装有信号传输装置，用于信号的输入和输出。
进一步地，所述铰链座上设有压力检测反馈装置，用于感应和反馈鼻胃管机器人在体内受到不同大小的力。
进一步地，所述支撑吸盘包括支架、电动伸缩杆、吸盘，用于实现鼻胃管机器人的支撑。
进一步地，所述支撑吸盘的支架上设有可沿传动轴上下移动的齿轮齿条机构和动力电机，用于驱动支撑吸盘在沿传动轴上下移动。
进一步地，所述转向装置还包括：舵机和套筒,所述舵机位于两个万向节之间，实现鼻胃管机器人多角度的转动，所述套筒设于转向装置的外侧。
进一步地，所述操控手柄上设有接收器、扬声器、显示屏和摇杆。
由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用通过三组对称分布的锥齿轮传动配合，实现了旋转吸盘在人体内滚动和支撑吸盘支撑在胃道内，达到了既减少对胃道内壁粘膜损伤，又将鼻胃管调整到准确的位置的效果，本发明还采用了气胀轴充气膨胀或泄气收缩，通过直径的变化，实现了顶住或松脱鼻胃管的目的，更便捷实用。
（2）本发明通过齿轮齿条配合和动力电机的驱动，从而实现了支撑吸盘沿传动轴上下移动的目的，进一步实现铰链座和支撑吸盘之间的主弹簧的弹力的变化，最终达到适应不同鼻腔内经的患者的效果。
（3）本发明的转向装置通过万向节中的舵机可以实现机器人多角度的转动，在鼻腔到胃道表面光滑又复杂的管道里便于快速进入。
（4）本发明操纵手柄上的显示屏上显示鼻胃管机器人所处的画面，便于及时处理意外突发情况。
附图说明
图1本发明鼻胃管机器人的结构示意图。
图2本发明鼻胃管机器人的内部结构示意图。
图3本发明鼻胃管机器人中检测装置的结构示意图。
图4本发明鼻胃管机器人中滚动装置正面的局部放大图。
图5本发明鼻胃管机器人中滚动装置背面的局部放大图。
图6本发明鼻胃管机器人中转动装置的结构示意图。
图7本发明鼻胃管机器人中转动装置的上端局部放大图。
图8本发明鼻胃管机器人中转动装置的下端局部放大图。
图9本发明鼻胃管机器人中转动装置的压紧套底部结构示意图。
图10本发明鼻胃管机器人中转动装置的局部放大图。
图11本发明鼻胃管机器人的转向装置的局部放大图。
图12本发明操作手柄的结构示意图。
图13本发明鼻胃管机器人气胀管膨胀顶住鼻胃管的结构示意图。
附图标号：1-检测装置；2-转向装置；3-膨胀装置；4-滚动装置；5-转动装置；6-支撑吸盘；7-摄像头；8-光源传感器；9-支撑架；10-电机；11-压紧套；12-固定座；13-安装座；14-传动轴；15-电机主动轮；16-同步装置；17-旋转吸盘；18-压杆；19-连接杆；20-主弹簧；21-气泵；22-铰链座；23-底座；24-外筒；25-舵机；26-万向节；27-气胀轴；28-锥齿轮A；29-信号传输装置；30-套筒；31-压力检测反馈装置；32-接收器；33-扬声器；34-显示屏；36-摇杆；37-支座;39-鼻胃管。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1-13所示，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员能够在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1，如图1-13所示，本发明公开了一种鼻胃管机器人，包括检测装置1、转向装置2、膨胀装置3、操纵手柄；
检测装置1包括：滚动装置4、转动装置5；
检测装置1安装在转向装置2的上侧，并由外筒24包裹，起到保护检测装置1的作用；
为了更加直观和准确地检测鼻胃管所处位置，转动装置5上的摄像头7和光源传感器8安装在固定座12上端，用于传输画面和检测光强，通过操纵手柄上的显示屏34反馈回来的画面直观地了解胃道内的狭小环境，通过操纵手柄上的接收器32根据接收到光源传感器8的信号的不同，亮起不同的灯来传达信息给医生，支撑架9安装在固定座12下端，为了使鼻胃管机器人在复杂光滑的胃道内旋转滚动时，由于检测装置1内的结构不能发生剧烈晃动，固定座12固定在外筒24的内壁上，由于滚动装置4上的旋转吸盘17要在胃道内滚动，支撑架9外侧边上至少均匀设有两个安装平台，并且安装座13安装在安装平台上，从而避免了鼻胃管机器人的脱落，传动轴14作为整个检测装置的转动中心，决定了鼻胃管机器人能否完成滚动和定位；传动轴14上、下两端分别通过轴承与固定座12和底座23进行活动连接，且上端固定套设有锥齿轮A28，传动轴14还套设有铰链座22和支撑吸盘6，为了使压紧套11不发生转动，压紧套11相对转动地套设在传动轴14上，且外侧与外筒24的内壁固定连接；
电机主动轮15安装在压紧套11上，并通过电机10驱动传动轴14的转动；压紧套11的下表面固定安装有信号传输装置29，用于信号的输入和输出，从而反馈到接收器32的信号灯做进一步操作，底座23与转向装置2固定连接，用于检测装置1的支撑，安装座13两侧对称设置有锥齿轮B，两个锥齿轮B通过转动轴固定连接，并由锥齿轮A28驱使转动，通过铰链座22和支撑吸盘6中间设有主弹簧20，并套设在传动轴14上，用于鼻胃管机器人的减震，起到平稳运行的效果；
滚动装置4上的同步装置16设有主动轮和从动轮，主动轮设有锥齿轮C,并通过锥齿轮B带动同步装置16的转动，通过锥齿轮A28和锥齿轮B以及锥齿轮C共三个的配合转动，从而使同步装置16转动的更为顺畅，从动轮设有旋转吸盘17，用于在人体内吸附和滚动，达到胃道黏膜较小损伤的目的，旋转吸盘17至少设有6个吸盘，吸盘太少不利于鼻胃管机器人的滚动，为了更好地支撑和减震，同步装置16的主动轮和从动轮通过连接杆19转动连接，压杆18一端固定在连接杆19上，另一端铰接在转动装置5的铰链22上，支撑架9上设有三个安装平台，与之一一对应的滚动装置4也设有三个，主动轮固定在支座37上。
转向装置2上的万向节26设于转动装置2的内侧，用于鼻胃管机器人在蜿蜒曲折的胃道内转动；舵机25位于两个万向节26之间，进一步实现鼻胃管机器人多角度的转动，套筒30设于转向装置2的外侧，用于保护转动装置2。
膨胀装置3上的气胀轴27固定在转向装置2上，用于膨胀和收缩，气泵21通过调整气胀轴27的膨胀和收缩，进一步实现鼻胃管39的固定和松开，达到了鼻胃管机器人可多次重复利用的目的。
操纵手柄上的两个摇杆36，并对称设置在接收器32两侧，接收器32有三盏指示灯，接收器根据接收到光源传感器8的信号的不同，亮起不同的灯来传达信息，内部嵌有扬声器33，扬声器33根据接收到光源传感器5的信号的不同，将发出不同音量的声响，显示屏34安装在接收器32的后端，将配合鼻胃管机器人内部顶端的摄像头7，将显示出探头所探视到的画面，接收器32的外侧壳体上设有天线35；
本实施例一个可选实施方式，如图10所示，铰链座22设有压力检测反馈装置31，将受到的力传递到手柄的操纵摇杆36上，鼻胃管机器人深入鼻腔内，可随时监控和感应机器人所受的力；
例如：当给患者插入鼻胃管机器人时，我可以通过操控手柄操控鼻胃管机器人在体内向前或向后滚动，压力检测反馈装置31反馈到操纵手柄上的力也就较大，反之则较小。
本实施例一个可选实施方式，如图8所示，支撑吸盘6包括支架、电动伸缩杆、弹簧、吸盘，为了能够适应鼻腔、食道内径不同的患者，支撑吸盘6的支架上设有可沿传动轴14上下移动的齿轮齿条机构和动力电机，用于驱动支撑吸盘6在沿传动轴14上下移动，进而实现设于铰链座22和支撑吸盘6中间的主弹簧20弹力的调整，从而调整同步装置16上的旋转吸盘17对人体鼻腔、食道内壁的压力，最终能够适应不同内径的患者。
本发明的工作原理：
当医生需要准确插入鼻胃管39时，鼻胃管机器人中的气胀轴27充气膨胀后直径增大可顶住外部的鼻胃管39，然后带动鼻胃管39运动进入人人体内，鼻胃管机器人在电机10的驱动下，带动电机主动轮15，从而带动传动轴14进行旋转，进而带动支撑架9下端的锥齿轮A28转动，接着锥齿轮A28通过带动安装座13上的锥齿轮B,最终通过锥齿轮C带动同步装置16转动，从而实现同步装置16从动轮上的旋转吸盘17在人体进行滚动，当医护人员通过移动手持光源，在患者身体上方移动，鼻胃管机器人就可以通过前端的摄像头7和光源传感器8传输画面和检测光源强度，当光源传感器8受到的光强度处于或高于预定的值，将发出信号至操纵手柄上的接收器32，接收器32根据检测到的信号，转化为一种声信号和电信号，从而根据信号反馈的不同做出正确的决定，当光源传感器8的光强度越强，扬声器33发出的音量将越大，就说明医护越来越接近胃管顶端，我们就可以通过操纵手柄上的摇杆36来控制鼻胃管机器人的暂停、前进或后退，并根据操纵手柄上的接收器32的信号和显示屏34上的画面以及扬声器33大小，从而实现最终定位，然后鼻胃管机器人上的支撑吸盘6上的电动伸缩杆伸出，最终将支撑吸盘上的吸盘固定在食道内，当光源到达顶端一定的精确方位后，使接收器32上的第一盏显示灯被点亮，即说明光源即医护的手所到位置就是鼻胃管顶端的位置；
当机器人需要离开鼻胃管时，气胀轴27泄气，直径缩小，可使鼻胃管机器人在鼻胃管39内部倒退，然后将通过支撑吸盘6上的电动伸缩杆将吸盘松脱，不在吸附食道内，接着旋转吸盘17沿着鼻胃管39内部滚动倒退，最终离开人体。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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元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。

Claims (10)

1.一种鼻胃管机器人，其特征在于，包括：检测装置（1）、转向装置（2）、膨胀装置（3）和操纵手柄，所述转向装置（2）的两端分别通过万向节（26）与检测装置（1）、膨胀装置（3）连接；所述操纵手柄用于操控该鼻胃管机器人完成各种动作；
所述检测装置（1）包括滚动装置（4）、转动装置（5）；所述检测装置（1）安装在转向装置（2）的上侧，并由外筒（24）包裹；
所述转动装置（5）包括：摄像头（7）、光源传感器（8）、支撑架（9）、电机（10）、压紧套（11）、固定座（12）、安装座（13）、传动轴（14）、电机主动轮（15）、铰链座（22）、底座（23）；
所述摄像头（7）和光源传感器（8）安装在固定座（12）上端，用于传输画面和检测光强；所述支撑架（9）安装在固定座（12）下端，所述固定座（12）固定在外筒（24）的内壁上，所述支撑架（9）外侧边上至少均匀设有两个安装平台，并且安装座（13）安装在安装平台上；所述传动轴（14）两端分别与固定座（12）、底座（23）相对转动连接，且上端固定套设有锥齿轮A（28）,所述传动轴（14）还套设有铰链座（22）和支撑吸盘（6），所述压紧套（11）相对转动地套设在传动轴（14）上，且外侧与外筒（24）的内壁固定连接；所述电机主动轮（15）安装在压紧套（11）上，并通过电机（10）驱动传动轴（14）的转动，所述底座（23）与转向装置（2）固定连接，所述安装座（13）两侧对称设置有锥齿轮B，所述两个锥齿轮B通过转动轴固定连接，并由锥齿轮A（28）驱使转动，所述铰链座（22）和支撑吸盘（6）之间设有主弹簧（20），且主弹簧（20）套设在传动轴（14）上，用于鼻胃管机器人的减震；
所述滚动装置（4）包括：同步装置（16）、旋转吸盘（17）、压杆（18）、连接杆（19）、支座（37）；
所述同步装置（16）设有主动轮和从动轮，所述主动轮设有锥齿轮C,并通过锥齿轮B带动同步装置（16）的转动，所述从动轮上设有旋转吸盘（17），用于在人体内吸附和滚动，所述同步装置（16）的主动轮和从动轮通过连接杆（19）转动连接，所述压杆（18）一端固定在连接杆（19）上，另一端铰接在转动装置（5）的铰链座（22）上；所述主动轮固定在支座（37）上，所述支座（37）的下端固定安装在压紧套（11）上；
所述转向装置（2），包括：万向节（26），所述万向节（26）设于转动装置（2）的内侧，用于鼻胃管机器人的转动；
所述膨胀装置（3），包括：气泵（21）、气胀轴（27）；所述气胀轴（27）固定在转向装置（2）上，用于膨胀和收缩，所述气泵（21）通过调整气胀轴（27）的膨胀和收缩，进一步实现鼻胃管（39）的固定和松开。
2.根据权利要求1所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述支撑架（9）上设有三个安装平台，与之一一对应的滚动装置（4）也设有三个。
3.根据权利要求2所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述旋转吸盘（17）至少设有6个小吸盘。
4.根据权利要求1所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述压紧套（11）的下表面固定安装有信号传输装置（29），用于信号的输入和输出。
5.根据权利要求1所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述传动轴（14）上下两端分别通过轴承与固定座（12）和底座（23）进行活动连接。
6.根据权利要求1所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述铰链座（22）上设有压力检测反馈装置（31），用于感应和反馈鼻胃管机器人在体内受到不同大小的力。
7.根据权利要求1所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述支撑吸盘（6）包括支架、电动伸缩杆、吸盘，用于实现鼻胃管机器人的支撑。
8.根据权利要求7所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述支撑吸盘（6）的支架上设有可沿传动轴（14）上下移动的齿轮齿条机构和动力电机，用于驱动支撑吸盘（6）在沿传动轴（14）上下移动。
9.根据权利要求1所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述转向装置（2）还包括：舵机（25）和套筒（30）,所述舵机（25）位于两个万向节（26）之间，实现鼻胃管机器人多角度的转动，所述套筒（30）设于转向装置（2）的外侧。
10.根据权利要求1所述的一种鼻胃管机器人，其特征在于：所述操控手柄上设有接收器（32）、扬声器（33）、显示屏（34）和摇杆（36）。
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