CN112957008A - 一种远程触诊设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程触诊设备，包括第一机械手、第二机械手、第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元通过无线网络与所述第二控制单元信号连接；所述第一机械手的末端指关节设有压力传感器，所述第一机械手设有感应指关节活动角度的角度传感器；所述第二机械手的末端指关节设有触觉发生器，所述第二机械手设有驱动指关节转动的步进电机。本发明通过医疗助手穿戴第一机械手进行触诊，第一机械手的指关节活动情况和医疗助手手指的触压信号传输第二机械手，医疗专家穿戴的第二机械手还原第一机械手的关节活动和触压情况，不需要构件复杂的人体组织模型，触诊的过程中医疗专家可以实时获得触感信号，便于触诊过程的实时交流。

Description

一种远程触诊设备

技术领域

本发明涉及远程医疗技术领域，特别涉及一种远程触诊设备。

背景技术

远程医疗通过计算机技术、遥感、遥测、遥控技术为依托，充分发挥大医院或专科医疗中心的医疗技术和医疗设备优势，对医疗条件较差的边远地区、海岛或舰船上的伤病员进行远距离诊断、治疗和咨询。目前，远程医疗技术已经发展到利用高速网络进行数字、图像、语音的综合传输，并且实现了实时的语音和高清晰图像的交流，但是远程触诊技术仍然存在诸多不足，无法满足远程医疗的需要。现有技术中的远程触诊设备需要医生通过远程操作触诊机器人在病人端实施触诊，然后根据触诊过程中的碰撞检测与形变构建人体组织模型，由于碰撞检测与形变计算模型分离，并且需要构建人体组织模型，使得触诊设备的系统复杂。医生在远程操作触诊机器人的过程中，如果发生网络延迟容易，容易造成对患者造成二次伤害。另外，医生在操作时不能实时获得触感，从而无法感知施力的大小，也容易对患者施力过大而造成二次伤害，也不利于触诊过程的实时交流。

发明内容

针对上述现有技术，本发明在于提供一种远程触诊设备，通过医疗助手穿戴第一机械手进行触诊，第一机械手的指关节活动情况和医疗助手手指的触压信号传输第二机械手，医疗专家穿戴的第二机械手还原第一机械手的关节活动和触压情况，不需要构件复杂的人体组织模型，在网络延迟时不会对患者造成二次伤害，并且触诊的过程中医疗专家可以实时获得触感信号，便于触诊过程的实时交流。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种远程触诊设备，包括第一机械手、第二机械手、第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元通过无线网络与所述第二控制单元信号连接；所述第一机械手用于固定在医疗助理手上，所述第一机械手的末端指关节设有用于感应医疗助理手指末端受压的压力传感器，所述第一机械手设有感应指关节活动角度的角度传感器，所述压力传感器、所述角度传感器与所述第一控制单元信号连接；所述第二机械手用于固定在医疗专家手上，所述第二机械手的末端指关节设有用于对医疗专家手指末端产生压力的触觉发生器，所述第二机械手设有驱动指关节转动的步进电机，所述触觉发生器、步进电机与所述第二控制单元信号连接。

进一步的，所述第一机械手和第二机械手均安装在基座上，所述基座设有固定住人体手掌的绑带，所述第一机械手和第二机械手的末端指关节设有C形夹。

进一步的，所述第一机械手和第二机械手的手指具有至少3个指关节。

进一步的，所述C形夹设有粘附层。

进一步的，所述触觉发生器包括套管、弹簧、活塞柱和第二压力传感器，所述活塞柱滑动连接在所述套管内，所述弹簧设于所述套管内用于将所述活塞柱向内拉动，所述活塞柱端部设有所述第二压力传感器，所述套筒通过第一管道与液压罐连通，所述液压罐与液压泵的输出端连通，所述液压泵的输入端与缓存罐连通，所述第一管道设有电磁三通阀，所述电磁三通阀的旁路通过旁通管与所述缓冲罐连通，所述第二压力传感器、电磁三通阀和液压泵均与所述第二控制单元信号连接。

进一步的，所述第一压力传感器为触觉传感器，所述触觉发生器的数量为若干个，若干所述触觉发生器通过安装件固定在所述第二机械手上。

进一步的，所述安装件包括安装板和连接板，所述连接板设于所述安装板的两侧，所述安装板与第二机械爪的C形夹连接。

进一步的，还包括图像采集器和VR眼镜，所述图像采集器与所述第一控制单元信号连接，所述VR眼镜与所述第二控制单元信号连接。

本发明的有益效果在于：

在进行远程触诊时，医疗助手带上第一机械手对患者进行触诊，压力传感器受到患者人体组织的挤压，压力传感器将采集的压力信息以电信号的形式传输至第一控制单元，同时第一机械手的手指关节发生相对转动，角度传感器采集关节转动的信息以电信号的形传输至第一控制单元。医疗专家在诊疗端穿戴上第二机械手，使得第二机械手固定在医疗专家的手上，第二机械手的步进电机转动时带动第二机械手的手指关节活动，使得第二机械手还原与第一机械手相同的形状，医疗专家的手指被第二机械手带动，使得医疗专家的手势与医疗助理的手势相同。第二机械手的末端指关节设有触觉发生器，触觉发生器挤压医疗专家的手指末端，从而对医疗专家额手指末端产生压力，使得医疗专家的手指产生触感。医疗专家的手与医疗助手的手产生相同的手势和触压力，从而让医疗专家的手获得触觉感知。医疗助手的手指活动的同时触摸患者，使得医疗专家手在活动的同时获得触觉感知，医疗专家从而可以触摸出患者病灶的形状、大小和硬度等。由于二者同步，因此可以在触诊时进行交流。与患者接触的一端由医疗助手直接控制，避免网络延迟时发生施力过大导致患者受到二次伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种远程触诊设备立体机构示意图；

图2为本发明第一机械手的手指关节的俯视状态剖面图；

图3为本发明第二机械手的手指关节的俯视状态剖面图；

图4为本发明的套管、液压罐、液压泵和缓存罐之间的连接关系图；

图5为本发明第二机械手的末端手指关节的横截面剖面图；

图中，1第一机械手，2第二机械手，3第一控制单元，4第二控制单元，5压力传感器，6角度传感器，7触觉发生器，8步进电机，9基座，10绑带，11C形夹，12指关节，13粘附层，14套管，15活塞柱，16第二压力传感器，17第一管道，18液压罐，19液压泵，20缓存罐，21电磁三通阀，22旁通管，23安装件，24安装板，25连接板，26图像采集器，27VR眼镜，28弹簧。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图，一种远程触诊设备，包括第一机械手1、第二机械手2、第一控制单元3和第二控制单元4，所述第一控制单元3通过无线网络与所述第二控制单元4信号连接；所述第一机械手1用于固定在医疗助理手上，所述第一机械手1的末端指关节12设有用于感应医疗助理手指末端受压的压力传感器5，所述第一机械手1设有感应指关节12活动角度的角度传感器6，所述压力传感器5、所述角度传感器6与所述第一控制单元3信号连接；所述第二机械手2用于固定在医疗专家手上，所述第二机械手2的末端指关节12设有用于对医疗专家手指末端产生压力的触觉发生器7，所述第二机械手2设有驱动指关节12转动的步进电机8，所述触觉发生器7、步进电机8与所述第二控制单元4信号连接。

在进行远程触诊时，医疗助手在远程端穿戴上第一机械手1，使得第一机械手1固定在医疗助手的手上，第一机械手1的末端指关节12设有压力传感器5，第一压力传感器5位于患者人体组织与医疗助理末端手指之间，第一机械手1设有角度传感器6，角度传感器6设于第一机械手1的关节活动处。在医疗助手带上第一机械手1对患者进行触诊时，压力传感器5受到患者人体组织的挤压，压力传感器5将采集的压力信息以电信号的形式传输至第一控制单元3，同时第一机械手1的手指关节12发生相对转动，角度传感器6采集关节转动的信息以电信号的形传输至第一控制单元3。第一控制单元3通过无线网络将采集到的信息传输至第二控制单元4，第二控制单元4根据接收到的信号控制步进电机8和触觉发生器7工作。医疗专家在诊疗端穿戴上第二机械手2，使得第二机械手2固定在医疗专家的手上，第二机械手2的步进电机8转动时带动第二机械手2的手指关节12活动，使得第二机械手2还原与第一机械手1相同的形状，医疗专家的手指被第二机械手2带动，使得医疗专家的手势与医疗助理的手势相同。第二机械手2的末端指关节12设有触觉发生器7，触觉发生器7挤压医疗专家的手指末端，从而对医疗专家额手指末端产生压力，使得医疗专家的手指产生触感。医疗专家的手与医疗助手的手产生相同的手势和触压力，从而让医疗专家的手获得触觉感知。医疗助手的手指活动的同时触摸患者，使得医疗专家手在活动的同时获得触觉感知，医疗专家从而可以触摸出患者病灶的形状、大小和硬度等。由于二者同步，因此可以在触诊时进行交流。与患者接触的一端由医疗助手直接控制，避免网络延迟时发生施力过大导致患者受到二次伤害。

具体的，所述第一机械手1和第二机械手2均安装在基座9上，所述基座9设有固定住人体手掌的绑带10，所述第一机械手1和第二机械手2的末端指关节12设有C形夹11。基座9固定在人体的手背上，绑带10绕过手背固定住手掌，使得基座9固定牢固。两个机械手的末端指关节12都设有C形夹11，C形夹11的夹持力夹住手指。使得机械手跟着医疗助手和医疗专家的手指一起活动，从而机械手的关节随着活动。

可选的，所述第一机械手1和第二机械手2均包括3～5个机械手指，每个机械手指都具有3～4个指关节12。机械手指可以与基座9铰接，指关节12相互铰接。机械手指与医疗助手和医疗专家的手指对应，在医疗助手和医疗专家的手指活动时，第一机械手1和第二机械手2的指关节12也随之活动。第一机械手1和第二机械手2的每一个指关节12长度都大于医疗专家与医疗助手指关节12的长度。可选的，第一机械手1和第二机械手2的手指关节12长度为5CM，在触诊过程中，第一机械手1的指关节12与医疗助手的人体指关节活动不同，但是二者末端指关节12的位置和角度相同，适应医疗助手和医疗专家手指长度不同的情况。

优选的，所述C形夹11设有粘附层13。使得医疗助理或者医疗专家的末端手指固定在机械手上。

具体的，所述触觉发生器包括套管14、弹簧28、活塞柱15和第二压力传感器16，所述活塞柱15滑动连接在所述套管14内，活塞柱15与套管14密封连接，可选的，活塞柱15外周设有密封圈，通过密封圈将活塞柱15与套管14之间的间隙密封。所述弹簧28设于所述套管14内用于将所述活塞柱15向内拉动，所述活塞柱15端部设有所述第二压力传感器16，所述套筒通过第一管道17与液压罐18连通，所述液压罐18与液压泵19的输出端连通，所述液压泵19的输入端与缓存罐20连通，所述第一管道17设有电磁三通阀21，所述电磁三通阀21的旁路通过旁通管22与所述缓冲罐连通，所述第二压力传感器16、电磁三通阀21和液压泵19均与所述第二控制单元4信号连接。第二控制单元4控制第二压力传感器16、电磁三通阀21和液压泵19工作，液压泵19工作将液压油从缓冲罐抽走，将液压油泵入液压罐18，液压罐18内的处于高压状态，同时缓冲罐处于负压状态。液压罐18通过第一管道17与套管14连通，第一管道17设有电磁三通阀21，当电磁三通阀21开启时使得液压罐18内的液压油流向套管14内，推动活塞柱15伸出挤压医疗专家的手指。在活塞柱15的端部设有第二压力传感器16，第二压力传感器16感应到手指与活塞柱15之间的压力。当手指指的压力过小时，电磁三通阀21连通液压罐18与套筒，使得液压罐18内的压力液体流向套筒，提高套筒内压力，推动活塞柱15挤压手指，提高手指感受到的压力。当压力过小时，电磁三通阀21连通缓冲罐与套筒，套筒内的液压油流向液压罐18，降低套筒内的压力，活塞柱15向套筒内移动，使得手指收到的压力减小。液压罐18、液压泵19和缓存罐20设置在机械手外，降低机械手的整体重量。通过单管道推动活塞柱15往复运动，便于触觉发生器7的布置。采用一个液压罐18、液压泵19和缓存罐20，即可用于控制多个活塞柱15的活动。

具体的，所述第一压力传感器5为触觉传感器，所述触觉发生器7的数量为若干个，若干所述触觉发生器7通过安装件23固定在所述第二机械手2上。触觉传感器具有多个压力感应点，分别采集多个位置的压力数据。触觉发生器7的数量为若干个，分别对手指的多个位置产生压力，使得触感的模拟逼真。通过单管道推动活塞柱15往复运动，便于在同一个安装件23上设置多个触觉发生器7。

具体的，所述安装件23包括安装板24和连接板25，所述连接板25设于所述安装板24的两侧，所述安装板24与第二机械爪的C形夹11连接。多个触觉发生器7安装在安装板24上，安装板24的两侧设置有连接板25，连接板25的两端安装在第二机械爪的C形夹11上，确保触觉发生器7随着末端的手指关节12一起活动。

具体的，还包括图像采集器26和VR眼镜27，所述图像采集器26与所述第一控制单元3信号连接，所述VR眼镜27与所述第二控制单元4信号连接。图像采集器26采集医疗助手的手指触摸患者的图像，传输至医疗专家额VR眼镜27上，让医疗专家身临其境的感觉。配合医疗专家的手指被动活动，在医疗专家触诊时更容易准确的诊断出疾病。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种远程触诊设备，其特征在于，包括第一机械手、第二机械手、第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元通过无线网络与所述第二控制单元信号连接；所述第一机械手用于固定在医疗助理手上，所述第一机械手的末端指关节设有用于感应医疗助理手指末端受压的压力传感器，所述第一机械手设有感应指关节活动角度的角度传感器，所述压力传感器、所述角度传感器与所述第一控制单元信号连接；所述第二机械手用于固定在医疗专家手上，所述第二机械手的末端指关节设有用于对医疗专家手指末端产生压力的触觉发生器，所述第二机械手设有驱动指关节转动的步进电机，所述触觉发生器、步进电机与所述第二控制单元信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种远程触诊设备，其特征在于，所述第一机械手和第二机械手均安装在基座上，所述基座设有固定住人体手掌的绑带，所述第一机械手和第二机械手的末端指关节设有C形夹。

3.根据权利要求1所述的一种远程触诊设备，其特征在于，所述第一机械手和第二机械手的手指具有至少3个指关节。

4.根据权利要求2所述的一种远程触诊设备，其特征在于，所述C形夹设有粘附层。

5.根据权利要求1所述的一种远程触诊设备，其特征在于，所述触觉发生器包括套管、弹簧、活塞柱和第二压力传感器，所述活塞柱滑动连接在所述套管内，所述弹簧设于所述套管内用于将所述活塞柱向内拉动，所述活塞柱端部设有所述第二压力传感器，所述套筒通过第一管道与液压罐连通，所述液压罐与液压泵的输出端连通，所述液压泵的输入端与缓存罐连通，所述第一管道设有电磁三通阀，所述电磁三通阀的旁路通过旁通管与所述缓冲罐连通，所述第二压力传感器、电磁三通阀和液压泵均与所述第二控制单元信号连接。

6.根据权利要求5所述的一种远程触诊设备，其特征在于，所述第一压力传感器为触觉传感器，所述触觉发生器的数量为若干个，若干所述触觉发生器通过安装件固定在所述第二机械手上。

7.根据权利要求6所述的一种远程触诊设备，其特征在于，所述安装件包括安装板和连接板，所述连接板设于所述安装板的两侧，所述安装板与第二机械爪的C形夹连接。

8.根据权利要求1所述的一种远程触诊设备，其特征在于，还包括图像采集器和VR眼镜，所述图像采集器与所述第一控制单元信号连接，所述VR眼镜与所述第二控制单元信号连接。

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