CN113580114B - 一种注射器辅助配液外骨骼装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

该发明涉及医疗辅助设备技术领域，尤其涉及一种注射器辅助配液外骨骼装置及其控制方法。包括手部外骨骼，所述手部外骨骼用以驱动手指握紧和松开动作，还包括电性连接的控制系统、传感器系统和辅助配液机构，所述传感器系统用以向控制系统发出控制信号，对辅助配液的工作方式以及手部外骨骼的工作状态进行控制，所述辅助配液机构用以实现注射器的抽液和推液的动作；传感器系统包括至少5个关节传感器和注射器抽吸状态传感器，所述关节传感器分别设置在手部外骨骼手指上的某一处关节上。本技术方案用以解决现有技术中配液医务人员长期使用注射器所造成的手部肌肉和关节疲劳的问题，以及在配液过程通过注射器对药液进行抽吸时，需要精准的控制药液的抽取量的问题。

Description

一种注射器辅助配液外骨骼装置及其控制方法

技术领域

该发明涉及医疗辅助设备技术领域，尤其涉及一种注射器辅助配液外骨骼装置及其控制方法。

背景技术

静脉输注是临床治疗中最常用的给药方法，我国约60％-70％的住院病人采用静脉输液治疗，约80％以上的急诊病人在治疗中使用静脉输液。目前，全国90％以上医疗机构仍沿用传统的静脉输注用液体配制方法，通常是由医务工作者使用注射器在进行药品调配。

注射器是一种常见的医疗用具，主要用以注射药液或抽液。注射器由前端带有小孔的针筒以及与之匹配的活塞芯杆组成。注射器用来将少量的液体注入到其它方法无法接近的区域，或者从那些地方抽出。在芯杆拔出的时候液体或者气体从针筒前端小孔吸入，在芯杆推入时将液体或者气体挤出。用注射器针头抽取或注入气体、液体的这个过程叫做注射。

现如今医疗机构建立的静脉用药集中调配中心，使其成为了静脉输注液体的调配基地，全院静脉输注液体均由该部门提供。该部门每日调配总量上万袋，而配液医务人员每天需要使用注射器汲取和配置大量的药水，且在配液过程中通过注射器对药液进行抽吸时，也需要对药液的抽取量进行精准的控制，在长时间的工作下，配液医务人员的手指关节和手腕关节将会出现疲劳，若长期以往，将会对医务人员的手部健康造成影响。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种注射器辅助配液外骨骼装置及其控制方法，用以解决现有技术中配液医务人员长期使用注射器所造成的手部肌肉和关节疲劳的问题，以及在使用注射器抽取药液时对抽取量进行精准控制的问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种注射器辅助配液外骨骼装置，包括手部外骨骼，所述手部外骨骼用以驱动手指握紧和松开动作，还包括电性连接的控制系统、传感器系统和辅助配液机构，所述传感器系统用以向控制系统发出控制信号，对辅助配液的工作方式以及手部外骨骼的工作状态进行控制，所述辅助配液机构用以实现注射器的抽液和推液的动作；

传感器系统包括至少5个关节传感器和注射器抽吸状态传感器，所述关节传感器分别设置在手部外骨骼手指上的某一处关节上，用以检测手指的弯曲信号，所述注射器抽吸状态传感器设置于辅助配液机构内部，用以检测辅助配液装置的工作状态；

所述辅助配液装置设置在手部外骨骼套接在手掌部位的柔性套上，所述配液装置包括底板，所述底板上设有注射器推拉机构，所述注射器推拉机构包括拼接设置的两组滑台组，单一滑台组包括两个对称设置滑台，两组滑台组内均设有滑动板，所述滑动板的两端分别与滑块的上表面固定连接，所述滑动板的内部设有垂直于滑台设置的滑槽，所述滑槽的内部设有两块移动块，所述滑槽的内部还设有使两块移动块向滑槽中部靠拢的弹性件，所述移动块的上表面均设有U型立柱，所述U型立柱的闭合端与移动块的上表面固定连接。

本技术方案中注射器推拉机构的工作原理为：将注射器活塞端的端部和空筒的端部分贝放置进U型立柱内，在弹性件的作用下将注射器夹紧，不会出现掉落的情况，同时在关节传感器的控制下，控制系统向滑台组发送特定的运动信号，使滑台组运动时，能对注射器实现拉动和推动的动作，即可实现注射器吸取药水和排出药水的目的。

进一步限定，所述手部外骨骼的柔性套上设有安装点位，所述底板和安装点位转动连接，其有益之处在于，因为注射器握紧在手中的角度会根据注射器的大小不同发生改变，转动连接可使医务人员对注射器的握紧角度调整至最佳位置，使用起来更加舒适。

进一步限定，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的数量为两根，两根所述弹簧分别固定于滑槽的端部和移动块的侧面上，所述弹簧处于压缩状态，其有益之处在于，弹簧复位可减小设计体积，同时无需能源驱动。

进一步限定，所述弹性件为弹性绳，弹性绳的两端分别固定于移动块靠近滑槽中部的一侧面上，所述弹性绳的长度不大于常用注射器空筒的直径，其有益之处在于，降低本装置的复杂程度，减小体积。

进一步限定，所述控制系统控制两组所述滑台组独立运动，且其中一组注射器推拉机构用以对注射器活塞杆的端部进行限位和实现推拉动作，另一组所述注射器推拉机构用以对注射器空筒的端部进行限位和实现推拉动作，其有益之处在于，对注射器的空筒端部和活塞杆端部进行拉伸，可使体积减小的同时实现大容量吸取药水，同时两组注射器推拉机构的分别运动还能实现将注射器内的药水推出。

进一步限定，所述关节传感器为柔性传感器，所述注射器抽吸状态传感器为位移传感器。

进一步限定，所述柔性传感器安装在手部外骨骼距离手掌最近的手指关节上，其有益之处在于，手指在弯曲的时候，一般情况下是末节关节最先进行弯曲且弯曲弧度在最初的时间弯曲最大，便于柔性传感器的检测，同时手指有轻微弯曲动作柔性传感器就能检测到弯曲信号。

进一步限定，所述手部外骨骼上小拇指到大拇指方向上的柔性传感器分别用以控制注射器推拉机构中滑台组的移动距离，且手指关节上的5个柔性传感器每次只能有一个向控制系统发送信号，向控制系统发送信号的柔性传感器为最先检测到手部外骨骼弯曲信号的其中一个柔性传感器，其有益之处在于，单一柔性传感器对注射器推拉机构的控制，使注射器推拉机构在运动过程中不会发生冲突，同时能实现对注射器推拉机构的多个运动状态进行独立控制。

进一步限定，所述手部外骨骼从小拇指至食指上的柔性传感器，控制滑台组移动的距离分别为4种从小到大注射器常见抽取药水的容积，所述手部外骨骼大拇指上的柔性传感器用以控制两组滑台组均运动至抽取液体的最大行程，所述手部外骨骼食指的侧面上设有滑台组复位按钮，且两组滑台组滑块的初始位置均靠近二者拼接的一端，其有益之处在于，每根手指对应注射器推拉机构的一个运动状态，每一个注射器推拉机构的运动状态对应一个常见药水的吸取容积，因此能实现注射器对药水容积的精准吸取，同时需要将药水排出时，只需要使用大拇指点击滑台组复位按钮，即可实现将注射器的药水挤压至指定位置。

本技术方案中还公开了一种注射器辅助配液外骨骼装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)将注射器活塞杆端部和空筒的端部分别放置于U型立柱内，使U型立柱对二者进行上下移动方向上的限位；

(2)根据注射器抽取药水的容积，进行判定与之对应的手指，然后人为弯曲对应的手指；

(3)弯曲手指上的柔性传感器检测到手指弯曲的信号后向控制系统发送控制信号，控制系统控制手部外骨骼实现握紧动作，同时控制注射器推拉机构对注射器进行拉动，完成指定容积液体的抽取；

(4)注射器推拉机构上的位置传感器检测到滑台组从静止-移动-静置的状态后，向控制系统发送信号，控制系统控制手部外骨骼停止握紧状态，使手部外骨骼处于松弛状态；

(5)通过按动手部外骨骼食指上的滑台组复位按钮，即可实现滑台组的滑块复位，推动注射器，将注射器内的药水排出至指定位置；

(6)重复上述步骤(1)-(5)即可进入下一个循环。

本发明所取得的技术效果如下：

(1)本技术方案中采用手部外骨骼和注射器推拉机构的结合使用，使医务人员在使用注射器时，更加的省力，不会出现手部关节和肌肉疲劳，对手部健康造成影响的问题。

(2)两组注射器推拉机构的设置，可是本装置对注射器实现拉动和推动的作用，即可实现注射器吸取药水和排出药水的动作。

(3)手部外骨骼上设置柔性传感器，使每一根手指对应一个注射器推拉机构的工作状态，在控制系统的作用下，即可根据实际情况对注射器的抽取容积进行定量抽取控制。

附图说明

图1为本具体实施方式中注射器辅助配液外骨骼的立体示意图。

图2为本具体实施方式中注射器辅助配液外骨骼的正视图示意图。

图3为本具体实施方式中注射器推拉机构的立体示意图。

图4为本具体实施方式中控制方法的系统结构图。

附图编号

手部外骨骼1、柔性套2、底板3、滑台4、滑块5、滑动板6、弹簧7、移动块8、U型立柱9。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

如图1到图3所示，一种注射器辅助配液外骨骼装置，在本具体实施例中，手部外骨骼为现有技术，通过推杆电机和连杆机构对手指的弯曲进行控制，为成熟的现有技术，在本实施例中不做过多的描述。包括手部外骨骼1，手部外骨骼1用以驱动手指握紧和松开动作，还包括电性连接的控制系统、传感器系统和辅助配液机构，传感器系统用以向控制系统发出控制信号，对辅助配液的工作方式以及手部外骨骼1的工作状态进行控制，辅助配液机构用以实现注射器的抽液和推液的动作；

传感器系统包括至少5个关节传感器和注射器抽吸状态传感器，关节传感器分别设置在手部外骨骼1手指上的某一处关节上，用以检测手指的弯曲信号，注射器抽吸状态传感器设置于辅助配液机构内部，用以检测辅助配液装置的工作状态；

辅助配液装置设置在手部外骨骼1套接在手掌部位的柔性套2上，配液装置包括底板3，底板3上设有注射器推拉机构，注射器推拉机构包括拼接设置的两组滑台组，单一滑台组包括两个对称设置滑台4，两组滑台组内均设有滑动板6，滑动板6的两端分别与滑块5的上表面固定连接，滑动板6的内部设有垂直于滑台4设置的滑槽，滑槽的内部设有两块移动块8，滑槽的内部还设有使两块移动块8向滑槽中部靠拢的弹性件，移动块8的上表面均设有U型立柱9，U型立柱9的闭合端与移动块8的上表面固定连接。滑台组的实现方式是现有结构，通过电机、螺杆、滑块配合实现转动运动变化为直线运动，此处不过多赘述。

优选地，手部外骨骼1的柔性套2上设有安装点位，底板3和安装点位转动连接，因为注射器握紧在手中的角度会根据注射器的大小不同发生改变，转动连接可使医务人员对注射器的握紧角度调整至最佳位置，使用起来更加舒适。

优选地，弹性件为弹簧7，弹簧7的数量为两根，两根弹簧7分别固定于滑槽的端部和移动块8的侧面上，弹簧7处于压缩状态，弹簧7复位可减小设计体积，同时无需能源驱动。

优选地，控制系统控制两组滑台组独立运动，且其中一组注射器推拉机构用以对注射器活塞杆的端部进行限位和实现推拉动作，另一组注射器推拉机构用以对注射器空筒的端部进行限位和实现推拉动作，对注射器的空筒端部和活塞杆端部进行拉伸，可使体积减小的同时实现大容量吸取药水，同时两组注射器推拉机构的分别运动还能实现将注射器内的药水推出。

优选地，关节传感器为柔性传感器，注射器抽吸状态传感器为位移传感器。

优选地，柔性传感器安装在手部外骨骼1距离手掌最近的手指关节上，手指在弯曲的时候，一般情况下是末节关节最先进行弯曲且弯曲弧度在最初的时间弯曲最大，便于柔性传感器的检测，同时手指有轻微弯曲动作柔性传感器就能检测到弯曲信号。

优选地，手部外骨骼1上小拇指到大拇指方向上的柔性传感器分别用以控制注射器推拉机构中滑台组的移动距离，且手指关节上的5个柔性传感器每次只能有一个向控制系统发送信号，向控制系统发送信号的柔性传感器为最先检测到手部外骨骼1弯曲信号的其中一个柔性传感器，单一柔性传感器对注射器推拉机构的控制，使注射器推拉机构在运动过程中不会发生冲突，同时能实现对注射器推拉机构的多个运动状态进行独立控制。

优选地，手部外骨骼1从小拇指至食指上的柔性传感器，控制滑台组移动的距离分别为4种从小到大注射器常见抽取药水的容积，手部外骨骼1大拇指上的柔性传感器用以控制两组滑台组均运动至抽取液体的最大行程，手部外骨骼1食指的侧面上设有滑台组复位按钮，且两组滑台组滑块5的初始位置均靠近二者拼接的一端，每根手指对应注射器推拉机构的一个运动状态，每一个注射器推拉机构的运动状态对应一个常见药水的吸取容积，因此能实现注射器对药水容积的精准吸取，同时需要将药水排出时，只需要使用大拇指点击滑台组复位按钮，即可实现将注射器的药水挤压至指定位置。

如图4所示，本技术方案中还公开了一种注射器辅助配液外骨骼装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)将注射器活塞杆端部和空筒的端部分别放置于U型立柱9内，使U型立柱9对二者进行上下移动方向上的限位；

(2)根据注射器抽取药水的容积，进行判定与之对应的手指，然后人为弯曲对应的手指；

(3)弯曲手指上的柔性传感器检测到手指弯曲的信号后向控制系统发送控制信号，控制系统控制手部外骨骼1实现握紧动作，同时控制注射器推拉机构对注射器进行拉动，完成指定容积液体的抽取；

(4)注射器推拉机构上的位置传感器检测到滑台组从静止-移动-静置的状态后，向控制系统发送信号，控制系统控制手部外骨骼1停止握紧状态，使手部外骨骼1处于松弛状态；

(5)通过按动手部外骨骼1食指上的滑台组复位按钮，即可实现滑台组的滑块5复位，推动注射器，将注射器内的药水排出至指定位置；

(6)重复上述步骤(1)-(5)即可进入下一个循环。

如图4所示，传感器系统通过检测手部外骨骼的弯曲信号，给控制系统发送控制信号，控制系统通过接收到的信号对辅助配液装置进行控制，且控制信号与状态一至状态五进行匹配，从而实现控制注射器的定量抽取。

实施例2

实施例2和实施例1的不同之处在于，弹性件的不同，在实施例2中弹性件为弹性绳，弹性绳的两端分别固定于移动块8靠近滑槽中部的一侧面上，弹性绳的长度不大于常用注射器空筒的直径，降低本装置的复杂程度，减小体积。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种注射器辅助配液外骨骼装置，包括手部外骨骼，所述手部外骨骼用以驱动手指握紧和松开动作，其特征在于，还包括控制系统、传感器系统和辅助配液机构，控制系统分别与传感器系统、辅助配液机构电性连接，所述传感器系统用以向控制系统发出控制信号，对辅助配液机构的工作方式以及手部外骨骼的工作状态进行控制，所述辅助配液机构用以实现注射器的抽液和推液的动作；

传感器系统包括注射器抽吸状态传感器和至少5个柔性传感器，所述柔性传感器分别设置在手部外骨骼手指上的某一处关节上，用以检测手指的弯曲信号，所述注射器抽吸状态传感器设置于辅助配液机构内部，用以检测辅助配液机构的工作状态；

所述辅助配液机构设置在手部外骨骼套接在手掌部位的柔性套上，所述辅助配液机构包括底板，所述底板上设有注射器推拉机构，所述注射器推拉机构包括拼接设置的两组滑台组，单一滑台组包括两个对称设置的滑台，两组滑台组内均设有滑动板，所述滑动板的两端分别与滑块的上表面固定连接，所述滑动板的内部设有垂直于滑台设置的滑槽，所述滑槽的内部设有两块移动块，所述滑槽的内部还设有使两块移动块向滑槽中部靠拢的弹性件，所述移动块的上表面均设有U型立柱，所述U型立柱的闭合端与移动块的上表面固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述手部外骨骼的柔性套上设有安装点位，所述底板和安装点位转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的数量为两根，两根所述弹簧分别固定于滑槽的端部和移动块的侧面上，所述弹簧处于压缩状态。

4.根据权利要求1所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述弹性件为弹性绳，弹性绳的两端分别固定于移动块靠近滑槽中部的一侧面上，所述弹性绳的长度不大于注射器空筒的直径。

5.根据权利要求1所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述控制系统控制两组所述滑台组独立运动，且其中一组注射器推拉机构用以对注射器活塞杆的端部进行限位和实现推拉动作，另一组所述注射器推拉机构用以对注射器空筒的端部进行限位和实现推拉动作。

6.根据权利要求1所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述注射器抽吸状态传感器为位移传感器。

7.根据权利要求6所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述柔性传感器安装在手部外骨骼距离手掌最近的手指关节上。

8.根据权利要求7所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述手部外骨骼上小拇指到大拇指方向上的柔性传感器分别用以控制注射器推拉机构中滑台组的移动距离，且手指关节上的5个柔性传感器每次只能有一个向控制系统发送信号，向控制系统发送信号的柔性传感器为最先检测到手部外骨骼弯曲信号的柔性传感器。

9.根据权利要求8所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置，其特征在于，所述手部外骨骼从小拇指至食指上的柔性传感器，控制滑台组移动的距离分别为4种从小到大注射器抽取药水的容积，所述手部外骨骼大拇指上的柔性传感器用以控制两组滑台组均运动至抽取液体的最大行程，所述手部外骨骼食指的侧面上设有滑台组复位按钮，且两组滑台组滑块的初始位置均靠近二者拼接的一端。

10.根据权利要求6-9任一项所述的一种注射器辅助配液外骨骼装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将注射器活塞杆端部和注射器空筒的端部分别放置于U型立柱内，使U型立柱对二者进行上下移动方向上的限位；

（2）根据注射器抽取药水的容积，进行判定与之对应的手指，然后人为弯曲对应的手指；

（3）弯曲手指上的柔性传感器检测到手指弯曲的信号后向控制系统发送控制信号，控制系统控制手部外骨骼实现握紧动作，同时控制注射器推拉机构对注射器进行拉动，完成指定容积液体的抽取；

（4）注射器推拉机构上的位移传感器检测到滑台组从静止-移动-静止的状态后，向控制系统发送信号，控制系统控制手部外骨骼停止握紧状态，使手部外骨骼处于松弛状态；

（5）通过按动手部外骨骼食指上的滑台组复位按钮，即可实现滑台组的滑块复位，推动注射器，将注射器内的药水排出至指定位置；

（6）重复上述步骤（1）-（5）即可进入下一个循环。

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