CN115737945B - 一种用于机器人淋巴引流的柔性手部装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机器人淋巴引流的柔性手部装置，通过气囊、亲肤膜以及固定外壳构建柔性末端模块，用于代替治疗师手部与患者皮肤直接接触，对患者指定部位进行软接触淋巴引流，同时，该装置具有接口模块用于提供柔性末端模块对气压传感器、气泵以及执行机构的接口，实现压力反馈以及整体移动。这样可以实现与病人皮肤进行直接柔性接触并且按照程序预定路线对患者指定部位进行淋巴引流，增加工作路线规划上的灵活性。

Description

一种用于机器人淋巴引流的柔性手部装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更为具体地讲，涉及一种可代替治疗师手部，用于机器人对患有淋巴水肿的患者进行淋巴引流并提供压力反馈的柔性手部装置。

背景技术

淋巴水肿是恶性肿瘤根治术后最常见的并发症质疑，具有不可治愈及长期康复特征。采用手法淋巴引流技术的非手术治疗方案治疗淋巴水肿以其价格低、效果好等优势成为目前较为主流的标准治疗方式之一。然而当前我国淋巴水肿治疗及康复面临治疗师工作强度大、治疗师短缺、康复效果过度依赖治疗师水平、医疗成本较高等问题。机器人技术的发展，特别是面向医疗的康复辅具的出现，为解决这些问题提供了可能。

在2022年02月01日授权公告的、授权公告号为CN215690321U的中国实用新型专利中公开了一种智能淋巴引流仪器，如图1所示，包括固定环1、多个电动伸缩支杆3和底座9，多个电动伸缩支杆3通过多个第一凹槽2与固定环1连接，固定环1对电动伸缩支杆3进行固定，多个电动伸缩支杆3的一端分别与多个弧形板4的外表面固定连接，多个弧形板4的内表壁均设置有多个半圆形压紧辊，固定环1内部的弧形板4在病人的上肢或者下肢上推动，从而实现淋巴引流，电动伸缩支杆3调节四个弧形板4之间的距离，对不同粗细的肢体进行固定。该实用新型中弧形板套设在病人的肢体外部，电机为丝杆提供动力，使丝杆向一侧移动来推动病人肢体内的淋巴，无需再通过人工来完成淋巴引流工作，有效提高病人康复训练效率的同时降低了病人需要支付的费用，且该实用新型可以通过电动伸缩支杆调节弧形板之间的距离，来固定不同粗细的肢体，同时满足大人孩童的使用需求，增加本实用新型的实用性。

然而，该智能淋巴引流仪器体积较大，与病人的交互末端为固定在基座上的环形凹槽，不便于整体移动；对工作环境要求较高，成本仍然相对较高；且该智能淋巴引流仪器在工作过程中将会对病人肢体进行全面包覆，并不区分淋巴肿大区或正常区域，减小了在四肢具体工作路线规划上的灵活性；另外，该装置仅针对患者四肢进行淋巴引流，并未将患者躯干部分考虑在内。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种用于机器人淋巴引流的柔性手部装置，以实现整体移动，并面向机器人淋巴引流手法治疗，与外接的执行机构配合，达到代替治疗医师，与病人皮肤进行直接柔性接触并且按照程序预定路线对患者指定部位进行淋巴引流，增加工作路线规划上的灵活性。

为实现上述发明目的，本发明用于机器人淋巴引流的柔性手部装置，其特征在于，包括：柔性末端模块、接口模块和气压输送及检测模块；

所述柔性末端模块与患者皮肤直接接触，用于对患者指定部位进行软接触淋巴引流，包括气囊、亲肤膜以及固定外壳，其中：

气囊为软体材料制成的一个空心且密闭的统一整体，其下端为一个向上开口的半球形结构，往上依次为圆环结构、一个向下开口的半球形结构以及凸台结构，两个半球形结构以及圆环结构的半径相等并形成一个胶囊结构，胶囊结构的顶部即向下开口的半球形结构的顶部，通过一段导气管与凸台结构连接，凸台结构的外壁为截面半径与半球形结构相等的柱形结构，内部为空心柱形；

亲肤膜通过过盈配合固定到下端的向上开口的半球形结构的外壁，并代替治疗医师直接接触病人患处，实现淋巴引流；

固定外壳为圆柱状结构，外形与气囊整体外形相适配，由左右两半相同的刚性结构件，通过螺栓螺母结构固定，并从上往下罩在气囊外壁，顶部中心有开孔，下部为敞开的，下部敞口至少超过向下开口的半球形结构，但不能将下端向上开口的半球形结构完全罩在其中；固定外壳顶部的内壁与气囊的凸台结构外壁紧密贴合，固定外壳下部的内壁与胶囊结构最大半径处的外壁紧密贴合，用于在工作时保持气囊形态稳定并保证气囊内部气压相对稳定；

所述接口模块用于提供柔性末端模块对气压传感器、气泵以及执行机构的接口，其下端与柔性末端模块连接，包括嵌入导气管、气室结构件以及法兰，其中：

嵌入导气管为两个同心且一体、截面半径和高度不同的柱形结构，且柱形结构截面中心开有通孔，用于导气，其下端为截面半径较大而高度较小的柱形结构，嵌入柔性末端模块中气囊的凸台结构内部，通过粘合剂与柔性末端模块配合固定，最大程度保证气囊的气密性；其上端为截面较小而高度较大的柱形结构，末端设有外螺纹孔，与气室结构件通过螺纹配合，完成所述柔性末端模块和接口模块的气体连通；

气室结构件为两个同心且一体，截面半径和高度不同的柱形结构；气室结构件下端为截面半径较小且高度较高的柱形结构，该柱形结构下半部分开有向下开口的柱形空腔，柱形空腔内侧壁上分别设置两个相对水平出气孔，用于分别与气压输送及检测模块中的气泵以及气压传感器交换气体，其截面底部同样开有通孔并攻有内螺纹，与嵌入导气管形成螺纹配合，完成所述柔性末端模块和接口模块的气体连通，该柱形结构上半部分实心结构件，外部设有矩形凹槽，用于放置气压传感器；气室结构件上端为截面半径较大且高度较小的柱形结构四周开有螺纹孔，用于和法兰连接；

法兰为管状结构，两端分别扩出两个开有通孔的柱形连接片，一端与所述气室结构件连接，一端与执行机构连接；

所述气压输送及检测模块与接口模块连接，用于为柔性末端模块的气囊提供气体和气压值实时检测，包括气泵、气压传感器、气泵导管以及气压传感器导管，其中：

气泵通过气泵导管与接口模块中的气室结构件的一个出气孔连接，通过接口模块中的嵌入导气管为柔性末端模块输送气体，气压传感器通过所述气压传感器导管与接口模块中的气室结构件的另一个出气孔连接，以实时检测柔性末端模块的气压值。

本发明的目的是这样实现的。

本发明用于机器人淋巴引流的柔性手部装置，通过气囊、亲肤膜以及固定外壳构建柔性末端模块，用于代替治疗师手部与患者皮肤直接接触，对患者指定部位进行软接触淋巴引流，同时，该装置具有接口模块用于提供柔性末端模块对气压传感器、气泵以及执行机构的接口，实现压力反馈以及整体移动。这样可以实现与病人皮肤进行直接柔性接触并且按照程序预定路线对患者指定部位进行淋巴引流，增加工作路线规划上的灵活性。

本发明有益技术效果表现如下：

1、本发明为机器人自动淋巴引流系统提供了柔性手部装置，为减轻治疗医师的负担，提高治疗效率提供了有效的硬件支撑；

2、本发明带有气压输送及检测模块，可以实时反馈与患者交互端的柔柔性末端模块气压大小，且由于气囊壁厚较薄、硬度较小，气压传感器灵敏度与精度较高，可以反应装置与患者微小接触力的大小，并反馈给机器人，实现接触感知功能，以便调整机器人力度，更好地为患者进行淋巴引流；

3、本发明在低成本、兼容性好、安装简单、操作灵活简便方面具有优势，可实现多医疗场景的推广。

附图说明

图1是现有技术中一种智能淋巴引流仪器的结构示意图；

图2是本发明用于机器人淋巴引流的柔性手部装置一种具体实施方式整体结构示意图；

图3是为柔性末端模块与接口模块装配图；

图4是柔性末端模块与接口模块装配剖视图；

图5是气压输送及检测模块(气泵部分)装配图；

图6是柔性末端模块气囊正视图；

图7是柔性末端模块气囊剖视图；

图8是接口模块气室结构件正视图；

图9是接口模块气室结构件侧视图；

图10为接口模块气室结构件剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图2是本发明用于机器人淋巴引流的柔性手部装置一种具体实施方式整体结构示意图。

在本实施例中，图2所示，本发明用于机器人淋巴引流的柔性手部装置包括柔性末端模块1、接口模块2和气压输送及检测模块3。

如图3、4所示，柔性末端模块1与接口模块2通过嵌入导气管203连接，嵌入导气管203在制作气囊101时即放入气囊101的空腔中，并通过硅胶专用粘合剂与气囊101固定。203嵌入导气管上端203攻有外螺纹，与气室结构件202形成螺纹配合，并在配合处使用专用胶防止漏气。

如图3、4、5所示，气压输送及检测模块3与接口模块2通过气泵导管302和气压传感器导管304连接，气泵301独立置于水平面，气压传感器303通过螺栓固定在气室结构件202对应凹槽结构内。

所述柔性末端模块1与患者皮肤直接接触，用于对患者指定部位进行软接触淋巴引流，如图3、4所示，包括气囊101、亲肤膜102以及固定外壳103，气囊101与亲肤膜102亲肤膜通过过盈配合连接，亲肤膜102直接套在气囊101下端的向上开口的半球形结构的外壁以及圆环结构的外壁。两个固定外壳103(图3中只画出一个以示意)通过螺栓螺母连接，将气囊101上部罩在其内。

其中：

如图6、7所示，气囊101为由硅胶或橡胶等软体材料制成的一个空心且密闭的统一整体，其下端为一个向上开口的半球形结构，往上依次为圆环结构、一个向下开口的半球形结构以及类似榫卯的凸台结构，两个半球形结构以及圆环结构的半径相等并形成一个胶囊结构。其中，圆环结构方便动态调整所述气囊的整体长度以及体积。胶囊结构的顶部即向下开口的半球形结构的顶部，通过一段导气管与类似榫卯的凸台结构连接，类似榫卯的凸台结构的外壁为截面半径与半球形结构相等的柱形结构，内部为空心柱形，用于通过接口模块与执行机构以及气压输送及检测模块进行连接。

位于下端的向上开口的半球形结构为与人体患处的交互端，亲肤膜102通过过盈配合固定到下端的向上开口的半球形结构的外壁，并代替治疗医师直接接触病人患处，实现淋巴引流。

固定外壳103为圆柱状结构，外形与气囊1整体外形相适配，由左右两半相同的刚性结构件，通过螺栓螺母结构固定，并从上往下罩在气囊1外壁，顶部中心有开孔，下部为敞开的，下部敞口至少超过向下开口的半球形结构，但不能将下端向上开口的半球形结构完全罩在其中；固定外壳103顶部的内壁与气囊101的凸台结构外壁紧密贴合，固定外壳下部的内壁与胶囊结构最大半径处的外壁紧密贴合，用于在工作时保持气囊101形态稳定并保证气囊101内部气压相对稳定。

在具体实施中，气囊壁厚较薄，硬度较低，当所述气囊101在工作时与患者皮肤接触时，微小压力即可产生变形，从而将气囊101内气压改变值反馈给气压传感器303，精度和灵敏度较高，满足对淋巴水肿患者的康复治疗要求。亲肤膜102的材料为无色无味，硬度50度左右的硅胶，外形为与气囊101的半球形结构相适配的半球形结构，包覆在所述气囊101下半球形结构外壁，以与人体交互，可与人体皮肤进行直接接触并且对人体无伤害或其他负面影响。

如图3、4所示，所述接口模块2用于提供柔性末端模块对气压传感器303、气泵301以及执行机构的接口，其下端与柔性末端模块1连接，包括嵌入导气管203、气室结构件202以及法兰201。其中：

嵌入导气管203为两个同心且一体、截面半径和高度不同的柱形结构，且柱形结构截面中心开有通孔，用于导气，其下端为截面半径较大而高度较小的柱形结构，嵌入柔性末端模块1中气囊101的凸台结构内部，通过粘合剂与柔性末端模块1配合固定，最大程度保证气囊101的气密性；其上端为截面较小而高度较大的柱形结构，末端设有外螺纹孔，与气室结构件202通过螺纹配合，完成所述柔性末端模块1和接口模块2的气体连通。

如图8、9、10所示，气室结构件202为两个同心且一体，截面半径和高度不同的柱形结构；气室结构件202下端为截面半径较小且高度较高的柱形结构，该柱形结构下半部分开有向下开口的柱形空腔，柱形空腔内侧壁上分别设置两个相对水平出气孔，用于分别与气压输送及检测模块3中的气泵301以及气压传感器303交换气体，其截面底部同样开有通孔并攻有内螺纹，与嵌入导气管203形成螺纹配合，完成所述柔性末端模块1和接口模块2的气体连通，该柱形结构上半部分实心结构件，外部设有矩形凹槽，用于放置气压传感器303；气室结构件202上端为截面半径较大且高度较小的柱形结构四周开有螺纹孔，用于和法兰201连接。

法兰201为管状结构，两端分别扩出两个开有通孔的柱形连接片，一端与所述气室结构件202连接，一端与执行机构连接。

如图2、3、4、5所示，气压输送及检测模块3与接口模块2连接，用于为柔性末端模块1的气囊101提供气体和气压值实时检测，包括气泵301、气泵导管302、气压传感器303以及气压传感器导管304，其中：

气泵301通过气泵导管302与接口模块2中的气室结构件202的一个出气孔连接，通过接口模块2中的嵌入导气管203为柔性末端模块1输送气体，气压传感器304通过所述气压传感器导管303与接口模块2中的气室结构件202的另一个出气孔连接，以实时检测柔性末端模块1的气压值。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种用于机器人淋巴引流的柔性手部装置，其特征在于，包括：柔性末端模块、接口模块和气压输送及检测模块；

所述柔性末端模块与患者皮肤直接接触，用于对患者指定部位进行软接触淋巴引流，包括气囊、亲肤膜以及固定外壳，其中：

气囊为软体材料制成的一个空心且密闭的统一整体，其下端为一个向上开口的半球形结构，往上依次为圆环结构、一个向下开口的半球形结构以及凸台结构，两个半球形结构以及圆环结构的半径相等并形成一个胶囊结构，胶囊结构的顶部即向下开口的半球形结构的顶部，通过一段导气管与凸台结构连接，凸台结构的外壁为截面半径与半球形结构相等的柱形结构，内部为空心柱形；

亲肤膜通过过盈配合固定到下端的向上开口的半球形结构的外壁，并代替治疗医师直接接触病人患处，实现淋巴引流；

固定外壳为圆柱状结构，外形与气囊整体外形相适配，由左右两半相同的刚性结构件，通过螺栓螺母结构固定，并从上往下罩在气囊外壁，顶部中心有开孔，下部为敞开的，下部敞口至少超过向下开口的半球形结构，但不能将下端向上开口的半球形结构完全罩在其中；固定外壳顶部的内壁与气囊的凸台结构外壁紧密贴合，固定外壳下部的内壁与胶囊结构最大半径处的外壁紧密贴合，用于在工作时保持气囊形态稳定并保证气囊内部气压相对稳定；

所述接口模块用于提供柔性末端模块对气压传感器、气泵以及执行机构的接口，其下端与柔性末端模块连接，包括嵌入导气管、气室结构件以及法兰，其中：

嵌入导气管为两个同心且一体、截面半径和高度不同的柱形结构，且柱形结构截面中心开有通孔，用于导气，其下端为截面半径较大而高度较小的柱形结构，嵌入柔性末端模块中气囊的凸台结构内部，通过粘合剂与柔性末端模块配合固定，最大程度保证气囊的气密性；其上端为截面较小而高度较大的柱形结构，末端设有外螺纹孔，与气室结构件通过螺纹配合，完成所述柔性末端模块和接口模块的气体连通；

气室结构件为两个同心且一体，截面半径和高度不同的柱形结构；气室结构件下端为截面半径较小且高度较高的柱形结构，该柱形结构下半部分开有向下开口的柱形空腔，柱形空腔内侧壁上分别设置两个相对水平出气孔，用于分别与气压输送及检测模块中的气泵以及气压传感器交换气体，其截面底部同样开有通孔并攻有内螺纹，与嵌入导气管形成螺纹配合，完成所述柔性末端模块和接口模块的气体连通，该柱形结构上半部分实心结构件，外部设有矩形凹槽，用于放置气压传感器；气室结构件上端为截面半径较大且高度较小的柱形结构四周开有螺纹孔，用于和法兰连接；

法兰为管状结构，两端分别扩出两个开有通孔的柱形连接片，一端与所述气室结构件连接，一端与执行机构连接；

所述气压输送及检测模块与接口模块连接，用于为柔性末端模块的气囊提供气体和气压值实时检测，包括气泵、气压传感器、气泵导管以及气压传感器导管，其中：

气泵通过气泵导管与接口模块中的气室结构件的一个出气孔连接，通过接口模块中的嵌入导气管为柔性末端模块输送气体，气压传感器通过所述气压传感器导管与接口模块中的气室结构件的另一个出气孔连接，以实时检测柔性末端模块的气压值。