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Gebiet des Gebrauchsmusters
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Das Gebrauchsmuster betrifft das Gebiet der Telemedizin, insbesondere ein Gerät zur Fernpalpation.
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Hintergrund des Gebrauchsmusters
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Die Telemedizin, basierend auf Computertechnik, Fernerkundung, Telemetrie und Fernsteuerungstechnik, aufweisend fortschrittliche Medizintechnik und medizinische Ausrüstung, kann Patienten in abgelegenen Gebieten, auf Inseln oder Schiffen mit schlechten medizinischen Bedingungen diagnostizieren und behandeln. Gegenwärtig hat sich die Telemedizin zu umfassenden Übertragung von Digital, Bild und Sprache durch Hochgeschwindigkeitsnetze entwickelt, und realisiert Kommunikation durch Sprache und hochauflösende Bilder in Echtzeit. Gleichzeitig weist das Gerät zur Fernpalpation jedoch noch viele Mängel auf und wird den Anforderungen der Telemedizin nicht gerecht. Beim vorhandenen Gerät zur Fernpalpation müssen die Ärzte den Patienten durch Fernsteuerung des Palpationsroboters abtasten und dann wird ein menschliches Gewebemodell entsprechend der Kollisionserkennung und der Verformung während der Palpation geschafften. Aufgrund der Trennung von Kollisionserkennung und Verformungsberechnungsmodell ist das Gerät kompliziert. Wenn Ärzte den Palpationsroboter per Fernsteuerung bedienen, kann es leicht zu Sekundärverletzungen bei den Patienten infolge der Netzwerkverzögerungen kommen. Darüber hinaus können die Ärzte während der Fernsteuerung die Stärke der ausgeübten Kraft nicht in Echtzeit wahrnehmen und kontrollieren, so dass ebenfalls zu Sekundärverletzungen führt, was der Kommunikation in Echtzeit während der Palpation nicht förderlich ist. Daher ist es leicht, sekundäre Verletzungen aufgrund übermäßiger Anstrengung bei Patienten zu verursachen, und es ist nicht förderlich für die Echtzeitkommunikation des Palpationsprozesses.
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Inhalt des Gebrauchsmusters
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Um die erwähnten Probleme zu lösen, schafft das Gebrauchsmuster ein Gerät zur Fernpalpation, wobei der Arzthelfer den ersten Manipulator zur Palpation trägt, und die Bewegung der Gelenke des ersten Manipulators und der Berührungsdruck der Finger des Arzthelfers an den zweiten Manipulator durch Signalübertragung übertragen werden, wobei der zweite Manipulator, getragen vom Facharzt, die Bewegung und den Berührungsdruck vom Gelenk des ersten Manipulators wiederherstellen kann. Mit diesem Gerät ist es nicht erforderlich, ein komplexes menschliches Gewebemodell zu erstellen, und das Gerät verursacht keine Sekundärschäden für Patienten, wenn das Netzwerk verzögert wird. Darüber hinaus kann Facharzt während der Palpation taktile Signale in Echtzeit erhalten, was für die Kommunikation in Echtzeit nützlich ist.
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Das technische Programm sieht wie folgt aus:
- Ein Gerät zur Fernpalpation umfasst einen ersten Manipulator, einen zweiten Manipulator, eine erste Steuereinheit und eine zweite Steuereinheit, wobei die erste Steuereinheit mit der zweiten Steuereinheit durch drahtloses Netzwerk in Signalverbindung steht; der erste Manipulator wird an der Hand des Arzthelfers befestigt, aufweisend Drucksensoren an den Enden der Fingergelenke zum Erfassen des Drucks am Ende des Fingers des Arzthelfers versehen, aufweisend Winkelsensoren zum Erfassen des Bewegungswinkels der Fingergelenke, wobei Drucksensoren und Winkelsensoren mit der ersten Steuereinheit in Signalverbindung stehen; der zweite Manipulator wird an der Hand des Facharztes befestigt, aufweisend Haptikgeneratoren an den Enden der Fingergelenke zum Ausüben von Druck auf die Fingerenden des medizinischen Facharztes, aufweisend Schrittmotoren zum Antreiben von Fingergelenk zur Drehung, wobei die Haptikgeneratoren und der Schrittmotoren mit der zweiten Steuereinheit in Signalverbindung stehen.
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Vorzugsweise sind der erste und der zweite Manipulator beide auf einer Basis installiert, die Basis ist mit Band zur Befestigung der menschlichen Handfläche versehen, und die Enden der Fingergelenke des ersten und des zweiten Manipulators weisen C-förmigen Klemmen auf.
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Vorzugsweise weisen die Finger des ersten und des zweiten Manipulators mindestens 3 Fingergelenke auf.
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Vorzugsweise weisen die C-förmigen Klemmen Klebeschichten auf.
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Vorzugsweise besteht die Haptikgeneratoren aus Hülsen, Federn, Kolbensäulen und zweiten Drucksensoren, wobei die Kolbensäulen in den Hülsen verschiebbar verbunden sind; die Feder sind in den Hülsen angeordnet und dienen dazu, die Kolbensäulen nach innen zu ziehen; die Enden der Kolbensäulen sind mit den zweiten Drucksensoren versehen, die Hülsen sind durch erste Rohrleitungen mit Hydrauliktanks verbunden, die Hydrauliktanks sind mit dem Ausgangsende einer Hydraulikpumpe verbunden, und das Eingangsende der Hydraulikpumpe ist mit einem Puffertank verbunden, die ersten Rohrleitungen sind mit einem elektromagnetischen Dreiwegeventil ausgestattet, der Bypass des elektromagnetischen Dreiwegeventils ist durch Bypassleitung mit dem Puffertank verbunden, und die zweiten Drucksensoren, das elektromagnetische Dreiwegeventil und die Hydraulikpumpe stehen in Signalverbindung mit der zweiten Steuereinheit. Vorzugsweise sind die ersten Drucksensoren taktile Sensoren, wobei mehrere Haptikgeneratoren auf dem zweiten Manipulator durch Montageteile befestigt sind. Vorzugsweise umfassen die Montageteile Montageplatten und eine Verbindungsplatte, wobei die Verbindungsplatte auf beiden Seiten der Montageplatten angeordnet ist und die Montageplatten mit den C-förmigen Klemmen der zweiten Manipulator verbunden sind.
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Vorzugsweise umfasst das Gerät auch einen Bildsammler und eine VR-Brille, wobei der Bildsammler in Signalverbindung mit der ersten Steuereinheit steht und die VR-Brille in Signalverbindung mit der zweiten Steuereinheit steht.
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Effekt des Gebrauchsmusters
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Bei der Fernpalpation trägt der Arzthelfer den ersten Manipulator zur Palpation, wobei der Drucksensor durch das menschliches Gewebe des Patienten zusammengedrückt wird und die gesammelten Druckinformationen an die erste Steuereinheit durch Signalübertragung überträgt, gleichzeitig sich die Fingergelenke des ersten Manipulators relativ zueinander drehen, und der Winkelsensor die gesammelten Informationen über die Gelenkdrehung an die erste Steuereinheit durch Signalübertragung überträgt. Der Facharzt trägt den zweiten Manipulator, wenn sich der Schrittmotor des zweiten Manipulators dreht, treibt er die Fingergelenke des zweiten Manipulators zur Bewegung an, um die gleiche Form des zweiten Manipulators wie der erste Manipulator zu wiederherstellen, wobei die Finger des Facharztes durch den zweiten Manipulator angetrieben werden, so dass die Gesten des Facharztes die gleichen sind wie die des Arzthelfers. Der Endknöchel des zweiten Manipulators ist mit Haptikgeneratoren ausgestattet, zusammendrückend das Ende des Fingers des Facharztes, ausübend Druck auf das Ende des Fingers des Facharztes, wodurch die Finger des Facharztes Tastsinn haben, wobei die Hand des Facharztes die gleiche Geste und den gleichen Berührungsdruck mit der Hand des Arzthelfers erzeugt, so dass die Hand des Facharztes eine taktile Wahrnehmung erhalten kann. Der Arzthelfer berührt den Patienten, so dass der Facharzt die Form, Größe und Härte der Läsion des Patienten ertasten kann. In diesem Vorgang sind Facharzt und der Arzthelfer synchronisiert, daher können sie während der Palpation miteinander kommunizieren. Der Arzthelfer kontrolliert das mit den Patienten berührte Ende, was Sekundärschäden des Patienten wegen übermäßiger Kraft bei der Netzverzögerung vermeidet.
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Figurenliste
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Weitere zweckmäßige und / oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen zur Vorrichtung und zum Verfahren ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung sowie das Verfahren werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
- 1 eine stereoskopische schematische Darstellung des Geräts zur Fernpalpation,
- 2 eine Draufsicht der Fingergelenke des ersten Manipulators,
- 3 eine Draufsicht der Fingergelenke des zweiten Manipulators,
- 4 ein Verbindungsdiagramm von Hülse, Hydrauliktank, Hydraulikpumpe und Puffertank
und
- 5 eine Querschnittsansicht des Endfingergelenks des zweiten Manipulators. Detaillierte Beschreibung des Gebrauchsmusters
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Anhand der vorgenannten Figuren werden die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
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Wie in oberen erwähnten Figuren gezeigt, umfasst das Gerät zur Fernpalpation einen ersten Manipulator 1, einen zweiten Manipulator 2, eine erste Steuereinheit 3 und eine zweite Steuereinheit 4, wobei die erste Steuereinheit 3 mit der zweiten Steuereinheit 4 durch drahtloses Netzwerk in Signalverbindung steht; der erste Manipulator 1 wird an der Hand des Arzthelfers befestigt, aufweisend Drucksensoren 5 an den Enden der Fingergelenke 12 zum Erfassen des Drucks am Ende des Fingers des Arzthelfers versehen, aufweisend Winkelsensoren 6 zum Erfassen des Bewegungswinkels der Fingergelenke 12, wobei Drucksensoren 5 und Winkelsensoren 6 mit der ersten Steuereinheit 3 in Signalverbindung stehen; der zweite Manipulator 2 wird an der Hand des Facharztes befestigt, aufweisend Haptikgeneratoren 7 an den Enden der Fingergelenke 12 zum Ausüben von Druck auf die Fingerenden des medizinischen Facharztes, aufweisend Schrittmotoren 8 zum Antreiben von Fingergelenk 12 zur Drehung, wobei die Haptikgeneratoren 7 und der Schrittmotoren 8 mit der zweiten Steuereinheit 4 in Signalverbindung stehen.
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Bei der Fernpalpation trägt der Arzthelfer den ersten Manipulator 1 am Fernende, wobei die Enden der Fingergelenke 12 des ersten Manipulators 1 mit Drucksensoren 5 zwischen dem menschlichen Gewebe des Patienten und dem Endfinger der Arzthelfer versehen sind, wobei der erste Manipulator 1 ist mit Winkelsensoren 6 an der Bewegungsstelle der Gelenke versehen. Der Arzthelfer trägt den ersten Manipulator 1 zur Palpation, wobei der Drucksensor 5 durch das menschliches Gewebe des Patienten zusammengedrückt wird und die gesammelten Druckinformationen an die erste Steuereinheit 3 durch Signalübertragung überträgt, gleichzeitig sich die Fingergelenke 12 des ersten Manipulators 1 relativ zueinander drehen, der Winkelsensor 6 die gesammelten Informationen über die Gelenkdrehung an die erste Steuereinheit 3 durch Signalübertragung überträgt, die erste Steuereinheit 3 die gesammelten Informationen druch das kabellose Netzwerk an die zweite Steuereinheit 4 überträgt, und die zweite Steuereinheit 4 den Schrittmotor 8 und den Haptikgenerator 7 zum Arbeiten entsprechend dem empfangenen Signal steuert. Der Facharzt trägt den zweiten Manipulator 2, wenn sich der Schrittmotor 8 des zweiten Manipulators 2 dreht, treibt er die Fingergelenke 12 des zweiten Manipulators 2 zur Bewegung an, um die gleiche Form des zweiten Manipulators 2 wie der erste Manipulator 1 zu wiederherstellen, wobei die Finger des Facharztes durch den zweiten Manipulator 2 angetrieben werden, so dass die Gesten des Facharztes die gleichen sind wie die des Arzthelfers. Der Endknöchel des zweiten Manipulators 2 ist mit Haptikgeneratoren 7 ausgestattet, zusammendrückend das Ende des Fingers des Facharztes, ausübend Druck auf das Ende des Fingers des Facharztes, wodurch die Finger des Facharztes Tastsinn haben, wobei die Hand des Facharztes die gleiche Geste und den gleichen Berührungsdruck mit der Hand des Arzthelfers erzeugt, so dass die Hand des Facharztes eine taktile Wahrnehmung erhalten kann. Der Arzthelfer berührt den Patienten, so dass der Facharzt die Form, Größe und Härte der Läsion des Patienten ertasten kann. In diesem Vorgang sind Facharzt und der Arzthelfer synchronisiert, daher können sie während der Palpation miteinander kommunizieren. Der Arzthelfer kontrolliert das mit den Patienten berührte Ende, was Sekundärschäden des Patienten wegen übermäßiger Kraft bei der Netzverzögerung vermeidet.
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Erfindungsmäßig sind der erste Manipulator 1 und der zweite Manipulator 2 beide auf einer Basis 9 angeordnet, aufweisend an den Enden der Fingergelenke 12 C-förmigen Klemmen 11. Die Basis 9 wird am menschlichen Handrücken befestigt und ist mit Band 10 versehen, das Band 10 wird um den menschlichen Handrücken zur Befestigung der Handfläche gelegt, um die Basis 9 sicher zu befestigen. Die Enden der Fingergelenke 12 der beiden Manipulatoren sind mit C-förmigen Klemmen 11 versehen, die C-förmigen Klemmen 11 klemmen die Finger ein, wodurch sich die Manipulatoren mit den Fingern von Arzthelfer und Facharzt bewegen, insbesondere die Gelenke der Manipulatoren.
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Vorzugsweise weisen der erste Manipulator 1 und der zweite Manipulator 2 jeweils 3-5 mechanische Finger auf, jeder mechanische Finger hat 3-4 Fingergelenke 12, wobei die mechanischen Finger mit der Basis 9 gelenkig verbunden sind und die Fingergelenke 12 miteinander gelenkig verbunden sind. Die mechanischen Finger entsprechen den Fingern des Arzthelfers und den des Facharztes, wenn sich die Finger des Arzthelfers und die des Fachmanns bewegen, bewegen sich auch die Fingergelenke 12 des ersten Manipulators 1 und die des zweiten Manipulators 2, wobei die Länge jedes Fingergelenks 12 des ersten Manipulators 1 und des zweiten Manipulators 2 länger als die des Fingergelenks 12 des Facharztes und des Arzthelfers ist, erfindungsmäßig betragen die Länge jedes Fingergelenks 12 des ersten Manipulators 1 und des zweiten Manipulators 2 5 cm. Während der Palpation unterscheiden sich die Bewegung der Fingergelenke 12 des ersten Manipulators 1 von der der Fingergelenke 12 des Arzthelfers, aber die Positionen und Winkel der Enden der Fingergelenke 12 der beiden sind gleich, was für die unterschiedlichen Fingerlängen des Facharztes und des Arzthelfers geeignet ist.
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Vorzugsweise ist die C-Klemmen 11 mit Klebeschicht 13 versehen, wodurch die Endfinger von Arzthelfer oder Facharzt an der Manipulator befestigt werden. Vorzugsweise besteht die Haptikgeneratoren aus Hülsen 14, Federn 28, Kolbensäulen 15 und zweiten Drucksensoren 16. Die Kolbensäulen 15 sind in den Hülsen 14 abgedichtet und verschiebbar verbunden, die Umfänge der Kolbensäulen 15 sind mit Dichtungsringen versehen, um die Spalte zwischen den Kolbensäulen 15 und den Hülsen 14 abzudichten, die Feder 28 sind in den Hülsen 14 angeordnet und dienen dazu, die Kolbensäulen 15 nach innen zu ziehen, die Enden der Kolbensäulen 15 sind mit den zweiten Drucksensoren 16 versehen, die Hülsen 14 sind durch erste Rohrleitungen 17 mit Hydrauliktanks 18 verbunden, die Hydrauliktanks 18 sind mit dem Ausgangsende einer Hydraulikpumpe 19 verbunden, und das Eingangsende der Hydraulikpumpe 19 ist mit einem Puffertank 20 verbunden, die ersten Rohrleitungen 17 sind mit einem elektromagnetischen Dreiwegeventil 21 ausgestattet, der Bypass des elektromagnetischen Dreiwegeventils 21 ist durch Bypassleitung 22 mit dem Puffertank 20 verbunden, und die zweiten Drucksensoren 16, das elektromagnetische Dreiwegeventil 21 und die Hydraulikpumpe 19 stehen in Signalverbindung mit der zweiten Steuereinheit 4. Das zweite Steuereinheit 4 steuert den Betrieb des zweiten Drucksensors 16, des elektromagnetischen Dreiwegeventils 21 und der Hydraulikpumpe 19. Die Hydraulikpumpe 19 pumpt das Hydrauliköl aus dem Puffertank und in den Hydrauliktank 18, wobei der Hydrauliktank 18 unter hohem Druck steht, während der Puffertank unter Unterdruck steht. Der Hydrauliktank 18 ist durch die erste Rohrleitung 17 mit der Hülse 14 verbunden, und die erste Rohrleitung 17 ist mit einem elektromagnetischen Dreiwegeventil 21 versehen. Wenn das elektromagnetische Dreiwegeventil 21 geöffnet wird, fließt das Hydrauliköl aus dem Hydrauliktank 18 in die Hülsen 14, was die Kolbensäulen 15 vorantreibt, die Finger des Facharztes zu herausdrücken. An den Enden der Kolbensäulen 15 befinden sich zweite Drucksensoren 16, um den Druck zwischen den Fingern und den Kolbensäulen 15 zu empfinden. Wenn der Druck der Finger zu niedrig ist, verbindet das elektromagnetische Dreiwegeventil 21 den Hydrauliktank 18 mit der Hülsen, wodurch die Druckflüssigkeit im Hydrauliktank 18 in die Hülsen fließt, den Druck in den Hülsen erhöht, die Kolbensäule 15 zum Drücken der Finger vorantreibt, und den vom Finger empfundenen Druck erhöht. Wenn der Druck zu niedrig ist, verbindet das elektromagnetische Dreiwegeventil 21 den Puffertank mit den Hülsen, fließt das Hydrauliköl in den Hülsen in den Hydrauliktank 18, um den Druck in den Hülsen zu verringern, bewegt sich die Kolbensäulen 15 in die Hülsen, so dass der vom Finger aufgenommene Druck verringert wird. Der Hydrauliktank 18, die Hydraulikpumpe 19 und der Puffertank 20 sind außerhalb des Manipulators angeordnet, wodurch sich das Gesamtgewicht des Manipulators verringert. Die Kolbensäulen 15 werden durch einzige Rohre hin- und herbewegen, was zur Anordnung des Haptikgenerators 7 dient. Ein Hydrauliktank 18, eine Hydraulikpumpe 19 und ein Puffertank 20 werden verwendet, um die Bewegung mehrerer Kolbensäulen 15 zu steuern. Erfindungsmäßig sind die ersten Drucksensoren 5 taktile Sensoren, wobei mehrere Haptikgeneratoren 7 auf dem zweiten Manipulator 2 durch Montageteile 23 befestigt sind. Die taktile Sensoren weisen mehrere Druckmesspunkte auf, die jeweils Druckdaten an mehreren Positionen erfassen. Eine Vielzahl von Haptikgeneratoren 7 erzeugen jeweils Druck auf eine Vielzahl von Positionen der Finger, so dass die Simulation der Tastempfindung realistisch ist. Die Kolbensäulen 15 werden durch ein einziges Rohr hin- und herbewegt, um mehrere Haptikgeneratoren 7 auf demselben Montageteil 23 anzuordnen.
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Erfindungsmäßig umfassen die Montageteile 23 Montageplatten 24 und eine Verbindungsplatte 25, wobei die Verbindungsplatte 25 auf beiden Seiten der Montageplatten 24 angeordnet ist und die Montageplatten 24 mit den C-förmigen Klemmen 11 der zweiten Manipulator 2 verbunden sind. Mehrere Haptikgeneratoren 7 sind auf einer Montageplatte 24 montiert, Verbindungsplatten 25 sind auf beiden Seiten der Montageplatte 24 angeordnet, und beide Enden der Verbindungsplatten 25 sind auf der C-förmigen Klemme 11 des zweiten Manipulators montiert, um sicherzustellen, dass sich die Haptikgeneratoren 7 zusammen mit den Enden der Fingergelenke 12 bewegen.
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Erfindungsmäßig umfasst das Gerät auch einen Bildsammler 26 und eine VR-Brille 27, wobei der Bildsammler 26 in Signalverbindung mit der ersten Steuereinheit 3 steht und die VR-Brille 27 in Signalverbindung mit der zweiten Steuereinheit 4 steht. Der Bildsammler 26 sammelt das Bild, auf das die Finger des Arzthelfers den Patienten berührt, überträgt es an die VR-Brille 27 des Facharztes, so dass der Facharzt das Gefühl hat, wie er zur Stelle sei, und bewegt sich entsprechend den Fingern des Facharztes, um die Krankheit genau zu diagnostizieren, wenn der Facharzt Palpation durchführt.
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Die obigen Ausführungen stellen nur eine bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters dar und sollen das vorliegende Gebrauchsmuster nicht einschränken. Alle Änderungen, Äquivalente, Verbesserungen usw., die im Rahmen des Geistes und des Prinzips des vorliegenden Gebrauchsmusters vorgenommen werden, sollten in den Schutzbereich des vorliegenden Gebrauchsmusters einbezogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erster Manipulator
- 2
- Zweiter Manipulator
- 3
- Erste Steuereinheit
- 4
- Zweite Steuereinheit
- 5
- Drucksensor
- 6
- Winkelsensor
- 7
- Haptikgenerator
- 8
- Schrittmotor
- 9
- Basis
- 10
- Band
- 11
- C-Klemme
- 12
- Fingergelenk
- 13
- Klebeschicht
- 14
- Hülse
- 15
- Kolbensäule
- 16
- Zweite Drucksensor
- 17
- Erste Rohrleitung
- 18
- Hydrauliktank
- 19
- Hydraulikpumpe
- 20
- Puffertank
- 21
- Elektromagnetisches Dreiwegeventil
- 22
- Bypassleitung
- 23
- Montageteil
- 24
- Montageplatte
- 25
- Verbindungsplatte
- 26
- Bildsammler
- 27
- VR-Brille
- 28
- Feder
