一种用于静脉穿刺的消毒和按压止血的装置

本发明属于医疗辅助机器人，涉及一种用于静脉穿刺的消毒和按压止血的装置。

背景技术：

1、静脉穿刺作为一种重要的常规医疗手段，被广泛用于临床检验和治疗。目前，静脉穿刺主要由专业医护人员进行，这取决于医护人员的经验和熟练程度。但在一些专业人员缺乏，医院临床条件无法满足的场景下，尤其是在重大传染性流行病爆发期间，医护人员不便直接接触病患，人工操作静脉穿刺便成为了一项挑战。因此，本文结合国内外静脉穿刺机器人及相关辅助装置的研究现状，提出设计一款多功能静脉穿刺机器人系统，旨在代替或辅助人工进行包含消毒、穿刺、按压止血在内的全链条静脉穿刺操作，减少医护人员的工作量，适应各种多变的环境，实现远程医疗和医疗自动化。

2、静脉穿刺是采用无菌操作的方法，将静脉穿刺针插入人体浅表静脉中，用于输液、输血、采血化验、注射药品等临床检验或治疗，是一种重要且常规的医疗手段。当前临床上静脉穿刺主要依靠专业的医护人员进行。传统静脉穿刺的流程是先给病人扎上止血带，并让其握拳使静脉血管突出从而方便选择合适的穿刺进针点，然后依次进行消毒、进退针、按压止血等操作。这种方式依赖于医护人员的经验和熟练度，这些人员通常需经过专门的培训，但是在一些特殊场景下，如野外救援、战场救治等复杂多变的环境下，一般缺乏专业人员且无法满足医院的临床条件。特别是在重大疫情期间，为了保证医护人员的安全，医护人员不便直接接触患者的情况下，人工操作便成为了难题。为此，在临床静脉穿刺中使用机器人可以有效地解决这一系列问题。

3、然而目前的静脉穿刺机器人大多只能实现整个静脉穿刺流程中核心的穿刺功能，缺乏对于穿刺前后的附加功能的开发，而一次完整的静脉穿刺流程不仅包括核心的穿刺，还必须包括一系列附加动作，比如穿刺进针前的消毒和退针后的按压止血动作。在进针前，在皮肤表面的穿刺部位进行规范而有效的消毒对降低操作相关感染至关重要。同时患者在退针后的后续止血操作也会引发穿刺相关问题，如果按压止血操作不当可能会造成皮下穿刺位置淤血，甚至导致血管损伤。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种避免与患者接触的、用于静脉穿刺的消毒和按压止血的装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种用于静脉穿刺的消毒和按压止血的装置，包括多自由度机械臂、设于多自由度机械臂活动端的末端旋转关节，以及与末端旋转关节传动连接的末端执行机构；

4、所述末端执行机构包括末端执行器，以及设于末端执行器上的喷雾消毒模块和按压止血模块；

5、所述末端旋转关节能够带动末端执行机构进行转动，进而使得喷雾消毒模块或按压止血模块指向患者待处理部位，所述末端执行器能够带动喷雾消毒模块或按压止血模块产生位移以靠近或接触患者待处理部位。

6、进一步地，所述末端执行机构还包括末端执行器，所述末端执行器包括与末端旋转关节传动连接的主体外壳、设于主体外壳上的第四步进电机、与第四步进电机传动连接的丝杆，以及螺纹连接于丝杆上的滑块；

7、所述喷雾消毒模块和按压止血模块分别设于滑块上。

8、作为优选的技术方案，所述主体外壳上还设有滑轨，所述滑块滑动设于滑轨上。并且进一步优选的，所述滑轨采用滚珠滑轨。

9、作为优选的技术方案，所述主体外壳上，位于所述滑轨一端，设有对滑块起到限位作用的定位板。

10、进一步地，所述按压止血模块包括转动设于末端执行器上的螺杆、设于螺杆端部的弧形夹持头、与螺杆螺纹连接且套设于弧形夹持头外的结构夹具，以及开设于结构夹具侧壁上的通孔；

11、用于止血的医疗用品夹持于结构夹具侧壁与弧形夹持头之间，并从通孔中露出。

12、进一步地，所述结构夹具为c型结构夹具，其相对侧壁中的一个侧壁与螺杆螺纹连接，另一侧壁记为按压板，所述通孔开设于该按压板上。

13、进一步地，所述按压止血模块还包括用于检测按压板与患者皮肤之间压力的压力传感器。

14、作为优选的技术方案，所述压力传感器通过螺栓安装于c型结构夹具上。

15、作为优选的技术方案，所述用于止血的医疗用品为一次性无菌止血棉球。

16、作为优选的技术方案，所述c型结构夹具上开设有螺纹孔，所述螺杆通过螺纹孔与c型结构夹具的侧壁螺纹连接。

17、进一步地，所述滑块上设有开槽，所述开槽侧壁上设有螺孔，所述螺杆螺纹连接于螺孔内，所述螺杆一端设于所述开槽内，并设有旋钮。

18、进一步地，所述末端旋转关节包括设于多自由度机械臂活动端的支架，以及设于支架上的舵机，所述末端执行机构与舵机传动连接。

19、作为优选的技术方案，所述末端旋转关节还包括设于舵机输出轴，即末端旋转轴上的舵盘，所述舵盘与末端执行器相连接。

20、进一步地，所述喷雾消毒模块包括压片陶瓷震动雾化器。

21、进一步地，该装置还包括用于支撑多自由度机械臂的装置底座。

22、进一步地，所述多自由度机械臂包括横向转动设于装置底座上的第一机械臂，以及与第一机械臂依次纵向转动连接的第二机械臂、第三机械臂；

23、所述末端旋转关节设于第三机械臂的活动端。

24、进一步地，所述第一机械臂包括第一旋转关节、第一步进电机和第一关节臂主体，所述第一旋转关节设于装置底座上，所述第一关节臂主体设于第一旋转关节上，所述第一步进电机设于第一关节臂主体上，且所述第一步进电机的电机轴穿过第一关节臂主体后连接第一旋转关节，用于驱动第一机械臂作横向旋转运动；

25、所述第二机械臂包括第二旋转关节、第二传动轴、第二步进电机和第二关节臂主体；所述第二旋转关节一端穿设于第一关节臂主体上，另一端上设有轴承，所述第二传动轴通过轴承与第二旋转关节的另一端活动连接，所述第二传动轴还分别与第二步进电机、第二关节臂主体传动连接，使得第二关节臂主体与第二旋转关节能够在第二步进电机带动下绕第二传动轴相对转动；

26、所述第三机械臂包括第三旋转关节、第三传动轴、传动连杆、第三步进电机和第三关节臂主体；所述第三旋转关节为转轴并套设有轴承，所述第三旋转关节的两端分别穿设于第二关节臂主体端部上，并通过轴承与第二关节臂主体的端部活动连接；所述第三步进电机设于第二旋转关节上，其输出端上连接有贯穿于第二关节臂主体的第三传动轴，传动连杆一端与第三传动轴偏心设置且相铰接，另一端与第三旋转关节偏心设置且相铰接，从而使得第三传动轴和第三旋转关节同步转动。同时第三旋转关节还与第三关节臂主体固定连接，使得第三步进电机能够通过传动连杆驱动第三关节臂主体绕第三旋转关节相对于第二关节臂主体作出旋转动作。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、1)本发明装置将机械臂主体、消毒和按压止血执行装置分开，机械臂的三个旋转自由度用来实现末端位置的空间定位，末端消毒和按压止血执行装置具有另外的两个自由度，其中的旋转自由度用于实现消毒和按压止血两种功能的切换，平移自由度用于完成按压动作，有利于保证装置的机械机构满足在其工作空间内的静脉穿刺过程中的消毒、按压止血功能需求，灵活性更强；

29、2)结合临床静脉穿刺操作实际，在机器人执行静脉穿刺过过程中创新地提出喷雾消毒这一动作，即穿刺进针前，当机械臂末端定位到目标位置后，控制末端执行器中的喷雾消毒模块执行喷雾消毒，实现穿刺进针前的消毒动作；

30、3)结合临床静脉穿刺操作实际，在机器人执行静脉穿刺过过程中创新地提出按压止血这一动作，即穿刺退针后，当机械臂末端再次定位到目标位置后，控制末端旋转关节旋转至末端执行器的按压止血模块朝下，进一步控制按压组件垂直向下运动，且能够通过压力传感器实时测量按压板所受力值，从而判断按压进程，实现穿刺退针后的按压止血过程的精准控制，并且按压组件采用c型结构夹具将棉球夹紧于螺杆底部的弧形夹持头和按压板之间，可以方便对一次性止血棉球进行替换；

31、4)本发明装置通过喷雾式喷雾消毒模块和压力感应式按压止血模块对穿刺位置进行进针前的消毒和退针后的按压止血，替代了医护人员的手动操作，避免了与患者直接接触，保护了医护人员的安全，减少了医护人员的工作量。