支气管镜仿真操作装置的制作方法

1.本技术实施例涉及医疗技术领域，尤其涉及一种支气管镜仿真操作装置。


背景技术：

2.支气管镜是一种经口或鼻置入患者下呼吸道，用于做肺叶、段及亚段支气管病变的观察、活检采样、细菌学和细胞学检查，配合计算机图像系统的医疗器械。支气管镜通过配套附件，可以进行检测、手术、取样、给药等操作。
3.常见的支气管镜分为硬性支气管镜和软性支气管镜。软性支气管镜又称可弯曲支气管镜，分为纤维支气管镜和电子支气管镜。
4.对于软性支气管镜的实际操作之前，需要大量的医疗技术培训与操作练习。这就面临诸多问题，主要为：一是这种医疗技术培训或练习，不可能在人体上直接进行，只能通过仿真系统进行；二是采用真实支气管镜设备，采购成本很高，而参训学员基础薄弱时，容易损坏仪器设备。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
6.有鉴于此，本技术实施例提出了一种支气管镜仿真操作装置，包括：
7.支气管模拟组件，所述支气管模拟组件包括：支气管模拟台、口部模拟组件和患处模拟组件，所述口部模拟组件设置在所述支气管模拟台上，所述患处模拟组件设置在所述支气管模拟台内；
8.仿真操作组件，所述仿真产值组件包括仿真手柄、插入部纤维管和控制组件，所述插入部纤维管连接于所述仿真手柄，至少部分所述控制组件设置在所述仿真手柄上，所述控制组件连接于所述插入部纤维管，所述控制组件用于控制所述插入部纤维管经由所述口部模拟组件插入到所述支气管模拟台，并将插入部纤维管远离于所述仿真手柄移动到患处模拟组件处。
9.在一种可行的实施方式中，所述仿真手柄包括：
10.手持部，所述手持部上形成有下部接口，所述插入部纤维管连接于所述下部接口；
11.操作部，连接于所述手持部，至少部分所述控制组件设置在所述操作部上；
12.活检孔道入口，开设在所述手持部上，连通于所述插入部纤维管；
13.吸引器接口，开设在所述操作部上，连通于所述插入部纤维管。
14.在一种可行的实施方式中，所述手持部包括：
15.外壳；
16.测微传感器，设置在所述外壳内，且连通于所述活检孔道入口。
17.在一种可行的实施方式中，所述控制组件包括：
18.线缆接口，开设在所述操作部上；
19.上位机组件，连接于所述线缆接口；
20.弯曲控制按钮，设置在所述操作部上；
21.牵引钢丝，连接于所述插入部纤维管，用于牵引所述插入部纤维管弯曲，所述弯曲控制按钮连接于所述牵引钢丝；
22.角度传感器，连接于所述弯曲控制按钮，用于检测所述插入部纤维管的摆动角度；
23.控制芯片，设置在所述仿真手柄上，通信连接于所述上位机组件；
24.第一控制按钮，用于控制所述吸引器接口的开启与闭合。
25.在一种可行的实施方式中，支气管镜仿真操作装置还包括：
26.固定滚轮，可转动地连接于所述口部模拟组件；
27.测微滚轮，可转动地连接于所述口部模拟组件，且与所述固定滚轮平行设置；
28.旋转编码器，连接于所述测微滚轮的输出端和所述控制芯片。
29.在一种可行的实施方式中，支气管镜仿真操作装置还包括：
30.第一光电传感器和第二光电传感器，所述第一光电传感器和所述第二光电传感器连接于所述口部模拟组件，所述固定滚轮和所述测微滚轮设置在所述第一光电传感器和第二光电传感器之间；
31.固定夹，所述旋转编码器通过所述固定夹连接于所述口部模拟组件；
32.其中，所述第一光电传感器和所述第二光电传感器上形成有螺纹，所述第一光电传感器和所述第二光电传感器螺纹连接于所述口部模拟组件。
33.在一种可行的实施方式中，所述上位机组件包括：
34.计算机，连接于所述线缆接口；
35.显示器，连接于所述计算机；
36.打印机，连接于所述计算机；
37.投影组件，连接于所述计算机；
38.云存储组件，连接于所述计算机。
39.在一种可行的实施方式中，所述控制组件还包括：
40.所述控制组件还包括：
41.图像生成组件，所述图像生成组件连接于所述控制组件，用于基于上述控制组件生成图像信息，所述显示器用于显示所述图像信息；
42.第二控制按钮，设置在所述操作部上，用于控制所述显示器的放缩比例；
43.第三控制按钮，设置在所述操作部上，用于控制所述图像信息的焦距。
44.在一种可行的实施方式中，所述插入部纤维管为橡胶软管或塑料软管，所述插入部纤维管的外径为6mm至8mm，内径为4mm至6mm，长度为 300mm至700mm；
45.所述支气管模拟台的高度为200mm至500mm。
46.在一种可行的实施方式中，所述患处模拟组件为多个，且多个所述患处模拟组件之间的空间不同，每个所述患处模拟组件的空间为7mm至 16mm，深度为3mm至6mm。
47.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本技术实施例提供的支气管镜仿真操作装置包括了支气管模拟组件和仿真操作组件，支气管模拟组件包括了支气管模拟台、口部模拟组件和患处模拟组件，而仿真操作组件包括了仿真手柄、插入部纤维管和控制组件，在使用过程中插入部纤维管可以连接于仿真手柄，进一步可以通过仿真手柄和操作组件来控制插入部纤维管经由支气管模拟台上的口部模拟组件深入到支气管模拟台之内，
随着插入部纤维管的深入即可插接在患处模拟组件，基于此通过本技术实施例提供的支气管镜仿真操作装置软性支气管镜的实际操作，利于使医护人员尽快熟悉软性支气管镜的实际操作；同时本技术实施例提供支气管模拟组件来模拟患者的支气管部位，还可以模拟支气管的患处，能够大大降低设备的成本，同时可以降低仪器损害的概率。
附图说明
48.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
49.图1为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的示意性结构图；
50.图2a至图2h为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的仿真手柄投影示意图；
51.图3a至图3d为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的仿真手柄立体示意图；
52.图4为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的仿真手柄分解状态示意图；
53.图5为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的支气管模拟组件一个角度的示意性结构图；
54.图6为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的支气管模拟组件另一个角度的示意性结构图；
55.图7为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的支气管模拟组件又一个角度的示意性结构图；
56.图8为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第一个角度的示意性结构图；
57.图9为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第二个角度的示意性结构图；
58.图10为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第三个角度的示意性结构图；
59.图11为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第四个角度的示意性结构图；
60.图12为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第五个角度的示意性结构图；
61.图13为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第六个角度的示意性结构图；
62.图14为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第七个角度的示意性结构图；
63.图15为本技术提供的一种实施例的支气管镜仿真操作装置的口部模拟组件第8个角度的示意性结构图；
64.图16为本技术提供的另一种实施例的支气管镜仿真操作装置的示意性结构图。
13之上，可以对患处模拟组件18进行吸引操作的仿真。
75.在一种可行的实施方式中，手持部5包括：外壳15；测微传感器16，设置在外壳15内，且连通于活检孔道入口11。
76.在该技术方案中，手持部5进一步包括了外壳15、测微传感器16，插入部纤维管2穿过外壳15经过微测传感器再插入到支气管模拟组件之内，测微传感器16可以将被测的机械位移通过电容传感器电容量的变化转换成电讯号的测量装置，通过电容测头可以测量0-20μm范围内的微小位移，测量精度为微米级，类型为电容传感器式。
77.在一种可行的实施方式中，控制组件包括：线缆接口7，开设在操作部6上；上位机组件24，连接于线缆接口7；弯曲控制按钮10，设置在操作部6上；牵引钢丝，连接于插入部纤维管2，用于牵引插入部纤维管2 弯曲，弯曲控制按钮10连接于牵引钢丝；角度传感器，连接于弯曲控制按钮10，用于检测插入部纤维管2的摆动角度；控制芯片14，设置在仿真手柄1上，通信连接于上位机组件24；第一控制按钮12，用于控制吸引器接口13的开启与闭合。
78.在该技术方案中，控制组件可以包括线缆接口7和上位机组件24，上位机组件24可以通过线缆接口7与支气管镜仿真操作装置建立通信连接关系，便于支气管镜仿真操作装置的控制和操作过程的展示与记录。
79.在该技术方案中，控制组件还可以包括弯曲控制按钮10、牵引钢丝和角度传感器，通过弯曲控制按钮10可以调节牵引钢丝的有效长度，通过牵引钢丝可以带动插入部纤维管2弯曲，以便于插入部纤维管2经由口部模拟组件17插入到支气管模拟台3之内，便于插入部纤维管2移动到患处模拟组件18，而角度传感器可以获知插入部纤维管2的弯曲角度。
80.在该技术方案中，支气管镜仿真操作装置还可以包括控制芯片14和第一控制按钮12，通过控制芯片14与第一控制按钮12进行通信连接，可以实现通过第一控制按钮12控制吸引器接口13的开启与闭合，同时通过控制芯片14与上位机组件24进行通信连接，便于上位机组件24获知支气管模拟组件和仿真操作组件的作业状态。
81.在一种可行的实施方式中，支气管镜仿真操作装置还包括：固定滚轮 19，可转动地连接于口部模拟组件17；测微滚轮20，可转动地连接于口部模拟组件17，且与固定滚轮19平行设置；旋转编码器21，连接于测微滚轮20的输出端和控制芯片14。
82.在该技术方案中，支气管镜仿真操作装置还可以包括固定滚轮19、测微滚轮20和旋转编码器21，在使用过程中，插入部纤维管2可以经由固定滚轮19和测微滚轮20之间的间隙穿过口部模拟组件17，在此过程中插入部纤维管2与测微滚轮20之间会产生摩擦力，该摩擦力可以带动测微滚轮20转动，而测微滚轮20再带动旋转编码器21转动，即可获知到插入部纤维管2的插入深度。
83.可以理解的是，旋转编码器21可以与控制芯片14之间具备通信关系，以便于上位机组件24获知到插入部纤维管2的插入深度。
84.在一种可行的实施方式中，支气管镜仿真操作装置还包括：第一光电传感器和第二光电传感器，第一光电传感器和第二光电传感器连接于口部模拟组件17，固定滚轮19和测微滚轮20设置在第一光电传感器和第二光电传感器之间；固定夹23，旋转编码器21通过固定夹23连接于口部模拟组件17；其中，第一光电传感器和第二光电传感器上形成有螺纹，第一光电传感器和第二光电传感器螺纹连接于口部模拟组件17。
85.在该技术方案中，支气管镜仿真操作装置还包括：第一光电传感器和第二光电传
感器，第一光电传感器和第二光电传感器间隔布置，可以通过光电参数识别插入部纤维管2的插入/拔出，能够检测插入部纤维管2的进入/回退长度。
86.在该技术方案中，支气管镜仿真操作装置还包括：固定夹23，通过固定架的设置能够使旋转编码器21固定更加可靠。
87.在一种可行的实施方式中，上位机组件24包括：计算机，连接于线缆接口7；显示器，连接于计算机；打印机，连接于计算机；投影组件，连接于计算机；云存储组件，连接于计算机。
88.在该技术方案中，上位机组件24可以包括计算机、显示器、打印机、投影组件和云存储组件，通过计算机的设置可以为支气管镜仿真操作装置提供强大的运算能力，通过显示器的设置可以显示支气管镜仿真操作装置的操作过程，便于医护人员尽快熟悉装置的操作，通过打印机的设置可以对操作过程中采集到的影像进行打印，通过投影组件的设置可以对操作过程中采集到的影像进行放大显示，通过云存储组件的设置可以对操作过程中的数据进行存储。
89.在一种可行的实施方式中，控制组件还包括：图像生成组件，图像生成组件连接于控制组件，用于基于上述控制组件生成图像信息，显示器用于显示图像信息；第二控制按钮8，设置在操作部6上，用于控制显示器的放缩比例；第三控制按钮9，设置在操作部6上，用于控制图像生成组件的焦距。
90.在该技术方案中，控制组件还可以包括图像生成组件，图像生成组件与控制组件之间建立通信连接关系，图像生成组件可以基于控制组件的控制参数来生成图像信息，图像生成组件可以通过传感器将位移、角度等机械信号转变成电信号传至控制芯片14，再传送至计算机处理，计算机系统有预置的程序，会读取数据，将数据转换成仿真图像，在显示器会同步出现支气管镜、活检钳/毛刷/穿刺针、ebus-tbna模拟图像。可以理解的是，计算机系统之上预置的程序对影像进行显示为现有技术手段。
91.在该技术方案中，控制组件还可以包括第二控制按钮8和第三控制按钮9，可以对显示的图像比例和焦距进行控制，可以理解的是第二控制按钮8和第三控制按钮9是连接于控制芯片14的。
92.在一种可行的实施方式中，插入部纤维管2为橡胶软管或塑料软管，插入部纤维管2的外径为6mm至8mm，内径为4mm至6mm，长度为300mm 至700mm；支气管模拟台3的高度为200mm至500mm。基于此可以更好地模拟支气管，更好地模拟软性支气管镜的实际操作。
93.在一种可行的实施方式中，患处模拟组件18为多个，且多个患处模拟组件18之间的空间不同，每个患处模拟组件18的空间为7mm至16mm，深度为3mm至6mm。基于此可以更好地模拟实际患处，更好地模拟软性支气管镜的实际操作。
94.实施例1
95.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于技术培训的支气管镜仿真操作装置，包括仿真手柄1、插入部纤维管2和支气管模拟台3；
96.仿真手柄1上设有手持部5，下部接口4和操作部6通过外壳15上的接口连接成一体结构；手持部5上设有活检孔道入口11；操作部6上设有第一控制按钮12、第二控制按钮8、第三控制按钮9、线缆接口7、弯曲控制按钮10和吸引器接口13；活检孔道入口11内部设有测微传感器16；外壳15内部设有控制芯片14；
97.插入部纤维管2通过下部接口4与仿真手柄1连接成一体结构；
98.支气管模拟台3为框架式结构，其上部平板下方设有口部模拟组件17，其下部平板上设有患处模拟组件18；
99.口部模拟组件17面板中间设有可供插入部纤维管2进入的通孔，通孔下方设有固定滚轮19和测微滚轮20，固定滚轮19的转轴和测微滚轮20 转轴平行设置；测微滚轮20的转轴与旋转编码器21相连接，旋转编码器 21通过固定夹23固定在口部模拟组件17上；在口部模拟组件17面板和固定滚轮19、测微滚轮20之间设有两个光电传感器22。
100.仿真手柄1上第一控制按钮12、第二控制按钮8、第三控制按钮9、弯曲控制按钮10和测微传感器16通过输入信号线束连接到控制芯片14上，控制芯片14再通过输出信号线束经线缆接口7连接到计算机上；弯曲控制按钮10上下移动时能通过2根钢丝控制插入部纤维管2末端的弯曲程度，同时弯曲控制按钮10连接有微型电阻式角度传感器；吸引器接口13的直管部分能够摆动15
°
～30
°
；在测微传感器16下方设有活检孔道。
101.插入部纤维管2为橡胶或塑料软管，外径6mm-8mm，内径4mm-6mm，总长在300mm～700mm；插入部纤维管2内部设有的活检孔道，并与测微传感器16相连接，还设有吸引孔道，并与吸引器接口13相连接；插入部纤维管2末端长度为50mm～100mm，设有铰链结构，能够在
±
100
°
范围内弯曲。
102.支气管模拟台3为金属或非金属材料框架，四周设有可拆装的不透明挡板；支气管模拟台3高度尺寸为200mm-500mm；支气管模拟台3上表面有中心孔，边缘倒角，孔径在10mm-15mm，中心孔周围有螺栓孔，连接口部模拟组件17。
103.口部模拟组件17基体为金属或塑料材料，上表面有中心孔，边缘倒角，孔径在8mm-12mm，中心孔周围有螺栓孔，连接支气管模拟台3；两个光电传感器22对称设置在口部模拟组件17中心孔下方；光电传感器22外部有螺纹，用螺母紧固在口部模拟组件17基体上；通过调节螺母位置，可以调节两个光电传感器22间距在50mm-70mm范围变动；在两个光电传感器 22轴线下方10mm-15mm处，设有固定滚轮19和测微滚轮20，是材料为橡胶或塑料的软性滚轮，滚轮直径为6mm-10mm，间距为12mm-16mm；插入部纤维管2插入口部模拟组件17中心孔后，固定滚轮19和测微滚轮 20夹紧插入部纤维管2，随着插入部纤维管2向下插入，利用摩擦力固定滚轮19和测微滚轮20绕各自中心轴线旋转，同时测微滚轮20带动旋转编码器21旋转，旋转编码器21将插入部纤维管2插入长度转换为电信号传送至控制芯片14，再由控制芯片14传送至计算机，控制芯片14上带有微型姿态陀螺仪，可以检测仿真手柄1的空间姿态。
104.患处模拟组件18为橡胶或塑料的立柱，中间设有患处模拟孔，内部设有微动开关，并通过信号线连接至计算机；患处模拟组件18共有4个-6个，患处模拟孔直径各不相同，尺寸范围在7mm-16mm，深度范围在3mm-6mm。
105.第一控制按钮12控制吸引器接口13开闭，按下第一控制按钮12后吸引器接口13打开，可将被吸引物从患处模拟孔内吸出，松开第一控制按钮 12后，吸引器接口13关闭；第二控制按钮8和第三控制按钮9分别控制计算机软件图像的放大和缩小，模拟摄像头焦距调节。
106.计算机连接有显示器、投影仪、打印机、路由器等设备。
107.工作原理
108.请参阅图1-8，使用前先连接好各处信号线，打开操作软件，观察计算机显示器图
像；
109.支气管镜使用时，左手四指握持手持部5，拇指控制弯曲控制按钮10 上下，并根据需要触按第一控制按钮12、第二控制按钮8、第三控制按钮9，左手还能控制手持部5在垂直方向上旋转，带动插入部纤维管2在支气管模拟台3内旋转；右手控制插入部纤维管2从支气管模拟台3中心孔进入口部模拟组件17中心孔，并在固定滚轮19和测微滚轮20之间通过，能感觉到有轻微阻力，表明插入部纤维管2已经被固定滚轮19和测微滚轮 20夹紧，此时观察计算机显示器，可以看到支气管模拟动画，根据模拟动画提示，缓慢插入插入部纤维管2，同时左手控制弯曲控制按钮10使插入部纤维管2产生弯曲，直至插入部纤维管2前端到达患处模拟组件18的患处模拟孔，接触到微动开关时，计算机软件可以得到插入部纤维管2到位信号，完成支气管镜插入及检查过程。
110.使用配套器材时，将给药管、灌洗管、异物钳等配套器材从活检孔道入口11，并经过测微传感器16后，相应信号被传送至控制芯片14，再传送至计算机，当插入部纤维管2到达患处模拟组件18的患处模拟孔后，可以开展摘取异物、清除呼吸道分泌物、肺泡灌洗、注射药物、高频电刀治疗、激光治疗、微波治疗、冷冻治疗等模拟操作。
111.使用吸引器功能时，先在患处模拟组件18的患处模拟孔内放置被吸引物，再将负压设备接口连接至吸引器接口13，当插入部纤维管2到达患处模拟组件18的患处模拟孔后，开启第一控制按钮12，即可将被吸引物从患处模拟孔内吸出。
112.计算机连接有显示器、投影仪、打印机、路由器等设备。操作者可以通过显示器观察操作过程；操作过程可通过投影仪在幕布上显示出来，供其他人员观看；操作过程及结果可生成报告通过打印机输出；操作过程还可以通过路由器连接网络，进行远程观看或指导。
113.采用本发明提供的支气管镜仿真操作装置及计算机软件系统，可实现的实施例：1能够检测插入部纤维管2前进或后退的长度，即模拟支气管镜进入气管的深度；2能够检测操作部的旋转角度和倾斜角度，即通过控制芯片14上的微型姿态陀螺仪，检测仿真手柄1的空间姿态；3能够检测弯曲控制按钮10的旋转角度，即通过弯曲控制按钮10连接的微型电阻式角度传感器将其旋转角度转变为电信号传送至控制芯片14，再传送至计算机；4能够检测是否有配套器材从活检孔道入口11插入及插入长度，即给药管、灌洗管、异物钳等配套器材，插入活检孔道入口11，并经过测微传感器16后，相应信号被传送至控制芯片14，再传送至计算机。
114.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
115.优点及效果：
116.与现有技术相比，本发明的有益效果是：成本低，本发明提出的仿真操作装置成本远低于真实设备系统成本，维护方便，零部件易于更换；功能多，本发明提出的仿真操作装置可以与计算机软件配合，控制支气管镜插入部在计算机模拟的三维支气管树中的位置和姿态，对支气管镜的检查、摘取异物、清除异物，灌洗的治疗、注射药物、冷冻治疗、气管插管、放置胃管等进行仿真医疗操作。
117.在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
118.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
119.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
120.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。