一种新冠病毒采样医疗操作用机器人及系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种新冠病毒采样医疗操作用机器人及系统。


背景技术：

2.人体腔道检查是医生诊断疾病的常用手段之一，例如对鼻腔、口腔、气管等狭窄腔道的检查和粘膜分泌物采集，但由于鼻腔、口腔、气管等狭窄腔道弯曲、空间狭小，导致存在许多检查盲区。而现有的腔道医疗操作用机器人的机械臂通常是直线型的或者弯曲自由度少，这给医生检查带来不便，也给患者增添了痛苦。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的在于提出一种新冠病毒采样医疗操作用机器人，能够具有多个直动与弯曲自由度组合。
4.本实用新型的另一个目的在于提出一种新冠病毒采样医疗操作用系统，能够降低患者的痛苦，降低医生的检查采样难度。
5.为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：
6.一种新冠病毒采样医疗操作用机器人，包括：弹性连接件；多个连接板，多个所述连接板均与所述弹性连接件连接，且沿所述弹性连接件的长度方向间隔分布；多个伸缩组件，每个所述伸缩组件的两端分别与相邻的两个所述连接板连接，所述伸缩组件包括多个环绕所述弹性连接件设置的伸缩件，多个所述伸缩件分为至少两组伸缩组，每组所述伸缩组包括设在所述弹性连接件的相对设置的两侧的两个所述伸缩件；驱动组件，所述驱动组件能够驱动所述伸缩件伸缩；柔性取样组件，所述柔性取样组件穿设在多个所述连接板和多个所述伸缩组件中，所述柔性取样组件用于采集人体呼吸道分泌物。
7.进一步地，所述伸缩件包括柔性气囊，所述驱动组件包括充放气结构。
8.进一步地，所述充放气结构包括多个气管，多个所述气管均沿所述弹性连接件的长度方向延伸设置，每个所述气管与一个或多个所述柔性气囊连通。
9.进一步地，所述弹性连接件包括多个依次套接的弹性管，每个所述弹性管的一端与一个所述连接板连接。
10.进一步地，所述弹性管的端部设有连接凸起，所述连接板上开设有与所述连接凸起配合的连接槽。
11.进一步地，所述伸缩组为两组，一组所述伸缩组的两个所述伸缩件沿x轴方向分布，另一组所述伸缩组的两个所述伸缩件沿y轴方向分布，所述弹性连接件的长度方向沿z轴方向延伸设置。
12.进一步地，所述伸缩件的横截面为扇形，以使所述伸缩组件的外周面形成为圆周面；所述连接板的外周面为圆周面。
13.进一步地，所述柔性取样组件包括柔性取样管和视觉感知结构，所述柔性取样管
和所述视觉感知结构均伸出所述弹性连接件的端部，所述柔性取样管用于采集所述弹性连接件端部的所述人体呼吸道分泌物，所述视觉感知结构用于获取人体组织的图像信息以引导所述驱动组件驱动多个所述伸缩组件在腔道内移动。
14.进一步地，所述新冠病毒采样医疗操作用机器人还包括柔性保护膜，所述柔性保护膜包裹于多个所述连接板和多个所述伸缩组件的外周面。
15.一种新冠病毒采样医疗操作用系统，包括：前文所述的新冠病毒采样医疗操作用机器人，所述新冠病毒采样医疗操作用机器人设置于负压手术室内；智能终端，所述智能终端设在所述负压手术室外，所述智能终端与所述新冠病毒采样医疗操作用机器人通信连接，所述智能终端被配置为能控制驱动组件驱动多个所述伸缩件的伸缩以及接收所述新冠病毒采样医疗操作用机器人采集的信息，所述智能终端还能获取所述负压手术室内的实时图像信息。
16.本实用新型的一个有益效果为：根据本实用新型的新冠病毒采样医疗操作用机器人，由于能够自由地在人体的异形呼吸腔道内弯曲、移动，并实现人体呼吸道分泌物取样，从而减轻了患者的检查痛苦，降低了医生的检查难度。
17.本实用新型的另一个有益效果为：由于具有前文所述的新冠病毒采样医疗操作用机器人，可通过智能终端实现智能控制新冠病毒采样医疗操作用机器人，使新冠病毒采样医疗操作用机器人的多个伸缩组件能够较好地适应人体的狭窄异形通道，并在腔道内自由弯曲和伸缩，减少患者的痛苦，降低医生的检查操作难度。
18.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.图1是本实用新型具体实施方式提供的新冠病毒采样医疗操作用机器人的结构示意图；
20.图2是本实用新型具体实施方式提供的新冠病毒采样医疗操作用机器人的局部结构分解示意图；
21.图3是本实用新型具体实施方式提供的连接板和伸缩组件的分解结构示意图；
22.图4是本实用新型具体实施方式提供的弹性连接件的局部结构示意图；
23.图5是本实用新型具体实施方式提供的新冠病毒采样医疗操作用系统的使用示意图。
24.附图标记
25.1、弹性连接件；11、弹性管；12、连接凸起；
26.2、连接板；21、连接槽；22、第一连通孔；23、第二连通孔；
27.3、伸缩组件；31、伸缩件；4、气管；
28.5、柔性取样组件；51、柔性取样管；52、视觉感知结构；6、外壳；
29.100、新冠病毒采样医疗操作用机器人；110、显示机构；120、移动机构；130、升降机构。
具体实施方式
30.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
31.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
34.下面参考图1-图5描述本实用新型实施例的新冠病毒采样医疗操作用机器人的具体结构。
35.如图1-图5所示，图1公开了一种新冠病毒采样医疗操作用机器人，其包括弹性连接件1、多个连接板2、多个伸缩组件3、驱动组件和柔性取样组件5。多个连接板2均与弹性连接件1连接，且沿弹性连接件1的长度方向间隔分布。每个伸缩组件3的两端分别与相邻的两个连接板2连接，伸缩组件3包括多个环绕弹性连接件1设置的伸缩件31，多个伸缩件31分为至少两组伸缩组，每组伸缩组包括设在弹性连接件1的相对设置的两侧的两个伸缩件31。驱动组件能够驱动伸缩件31伸缩。柔性取样组件5穿设在多个连接板2和多个伸缩组件3中，柔性取样组件5用于采集人体呼吸道分泌物。
36.可以理解的是，当驱动组件驱动一个伸缩件31伸长时，该伸缩件31将带动弹性连接件1伸长，并带动与其连接的一个连接板2在弹性连接件1的长度方向上移动，同时，与该伸缩件31相邻的、属于同一伸缩组件3的其他伸缩件31由于仍然保持在原始长度，且其他伸缩件31也均与连接板2连接，从而使该伸缩件31所在的伸缩组件3出现弯曲，此外，当驱动组件同时驱动一个伸缩组件3内的所有伸缩件31伸长或缩短时，能够使伸缩组件3在弹性连接件1的长度方向上伸长或缩短，即实现了与伸缩组件3连接的连接板2在弹性连接件1的长度方向上的位移。由此，通过驱动组件驱动伸缩组件3中的不同伸缩件31伸长或缩短，能够实现多个伸缩组件3的伸缩与弯曲，多个伸缩组件3在驱动组件的作用下作出不同的姿态变化，使多个伸缩组件3能够具有多个直动与弯曲的自由度组合，从而有效实现了机器人的形
态的多样控制，进而使机器人能够在人体中的不规则异形、宽窄不一的腔道中伸进、退出以及自由弯曲，并到达人体内的取样处。由于柔性取样组件5具有柔性，使其能够在多个伸缩组件3的带动下产生同样的弯曲和位移，并最终能到达取样处，从而使机器人能够完成人体腔道内的组织取样，例如粘膜、粘膜分泌物等，以获取人体呼吸道分泌物的样本，从而便于对样本进行新冠病毒检测，使人体呼吸道分泌物取样对患者产生的痛苦显著减轻，并大大降低了医生的检查操作难度。
37.根据本实施例的新冠病毒采样医疗操作用机器人，由于能够自由地在人体的异形呼吸腔道内弯曲、移动，并实现对人体内部组织的取样，从而减轻了患者的检查痛苦，降低了医生的检查难度。
38.示例性地，本实施例的新冠病毒采样医疗操作用机器人，尤其适用于鼻腔、口腔、气管4等狭窄腔道的检查以及采集鼻腔、口腔、呼吸道气管4等处的粘膜分泌物，从而便于实现新冠病毒样品采集及测试。
39.在一些实施例中，伸缩件31包括柔性气囊，驱动组件包括充放气结构。
40.可以理解的是，柔性气囊的伸缩的实现较为简单便捷，且柔性气囊在伸缩过程中，其径向尺寸出现的变化极小，从而使伸缩件31在伸缩过程中不会与异形呼吸腔道出现干涉，明确防止了伸缩件31在伸缩过程中卡在人体腔道的医疗事故问题。同时，充放气结构也有利于延伸在所有伸缩组件3中，以便于实现驱动位于人体伸出的伸缩件31的伸缩。
41.在一些实施例中，如图1所示，充放气结构包括多个气管4，多个气管4均沿弹性连接件1的长度方向延伸设置，每个气管4与一个或多个柔性气囊连通。
42.可以理解的是，多个气管4能够对所有柔性气囊分别实现充放气功能，从而实现了驱动组件对每个伸缩件31的单独伸缩控制，有利于提高伸缩组件3的伸缩准确性，从而提高整个机器人的弯曲精度，从而使机器人能够在复杂的人体异形呼吸腔道内移动，降低了机器人移动过程与人体组织出现的碰撞现象，进一步减轻了患者的检查痛苦。
43.在一些实施例中，如图4所示，弹性连接件1包括多个依次套接的弹性管11，每个弹性管11的一端与一个连接板2连接。
44.可以理解的是，由于每个连接板2仅与一个弹性管11连接，当连接板2在伸缩件31的作用下沿弹性连接件1的长度方向出现位移时，将会带动与其连接的弹性管11相对其他弹性管11出现轴向位移，从而仅实现了单个伸缩组件3的弯曲和伸缩，有效防止伸缩组件3在弯曲和伸缩过程中与其他伸缩组件3出现干涉现象。
45.例如，当机器人位于较为狭窄的腔道空间内时，驱动组件能够驱动位于最末端的伸缩组件3弯曲并位移，进而驱动下一个伸缩组件3弯曲和位移，从而便于机器人经过狭窄腔道空间，同时，当机器人位于较为宽阔的腔道空间内时，驱动组件能够驱动接近驱动组件的伸缩组件3弯曲，从而带动其他弯曲组件在腔道空间内摆动，显著提高了机器人的灵活性，并有利于柔性取样组件5采集腔道内的人体呼吸道分泌物。此外，由于每个弹性管11仅与一个连接板2连接，在机器人的实际操作过程中，也能够通过驱动弹性管11在轴向方向移动，以实现整个伸缩组件3的伸缩，从而提高机器人的操作便捷性。
46.当然，在本实施例中，多个依次套接的弹性管11在其轴向方向上的伸缩量较小，在本实用新型的其他实施例中，弹性连接件1也可以形成为既能够实现弯曲、也能够分段在轴向方向上伸缩的弹性结构，也能使驱动组件实现单个伸缩组件3的弯曲和伸缩，由此，弹性
连接件1的实际结构可以根据实际需求进行确定，无需进行具体限定。
47.在一些实施例中，如图2-图4所示，弹性管11的端部设有连接凸起12，连接板2上开设有与连接凸起12配合的连接槽21。
48.可以理解的是，连接凸起12和连接槽21的设置能够较好地实现弹性管11与连接板2的稳固连接，从而使伸缩组件3在伸缩、弯曲时能够通过连接板2的运动而带动弹性管11同时完成伸缩或弯曲的姿态变化，从而确保了机器人形态变更的可靠性，提高了机器人的变化灵活性。
49.在一些具体的实施例中，如图2所示，连接板2上开设有第一连通孔22和第二连通孔23，第一连通孔22与气管4配合，第二连通孔23与柔性取样组件5配合。此外，如图3所示，根据各个连接板2在弹性连接件1的轴向方向上的具体分布位置，连接板2上开设的第一连通孔22的数量也有所不同，具体地，第一连通孔22的数量在接近柔性取样组件5的方向上逐渐减少，能够实现每个伸缩组件3通过单独的驱动组件实现伸缩控制，从而能够较好地提高机器人的弯曲和运动精度。
50.在一些实施例中，伸缩组为两组，一组伸缩组的两个伸缩件31沿x轴方向分布，另一组伸缩组的两个伸缩件31沿y轴方向分布，弹性连接件1的长度方向沿z轴方向延伸设置。
51.可以理解的是，沿x轴方向分布的两个伸缩件31中的一个伸长，另一个缩短时，则伸缩组将朝向缩短的伸缩件31的方向弯曲，从而使伸缩组件3沿x轴方弯曲，同理，通过驱动沿y轴方向分布的两个伸缩件31的伸缩，也能实现伸缩组件3在y轴方向上的弯曲。此外，通过同时调整两个伸缩组的两个伸缩件31的伸缩，即可实现伸缩组件3在x轴方向和y轴方向之间的夹角方向处弯曲，根据不同的伸缩长度即可实现伸缩组件3的万向弯曲运动，如同时使四个伸缩件31伸缩相同的位移量，即可实现伸缩组件3在z轴方向上的位移。由此，伸缩组件3包括四个伸缩件31已能较好地实现机器人的弯曲，使机器人能够适应于人体异形呼吸腔道，从而在保证机器人的弯曲可靠性的前提下，降低了机器人的控制难度、生产成本。当然，在本实用新型的其他实施例中，为了进一步提高机器人的弯曲精度，也可以伸缩组件3也可以包括多组伸缩组，伸缩组的分布方向越多，则调整机器人的弯曲方向时能够更为精准，伸缩组的具体数量可以根据实际需求进行确定，无需进行具体限定。
52.在一些实施例中，如图1-图4所示，伸缩件31的横截面为扇形，以使伸缩组件3的外周面形成为圆周面；连接板2的外周面为圆周面。
53.可以理解的是，伸缩组件3的外周面和连接板2的外周面均形成为圆周面能够降低机器人与人体腔道之间出现的干涉碰撞现象，从而进一步减轻患者的检查痛苦。伸缩件31的横截面设置为扇形能够便于与弹性连接件1的连接以及形成具有圆形外周面的伸缩组件3，也便于减少伸缩件31的组装难度。当然，在本实用新型的其他实施例中，连接板2和伸缩组件3的外周面也可以设置椭圆这一弧形结构，无需进行具体限定。
54.在一些实施例中，柔性取样组件5包括柔性取样管51和视觉感知结构52，柔性取样管51和视觉感知结构52均伸出弹性连接件1的端部，柔性取样管51用于采集弹性连接件1端部的人体呼吸道分泌物，视觉感知结构52用于获取人体组织的图像信息以引导驱动组件驱动多个伸缩组件3在腔道内移动。
55.可以理解的是，视觉感知结构52能够便于获取人体组织的图像信息，以使医生便于根据图像信息使用柔性取样管51完成取样操作，同时也能使医生根据图像信息获取人体
组织的健康情况，此外，视觉感知结构52还能实现视觉导航功能，能便于医生对机器人的运动进行操作控制，有利于降低机器人与人体组织之间的干涉。
56.示例性地，在本实施例中，视觉感知结构52包括柔性内窥镜，柔性内窥镜靠近视觉感知结构52的前端设置，当然，在本实用新型的其他实施例中，视觉感知结构52还可以是其他类型，只要能实现获取人体组织的图像信息功能即可，无需进行具体限定。
57.在一些实施例中，如图1所示，新冠病毒采样医疗操作用机器人还包括外壳6，外壳6设在多个伸缩组件3的远离柔性取样组件5的一端，外壳6能够覆盖驱动组件、弹性连接件1等结构，从而有利于将机器人固定于医疗器械上完成取样操作。
58.在一些实施例中，新冠病毒采样医疗操作用机器人还包括柔性保护膜(未图示)，柔性保护膜包裹于多个连接板2和多个伸缩组件3的外周面。
59.可以理解的是，柔性保护膜具有光滑的表面，能够显著降低伸缩组件3和连接板2在人体腔道内运动时与人体之间的摩擦，不仅能够减轻患者的不适感，还能提高多个伸缩组件3的位移和弯曲顺畅程度。此外，柔性保护膜还能防止人体内部环境介质进入伸缩组件3内，以防止介质干涉伸缩组件3的运动或破坏伸缩组件3，从而确保了机器人的使用安全性。
60.在一些实施例中，新冠病毒采样医疗操作用机器人还包括力感知机构，力感知机构设置于多个连接板2的外周面上，从而便于获取多个伸缩组件3在运动过程中与人体组织之间的交互力，进而实现在异形呼吸腔道内的安全交互功能，防止机器人对人体组织用力过大，造成患者不舒服甚至伤害。
61.如图5所示，本实用新型还公开了一种新冠病毒采样医疗操作用系统，包括前文所述的新冠病毒采样医疗操作用机器人100和智能终端。新冠病毒采样医疗操作用机器人100设置于负压手术室内。智能终端设在负压手术室外，智能终端与新冠病毒采样医疗操作用机器人100通信连接，智能终端被配置为能控制驱动组件驱动多个伸缩件31的伸缩以及接收新冠病毒采样医疗操作用机器人100采集的信息，智能终端还能获取负压手术室内的实时图像信息。
62.根据本实用新型实施例的新冠病毒采样医疗操作用系统，由于具有前文所述的新冠病毒采样医疗操作用机器人100，可通过智能终端实现智能控制新冠病毒采样医疗操作用机器人100，使新冠病毒采样医疗操作用机器人100的多个伸缩组件3能够较好地适应人体的狭窄异形通道，并在腔道内自由弯曲和伸缩，减少患者的痛苦，降低医生的检查操作难度。此外，将智能终端和新冠病毒采样医疗操作用机器人100分别设置于负压手术室内外，在保证医生可靠操作新冠病毒采样医疗操作用机器人100以及观察患者状态的前提下，能够便于更好地对患者进行检查取样操作。
63.具体地，智能终端能根据力感知机构反馈的信息控制驱动组件工作，以控制多个伸缩组件3的伸缩和弯曲：力感知机构采集多个伸缩组件3、连接板2与人体组织的交互力后，智能终端通过预设算法判断交互力是否处于安全设定范围，如果交互力超出安全设定范围，则智能终端自动控制驱动组件的工作状态，驱动伸缩组件3沿接触力的垂直方向后退，使得伸缩组件3与人体组织接触的部位朝减小接触力的方向运动，确保新冠病毒采样医疗操作用机器人100与人体组织安全交互。
64.在一些具体的实施例中，如图5所示，狭窄腔道医疗操作系统还包括显示机构110、
移动机构120和升降机构130，升降机构130设置于移动机构120上，新冠病毒采样医疗操作用机器人100安装于升降机构130上，升降机构130能升降以调整新冠病毒采样医疗操作用机器人100的高度，以适应不同患者的高度；移动机构120的底部设有滚轮，方便移动；显示机构110用以显示视觉感知结构52获取的人体组织图像，实现医患双方都可同时观察检查过程，便于双方进行有效沟通。
65.实施例：
66.下面参考图1-图5描述本实用新型一个具体实施例的新冠病毒采样医疗操作用系统。
67.本实施例的新冠病毒采样医疗操作用系统包括新冠病毒采样医疗操作用机器人和智能终端。新冠病毒采样医疗操作用机器人设置于负压手术室内。智能终端设在负压手术室外，智能终端与新冠病毒采样医疗操作用机器人通信连接，智能终端被配置为能控制驱动组件驱动多个伸缩件31的伸缩以及接收新冠病毒采样医疗操作用机器人采集的信息，智能终端还能获取负压手术室内的实时图像信息。
68.新冠病毒采样医疗操作用机器人包括弹性连接件1、多个连接板2、多个伸缩组件3、驱动组件、柔性取样组件5和外壳6。
69.弹性连接件1包括多个依次套接的弹性管11，每个弹性管11的一端与一个连接板2连接。弹性管11的端部设有连接凸起12。
70.多个连接板2均与弹性连接件1连接，且沿弹性连接件1的长度方向间隔分布。连接板2上开设有与连接凸起12配合的连接槽21。连接板2的外周面为圆周面。
71.每个伸缩组件3的两端分别与相邻的两个连接板2连接，伸缩组件3包括多个环绕弹性连接件1设置的伸缩件31，多个伸缩件31分为两组伸缩组，一组伸缩组的两个伸缩件31沿x轴方向分布，另一组伸缩组的两个伸缩件31沿y轴方向分布，弹性连接件1的长度方向沿z轴方向延伸设置。伸缩件31的横截面为扇形，以使伸缩组件3的外周面形成为圆周面。
72.驱动组件能够驱动伸缩件31伸缩，驱动组件包括充放气结构，充放气结构包括多个气管4，多个气管4均沿弹性连接件1的长度方向延伸设置，每个气管4与一个或多个柔性气囊连通。
73.柔性取样组件5穿设在多个连接板2和多个伸缩组件3中，柔性取样组件5用于采集人体呼吸道分泌物。柔性取样组件5包括柔性取样管51和视觉感知结构52，柔性取样管51和视觉感知结构52均伸出弹性连接件1的端部，柔性取样管51用于采集弹性连接件1端部的人体呼吸道分泌物，视觉感知结构52用于获取人体组织的图像信息以引导驱动组件驱动多个伸缩组件3在腔道内移动。
74.外壳6设在多个伸缩组件3的远离柔性取样组件5的一端，外壳6覆盖驱动组件、弹性连接件1等结构。
75.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。
76.以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实
用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。