[发明专利]穿刺虚拟教学训练系统中回缩式力反馈方法及该系统

说明书

一种穿刺虚拟教学训练系统中回缩式力反馈方法及系统，包括：根据穿刺针刺入皮肤过程的力感变化控制仿真穿刺针穿刺时回缩式反馈输出力的变化，通过控制马达输出力矩控制仿真穿刺针的回缩式反馈输出力的变化；上述的穿刺虚拟教学训练系统中回缩式力反馈方法及穿刺虚拟教学训练系统根据穿刺针刺入皮肤过程的力感变化控制仿真穿刺针穿刺时回缩式反馈输出力的变化，以提高力反馈的真实性，并通过控制马达输出力矩控制仿真穿刺针的回缩式反馈输出力的变化，实现方式简单，设备系统结构简单，方便控制实现，且穿刺针仅具备一个自由度，在穿刺模拟过程中不受针姿的限制，且可应用在各个场景情况下。

技术领域

本发明涉及医疗教学训练系统，特别涉及一种穿刺虚拟教学训练系统中回缩式力反馈方法及该穿刺虚拟教学训练系统。

背景技术

在现实生活中，医护人员常常通过穿刺向人体注入所需的血液、药液、营养液或其他流体。医护人员学习穿刺的过程中，可以通过穿刺模拟装置，来减少医护人员学习穿刺的时间，提高医护人员的穿刺技能。

现有仿真穿刺设备结构比较复杂，设备体积较大，需要使用较大的空间来放置反馈装置，成本较高，需要使用很复杂的力反馈装置，使得教学设备的研发及生产成本很高。由于大多使用多自由度的力反馈装置，控制复杂，且控制时要考虑惯性力平衡，以及多自由度力的协同，且功能受限，很多力感无法实现。

发明内容

基于此，有必要提供一种能提高反馈真实性的穿刺虚拟教学训练系统中回缩式力反馈方法。

同时，提供一种提高反馈真实性的穿刺虚拟教学训练系统。

一种穿刺虚拟教学训练系统中回缩式力反馈方法，包括如下步骤：

根据穿刺针刺入皮肤过程的力感变化控制仿真穿刺针穿刺时回缩式反馈输出力的变化，

通过控制马达输出力矩控制仿真穿刺针的回缩式反馈输出力的变化。

在优选的实施例中，穿刺针刺入皮肤过程的力感变化根据刺入深度与受力分析经验模型用高斯曲线进行拟合：

其中x表示刺入深度，f(x)为受力大小。

在优选的实施例中，根据不同年龄人群对拟合高斯曲线的参数进行配置。

在优选的实施例中，根据年龄分为老年人、青年人、小孩对拟合高斯曲线的参数进行配置。

在优选的实施例中，所述马达通过传送带或传输线带动动力缸往返直线运动从而模拟控制仿真穿刺针的回缩式反馈输出力的变化。

在优选的实施例中，动力缸通过管道与仿真穿刺针连通，管道中装设有力传导介质，动力缸直线运动通过力传导介质传导给仿真穿刺针形成回缩式反馈力。

在优选的实施例中，所述动力缸为液压缸，所述力传导介质为液压油。