[发明专利]一种高精度采血装置、机器人及方法

说明书

本公开提供了一种高精度采血装置，包括静脉穿刺装置(33)、红外成像装置(34)及上位机。所述红外成像装置(34)中包括有红外相机(342)、超声波探头(341)及2D轮廓测量单元(343)，本公开合理地使用红外相机(342)分析最佳采血点，然后利用2D轮廓测量单元(343)获得采血点附近皮肤的角度信息，最后利用超声波探头(341)获得采血深度。本公开还提供了一种包含以上高精度采血装置的采血机器人及方法。本公开通过多个测量设备的配合，达到了采血点定位精度高的技术效果。

技术领域

本公开涉及血液取样装置领域，尤其涉及一种小型采血机器人及其控制方法。

背景技术

目前国内医疗环境的许多应用场景都实现了自动化，但采血环节还普遍采用人工采血的方法。护士采用现有人工静脉采血的方式采血时，存在工作量大、工序复杂、血管不好找等问题，不仅给她们的工作带来诸多不便，还增加了患者的痛苦。在采血这个过程中，医护人员与患者之间避免不了接触与暴露，存在病菌感染的风险，带来了医护职业安全隐患的问题。目前美国VascuLogic公司开发了静脉采血机器人，该机器人装有超声波彩色多普勒成像和红外成像，能够自动确定采血针的插入位置。北京迈纳士手术机器人技术股份有限公司和上海迈鹊医用机器人技术有限公司联合开发的智能医用采血机器人，其以红外线相机照射手肘内侧，自动分析所拍摄的影像，检查血管构造，找出最适合抽血的血管。然而目前的成像技术仍然存在着精度较低的技术问题。单一的红外成像技术未能获得照片的景深，无法准确获得血管的位置信息，从而致使采血成功率低于85％。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种采血机器人，以达到对血管精确定位的目的。本公开的目的通过以下方案实现：

一种高精度采血装置，包括静脉穿刺装置、红外成像装置及上位机，所述红外成像装置包括红外相机、2D轮廓测量单元及超声波探头；红外相机采集血管红外图像，并发送至上位机，上位机提取图像中的血管轮廓，通过对血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和血管中心线到血管两侧轮廓的距离，所述距离为血管半径；选择血管中心线上血管半径最大处作为最优采血穿刺点，得到最佳采血点位置信息，所述最佳采血点位置信息包括最优采血穿刺点在图像X、Y方向的坐标位置；根据采血穿刺方向，以最优采血穿刺点所在血管中心线上沿采血穿刺方向选取一定点拟合血管中心线曲线方程，求导得到血管中心线在所述最优采血穿刺点处的切线斜率，所述切线斜率即为最佳采血点静脉血管角度信息；2D轮廓测量单元扫描最佳采血点的血管皮肤区域形貌高度信息，并发送至上位机，上位机拟合血管处皮肤轮廓曲线方程，曲线方程按照二次多项式的最小二乘法拟合得到；根据拟合血管处皮肤轮廓曲线方程在穿刺位置求导得到穿刺点处切线斜率和角度，穿刺点处的切线斜率和角度为最佳采血点附近皮肤的角度信息；超声探头采集最佳采血点皮下血管深度图像，并发送至上位机，上位机提取图像中的血管上、下壁轮廓线的深度，选择血管壁上下轮廓线中间位置，即血管腔中心线位置为最佳采血点静脉血管的深度信息；上位机根据分析获得的最佳采血点位置信息、最佳采血点静脉血管角度信息、最佳采血点附近皮肤的角度信息、最佳采血点静脉血管的深度信息控制静脉穿刺装置执行采血。

进一步地，还包括X轴直线运动单元、旋转台及Z轴直线运动单元；所述旋转台与所述X轴直线运动单元的移动部固定连接，所述Z轴直线运动单元与所述旋转台的移动部固定连接，所述静脉穿刺装置与所述Z轴直线运动单元的移动部固定连接，红外成像装置与所述旋转台固定连接。

进一步地，所述静脉穿刺装置还包括摆动装置、进给装置及采血针；所述摆动装置与所述Z轴直线运动单元的移动部固定连接，所述摆动装置的摆臂与所述进给装置固定连接，所述进给装置提供所述采血针的进给动力。

进一步地，所述摆动装置包括刺穿装置固定架、摆臂、第一减速电机、蜗轮、蜗杆；所述刺穿装置固定架与所述Z轴直线运动单元的移动部固定连接，所述摆臂的转动部与所述刺穿装置固定架的一端通过所述蜗轮转动连接，所述第一减速电机与所述刺穿装置固定架固定连接，所述第一减速电机的转动轴连接所述蜗杆；所述蜗杆与所述蜗轮转动连接，所述蜗轮蜗杆具有自锁功能。