本發(fā)明屬于醫(yī)療器械，具體涉及一種緊湊型氣管插管機(jī)器人及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、氣道管理一直是麻醉管理的核心技術(shù)問(wèn)題。在術(shù)前準(zhǔn)備工作中，經(jīng)醫(yī)師專業(yè)麻醉后的患者會(huì)暫時(shí)失去自主呼吸能力，為患者建立安全氣道直接關(guān)系到手術(shù)的安全性和患者預(yù)后的質(zhì)量。氣管插管術(shù)是臨床場(chǎng)景中最常用的一項(xiàng)技術(shù)，其核心步驟是將氣管導(dǎo)管經(jīng)會(huì)厭、聲門等人體解剖結(jié)構(gòu)，最終到達(dá)氣管內(nèi)的合適位置。然而實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的氣管插管并不容易，針對(duì)不同病患?xì)獾郎斫Y(jié)構(gòu)的差異性和復(fù)雜性，對(duì)實(shí)施氣管插管醫(yī)生的熟練度具有較高要求，而先進(jìn)的智能氣道管理工具能夠輔助醫(yī)生完成插管，降低操作難度，提高一次插管成功率，保證患者圍術(shù)期安全。

2、事實(shí)上，由于優(yōu)質(zhì)的麻醉醫(yī)師的學(xué)習(xí)年限較長(zhǎng)，培養(yǎng)條件和環(huán)境較為苛刻，如今我國(guó)氣管插管醫(yī)師長(zhǎng)期處于匱乏的發(fā)展階段。想要盡快地解決此問(wèn)題，僅僅從麻醉醫(yī)師的培養(yǎng)上入手顯然是不足以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，因此，作為能夠在一定程度上替代優(yōu)質(zhì)麻醉醫(yī)師進(jìn)行氣管插管術(shù)的氣管插管機(jī)器人的設(shè)計(jì)和研發(fā)就顯得尤為重要，它能夠使得氣管插管的操作更流程化和簡(jiǎn)便化，氣管插管的效率顯著提升，醫(yī)生的學(xué)習(xí)成本和培養(yǎng)年限相應(yīng)降低。

3、氣管插管機(jī)器人需要實(shí)現(xiàn)的功能如下：1.柔性段前進(jìn)后退功能，用以模擬醫(yī)生使用非慣用手遞送柔性段的操作過(guò)程；2.柔性段末端彎曲，改變末端軸向方向的功能，用以模擬醫(yī)生慣用手撥動(dòng)軟鏡彎曲控制桿的操作過(guò)程；3.壓舌板的張開(kāi)閉合功能，用以模擬醫(yī)生使用喉鏡撥開(kāi)口腔和壓住舌頭的操作過(guò)程?，F(xiàn)有氣管插管機(jī)器人通常采用六軸機(jī)械臂直接夾持喉鏡進(jìn)行氣管插管，或采用在直線滑軌上搭載軟鏡進(jìn)行氣管插管插入。前者由于采用機(jī)械臂帶動(dòng)喉鏡運(yùn)動(dòng)，所占物理空間大，容易對(duì)患者造成損傷，且僅能打開(kāi)患者咽喉空間，插管動(dòng)作仍需醫(yī)師完成。后者能夠?qū)崿F(xiàn)較精準(zhǔn)的直線推進(jìn)，同時(shí)具備驅(qū)動(dòng)軟鏡整體旋轉(zhuǎn)和末端彎曲的機(jī)構(gòu)，但軟鏡安裝空間與行程的連續(xù)布置，使機(jī)構(gòu)沿推進(jìn)方向所占物理空間也較大，應(yīng)用場(chǎng)景受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的沿推進(jìn)方向所占物理空間較大的缺陷，提供了一種繩驅(qū)雙直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得壓舌板、柔性段分離直線驅(qū)動(dòng)，大大降低占用空間的緊湊型氣管插管機(jī)器人及其使用方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

3、作為第一個(gè)方面，一種緊湊型氣管插管機(jī)器人，包括支撐底盤(pán)、通過(guò)連接桿組件轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述支撐底盤(pán)上的支撐座、滑動(dòng)設(shè)置在所述支撐座上的雙層并聯(lián)輸送機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述雙層并聯(lián)輸送機(jī)構(gòu)前端的壓舌板機(jī)構(gòu)、安裝在所述雙層并聯(lián)輸送機(jī)構(gòu)上的柔性段機(jī)構(gòu)以及通過(guò)魯爾接頭安裝在所述柔性段機(jī)構(gòu)上的氣管；

4、所述雙層并聯(lián)輸送機(jī)構(gòu)包括：

5、下層直線輸送組件，設(shè)置在所述支撐座上的；

6、上層直線輸送組件，與所述下層直線輸送組件的輸出端連接；

7、所述上層直線輸送組件和下層直線輸送組件的輸送方向均與插管插入方向一致，且相互獨(dú)立；所述壓舌板機(jī)構(gòu)安裝在所述下層直線輸送組件的前端，所述柔性段機(jī)構(gòu)安裝在所述上層直線輸送組件上，所述壓舌板機(jī)構(gòu)與所述柔性段機(jī)構(gòu)分離直線驅(qū)動(dòng)。

8、進(jìn)一步地，所述下層直線輸送組件包括：

9、沿插管插入方向設(shè)置在所述支撐座上的一級(jí)直線模組；

10、一級(jí)輸送架，與所述一級(jí)直線模組的輸出端固定設(shè)置，啟動(dòng)所述一級(jí)直線模組帶動(dòng)所述一級(jí)輸送架與所述支撐座沿插管插入方向往復(fù)滑動(dòng)。

11、進(jìn)一步地，所述壓舌板機(jī)構(gòu)包括：

12、開(kāi)閉活動(dòng)架，通過(guò)滑動(dòng)組件滑動(dòng)設(shè)置在所述一級(jí)輸送架上；

13、開(kāi)閉固定架，固定安裝在所述一級(jí)輸送架前端；

14、相互配合且均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在開(kāi)閉固定架上的上壓舌板和下壓舌板，所述上壓舌板通過(guò)第一連桿與所述開(kāi)閉活動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述下壓舌板通過(guò)第二連桿與所述開(kāi)閉活動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

15、壓舌驅(qū)動(dòng)組件，安裝在所述一級(jí)輸送架上，用于帶動(dòng)所述開(kāi)閉活動(dòng)架相對(duì)于一級(jí)輸送架沿插管插入方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

16、進(jìn)一步地，所述壓舌驅(qū)動(dòng)組件包括：

17、壓舌驅(qū)動(dòng)電機(jī)，安裝在所述一級(jí)輸送架上；

18、壓舌驅(qū)動(dòng)齒輪，與所述壓舌驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸同軸設(shè)置；

19、壓舌驅(qū)動(dòng)齒條，安裝在所述開(kāi)閉活動(dòng)架的側(cè)板上，且與所述壓舌驅(qū)動(dòng)齒輪配合；

20、當(dāng)所述壓舌驅(qū)動(dòng)齒輪位于所述壓舌驅(qū)動(dòng)齒條的前端時(shí)，所述上壓舌板與所述下壓舌板處于閉合狀態(tài)；當(dāng)所述當(dāng)所述壓舌驅(qū)動(dòng)齒輪位于所述壓舌驅(qū)動(dòng)齒條的后端時(shí)，所述上壓舌板與所述下壓舌板處于張開(kāi)狀態(tài)。

21、進(jìn)一步地，所述上層直線輸送組件包括：

22、二級(jí)直線模組，安裝在所述下層直線輸送組件上；

23、二級(jí)輸送板，與所述二級(jí)直線模組的輸出端通過(guò)連接件固定連接；啟動(dòng)所述二級(jí)直線模組帶動(dòng)所述二級(jí)輸送板沿插管插入方向往復(fù)滑動(dòng)。

24、進(jìn)一步地，所述柔性段機(jī)構(gòu)包括：

25、柔性安裝架，固定安裝在所述二級(jí)輸送板上；

26、柔性管組件，所述柔性管組件的首端固定安裝在柔性安裝架上，末端伸入至所述壓舌板機(jī)構(gòu)的中間；所述氣管套設(shè)在所述柔性管組件的外側(cè)；

27、兩驅(qū)動(dòng)安裝板，對(duì)稱設(shè)置在所述二級(jí)輸送板上，且分別設(shè)置在所述柔性管組件的兩側(cè)；

28、四組柔性可控驅(qū)動(dòng)單元，兩兩設(shè)置在兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)安裝板上，分別對(duì)應(yīng)控制所述柔性管組件末端的上、下、左、右彎曲方向。

29、進(jìn)一步地，所述柔性管組件包括固定設(shè)置在所述柔性安裝架上的不可控柔性部、通過(guò)套環(huán)與所述不可控柔性部固定連接的可控柔性部及設(shè)置在所述不可控柔性部、可控柔性部中間的中空通道。

30、進(jìn)一步地，所述柔性可控驅(qū)動(dòng)單元包括安裝在所述驅(qū)動(dòng)安裝板上的方向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、與所述方向驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)組件傳動(dòng)設(shè)置的繞線滾輪、安裝在所述驅(qū)動(dòng)安裝板上的至少一個(gè)繞線滑輪、安裝在所述二級(jí)輸送板上的至少一個(gè)導(dǎo)向輪以及彈性鋼絲牽引繩；

31、所述彈性鋼絲牽引繩一端固定在所述繞線滾輪上，另一端依次繞過(guò)所述繞線滑輪、導(dǎo)向輪，穿過(guò)所述中空通道固定在所述可控柔性部上；

32、四組所述柔性可控驅(qū)動(dòng)單元對(duì)應(yīng)的四根彈性鋼絲牽引繩的末端分別固定在所述可控柔性部的上、下、左、右對(duì)應(yīng)的末端內(nèi)壁上。

33、進(jìn)一步地，所述支撐底盤(pán)包括底板、安裝在所述底板下端面的至少三個(gè)移動(dòng)輪、安裝在所述底板上端面的落地支撐柱；所述連接桿組件的一端與所述落地支撐柱轉(zhuǎn)動(dòng)安裝。

34、作為第二個(gè)方面，根據(jù)上述所述的一種緊湊型氣管插管機(jī)器人的使用方法，包括以下步驟：

35、s1：支撐底盤(pán)和支撐座位置、位姿確定，即醫(yī)師推動(dòng)支撐底盤(pán)設(shè)置在病床一側(cè)，調(diào)節(jié)連接桿組件使得支撐座移動(dòng)至適當(dāng)?shù)奈恢煤妥藨B(tài)，壓舌板機(jī)構(gòu)正對(duì)人體口腔，與人體口腔的距離設(shè)置在設(shè)定距離區(qū)間內(nèi)；

36、s2：狀態(tài)初始化設(shè)置，即將壓舌板機(jī)構(gòu)處于閉合狀態(tài)、下層直線輸送組件位于支撐座的后端、上層直線輸送組件位于下層直線輸送組件的后端、柔性段機(jī)構(gòu)的末端處于水平狀態(tài)；

37、s3：基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)定，所述基礎(chǔ)參數(shù)包括所述壓舌板機(jī)構(gòu)的最大插入深度a、最大張開(kāi)角度b、下層直線輸送組件的輸送區(qū)間δ、上層直線輸送組件的輸送區(qū)間β；

38、s3：口腔打開(kāi)以及會(huì)厭、舌頭提拉壓定，即醫(yī)師通過(guò)遙控控制下層直線輸送組件帶動(dòng)壓舌板機(jī)構(gòu)向前直線運(yùn)動(dòng)，控制壓舌板機(jī)構(gòu)做張開(kāi)動(dòng)作并保持持續(xù)張開(kāi)狀態(tài)；

39、s4：柔性段機(jī)構(gòu)的插入和彎曲控制，即醫(yī)師通過(guò)遙控控制四組柔性可控驅(qū)動(dòng)單元啟停，調(diào)整柔性段機(jī)構(gòu)插入方向，控制上層直線輸送組件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)插入動(dòng)作；

40、s5:氣管與柔性段機(jī)構(gòu)脫離，完成氣管插管；

41、s6：完成插管動(dòng)作后，復(fù)位操作。

42、本發(fā)明的一種緊湊型氣管插管機(jī)器人及其使用方法的有益效果是：

43、本發(fā)明摒棄傳統(tǒng)的喉鏡、軟鏡的獨(dú)立使用，通過(guò)設(shè)置與插管插入方向平行的雙層并聯(lián)輸送機(jī)構(gòu)巧妙的將喉鏡、軟鏡的功能模塊進(jìn)行集成，在下層直線輸送組件的前端設(shè)置壓舌板機(jī)構(gòu)，在上層直線輸送組件上安裝柔性段機(jī)構(gòu)，壓舌板機(jī)構(gòu)和柔性段機(jī)構(gòu)分別配置在相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的兩層直線輸送組件上，來(lái)實(shí)現(xiàn)壓舌板機(jī)構(gòu)和柔性段機(jī)構(gòu)的分離直線驅(qū)動(dòng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用六軸機(jī)械臂直接夾持喉鏡或采用直線滑軌上搭載軟鏡進(jìn)行氣管插管帶來(lái)的占用物理空間大、易對(duì)患者造成損傷的問(wèn)題，本發(fā)明將具有喉鏡功能和軟鏡功能的模塊集成在雙層并聯(lián)輸送機(jī)構(gòu)上，極大地縮減了機(jī)器人整體的尺寸，進(jìn)而避免現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)器人因物理空間大對(duì)患者造成的損傷的情況發(fā)生。