，所述控制裝置向力反饋裝置3提供控制信號。
[0037]在本實施方式中，所述針尾22將所述針筒I分隔為相互隔離的靠近所述針尖21的第一腔室33和遠(yuǎn)離所述針尖21的第二腔室34;所述力反饋裝置3還包括液壓驅(qū)動裝置，所述液壓驅(qū)動裝置包括液壓缸32、穿設(shè)在所述液壓缸32上并能相對所述液壓缸32移動的活塞桿37，所述活塞桿37的一端設(shè)置有能將所述液壓缸32分隔為兩個相互隔離的第三腔室35和第四腔室36，所述電機(jī)31與所述活塞桿37的另一端傳動連接，所述第二腔室34與所述第三腔室35連通。當(dāng)電機(jī)31通過定滑輪39和活塞桿37對活塞38施加作用力時，活塞38可以通過在液壓缸32內(nèi)的移動，從而通過液壓缸32內(nèi)的流體，向針尾22施加作用力，從而對針2施加相應(yīng)的作用力。
[0038]當(dāng)控制裝置識別出所述針尖21位于虛擬人體外時，所述控制裝置向所述電機(jī)31提供第一控制信號，從而使電機(jī)31較少地對活塞38施加沿第四腔室36向第三腔室35方向的作用力，以模擬出針尖21處于頂出狀態(tài)。當(dāng)控制裝置識別出所述針尖21接觸到虛擬人體皮膚時，所述控制裝置向所述電機(jī)31提供第二控制信號，從而驅(qū)動電機(jī)31對活塞38施加一定的沿第四腔室36向第三腔室35方向的作用力(大于當(dāng)控制裝置識別出所述針尖21位于虛擬人體外時)，以使操作者體會到穿刺透皮膚的感覺。當(dāng)控制裝置識別出所述針尖21碰到了虛擬人體的血管但沒有穿透時，所述控制電機(jī)31向所述力反饋裝置3提供第三控制信號，從而驅(qū)動電機(jī)31對活塞38施加較大的沿第四腔室36向第三腔室35方向的作用力(大于當(dāng)控制裝置識別出所述針尖21接觸到虛擬人體皮膚時)，以使操作者體會到穿刺到了血管阻力增加。當(dāng)控制裝置識別出所述針尖21突破虛擬人體的血管時，所述控制裝置向所述力反饋裝置3提供第四控制信號，從而驅(qū)使電機(jī)31反轉(zhuǎn)，以對活塞38施加沿第三腔室35向第四腔室36向方向的作用力，以使操作者體會到真實的落空感。以上在穿刺階段實時根據(jù)針尖21與虛擬人體相對關(guān)系判斷，綜合起來可以使人得到可控的穿刺手感。
[0039]借由上述結(jié)構(gòu)，本申請中的穿刺模擬裝置結(jié)構(gòu)簡單，為只有一個直線自由度的力反饋機(jī)構(gòu)提供了良好的解決方案。通過簡單地機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制，就可以起到很好地力反饋效果，可更好地模仿真實醫(yī)用器械，使操作者得到真實的操作手感。
[0040]在一個優(yōu)選的實施方式中，所述控制裝置用于獲取調(diào)節(jié)參數(shù)，所述控制裝置基于所述調(diào)節(jié)參數(shù)以及所述針2的位置信息生成用于待提供給所述力反饋裝置3的控制信號。為了模擬不同病人或者不同情況下的穿刺情況，控制裝置可以獲取病人的信息或者外界情況，以接收或生成調(diào)節(jié)參數(shù)，并且基于調(diào)節(jié)參數(shù)生成待提供給力反饋裝置3的控制信號。由此本申請中的穿刺模擬裝置可以具有較多的應(yīng)用體驗場景。
[0041]在另一個可選的實施方式中，與上個實施不同之處在于，本實施方式中的所述力反饋裝置3包括與所述控制裝置電性連接的電機(jī)31，所述電機(jī)31與所述針尾22傳動連接。控制裝置基于獲取到所述針2的位置信息驅(qū)動電機(jī)31，從而在穿刺的各個階段對針2進(jìn)行力反饋。
[0042]在另一個可選的實施方式中，與上個實施不同之處在于，本實施方式中的所述力反饋裝置3包括與所述控制裝置電性連接的摩擦力裝置，所述摩擦力裝置與所述針2連接。控制裝置基于獲取到所述針2的位置信息驅(qū)動摩擦力裝置，從而在穿刺的各個階段對針2提供摩擦力，以進(jìn)行力反饋。
[0043]在另一個可選的實施方式中，與上個實施不同之處在于，本實施方式中的所述力反饋裝置3包括磁流體，所述控制裝置包括用于與所述磁流體對應(yīng)的線圈?？刂蒲b置可以控制線圈來控制磁流體，從而在穿刺的各個階段對針2提供磁感力，以進(jìn)行力反饋。
[0044]本申請還公開了一種穿刺模擬方法，它包括以下步驟:
獲取針尖21的位置信息；
基于所述針尖21的位置信息，向力反饋裝置3提供控制信號；
所述力反饋裝置3接收控制信號，并對針尖21提供與所述控制信號信號相對的力反饋。
[0045]具體的，在所述獲取針尖21的位置信息步驟還包括:通過空間定位系統(tǒng)獲取針尾22的位置信息，基于所述針尾22的位置信息通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法獲取針尖21的位置信息。
[0046]在基于所述針尖21的位置信息，向力反饋裝置3提供控制信號步驟還包括:通過碰撞檢測算法，獲取所述針尖21與虛擬人體的相對位置關(guān)系，基于所述針尖21與模擬物的相對位置關(guān)系，所述控制裝置向力反饋裝置3提供控制信號。
[0047]當(dāng)所述針尖21位于虛擬人體外時，所述控制裝置向所述力反饋裝置3提供第一控制信號；當(dāng)所述針尖21接觸到虛擬人體皮膚時，所述控制裝置向所述力反饋裝置3提供第二控制信號；當(dāng)所述針尖21碰到了虛擬人體的血管但沒有穿透時，所述控制裝置向所述力反饋裝置3提供第三控制信號；當(dāng)所述針尖21突破虛擬人體的血管時，所述控制裝置向所述力反饋裝置3提供第四控制信號。
[0048]在一個優(yōu)選的實施方式中，所述控制裝置接收用戶參數(shù)，并基于所述用戶參數(shù)生成調(diào)節(jié)參數(shù)，所述控制裝置基于所述調(diào)節(jié)參數(shù)以及所述針2的位置信息生成用于待提供給所述力反饋裝置3的控制信號。
[0049]上述實施例闡明的系統(tǒng)、裝置、模塊或單元，具體可以由計算機(jī)芯片或?qū)嶓w實現(xiàn)，或者由具有某種功能的產(chǎn)品來實現(xiàn)。
[0050]為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當(dāng)然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)。
[0051]本說明書中的各個實施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。
[0052]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種穿刺模擬裝置，其特征在于，它包括， 針筒； 穿設(shè)在針筒上并能相對針筒移動的針； 力反饋裝置，其設(shè)置在所述針上； 控制裝置，其用于獲取所述針的位置信息，并基于所述針的位置信息生成用于待提供給所述力反饋裝置的控制信號。2.如權(quán)利要求1所述的穿刺模擬裝置，其特征在于，它包括: 所述針具有設(shè)置在所述針相對兩端的針尖和針尾，所述針尖位于所述針筒外。3.如權(quán)利要求2所述的穿刺模擬裝置，其特征在于，它包括: 所述控制裝置用于獲取所述針尾的位置信息，并基于所述針尾的位置獲取所述針尖的位置信息，并基于所述針尖的位置信息生成用于待提供給所述力反饋裝置的控制信號。4.如權(quán)利要求1所述的穿刺模擬裝置，其特征在于， 所述力反饋裝置包括與所述控制裝置電性連接的電機(jī)，所述電機(jī)與所述針傳動連接。5.如權(quán)利要求4所述的穿刺模擬裝置，其特征在于， 所述針尾將所述針筒分隔為相互隔離的靠近所述針尖的第一腔室和遠(yuǎn)離所述針尖的第二腔室； 所述力反饋裝置還包括液壓驅(qū)動裝置，所述液壓驅(qū)動裝置包括液壓缸、穿設(shè)在所述液壓缸上并能相對所述液壓缸移動的活塞桿，所述活塞桿的一端設(shè)置有能將所述液壓缸分隔為兩個相互隔離的第三腔室和第四腔室，所述電機(jī)與所述活塞桿的另一端傳動連接，所述第二腔室與所述第三腔室連通。6.如權(quán)利要求1所述的穿刺模擬裝置，其特征在于， 所述力反饋裝置包括與所述控制裝置電性連接的摩擦力裝置，所述摩擦力裝置與所述針連接。7.如權(quán)利要求2所述的穿刺模擬裝置，其特征在于， 所述力反饋裝置包括磁流體，所述控制裝置包括用于與所述磁流體對應(yīng)的線圈。8.如權(quán)利要求1所述的穿刺模擬裝置，其特征在于，所述控制裝置用于獲取調(diào)節(jié)參數(shù)，所述控制裝置基于所述調(diào)節(jié)參數(shù)以及所述針的位置信息生成用于待提供給所述力反饋裝置的控制信號。9.如權(quán)利要求1所述的穿刺模擬裝置，其特征在于，所述力反饋裝置用于向所述針提供一個自由度的力反饋。10.一種穿刺模擬方法，其特征在于，它包括以下步驟: 獲取能相對針筒滑動的針的針尖的位置信息； 基于所述針尖的位置信息，向力反饋裝置提供控制信號； 所述力反饋裝置接收控制信號，并對針尖提供與所述控制信號相對的力反饋。11.如權(quán)利要求10所述的穿刺模擬方法，其特征在于，在所述獲取針尖的位置信息步驟還包括: 通過空間定位系統(tǒng)獲取針尾的位置信息，基于所述針尾的位置信息通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法獲取針尖的位置信息。12.如權(quán)利要求11所述的穿刺模擬方法，其特征在于，在基于所述針尖的位置信息，向力反饋裝置提供控制信號步驟還包括: 通過碰撞檢測算法，獲取所述針尖與虛擬人體的相對位置關(guān)系，基于所述針尖與模擬物的相對位置關(guān)系，所述控制裝置向力反饋裝置提供控制信號。13.如權(quán)利要求10所述的穿刺模擬方法，其特征在于，當(dāng)所述針尖位于虛擬人體外時，所述控制裝置向所述力反饋裝置提供第一控制信號；當(dāng)所述針尖接觸到虛擬人體皮膚時，所述控制裝置向所述力反饋裝置提供第二控制信號；當(dāng)所述針尖碰到了虛擬人體的血管但沒有穿透時，所述控制裝置向所述力反饋裝置提供第三控制信號；當(dāng)所述針尖突破虛擬人體的血管時，所述控制裝置向所述力反饋裝置提供第四控制信號。14.如權(quán)利要求10所述的穿刺模擬方法，其特征在于，所述控制裝置接收用戶參數(shù)，并基于所述用戶參數(shù)生成調(diào)節(jié)參數(shù)，所述控制裝置基于所述調(diào)節(jié)參數(shù)以及所述針的位置信息生成用于待提供給所述力反饋裝置的控制信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穿刺模擬裝置，它包括，針筒；穿設(shè)在針筒上并能相對針筒移動的針；力反饋裝置，其設(shè)置在針上；控制裝置，其用于獲取針的位置信息，并基于針的位置信息生成用于待提供給力反饋裝置的控制信號。本發(fā)明還公開了一種穿刺模擬方法，它包括以下步驟：獲取針尖的位置信息；基于針尖的位置信息，向力反饋裝置提供控制信號；力反饋裝置接收控制信號，并對針尖提供與控制信號相對的力反饋。本發(fā)明采用以上結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點：本申請實施例中的穿刺模擬裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低；本申請實施例中的穿刺模擬裝置精度高，力反饋設(shè)備的自由度少，不必考慮多個自由度協(xié)同作業(yè)；本申請實施例中的穿刺模擬裝置可以對各種病例進(jìn)行模擬。
【IPC分類】G09B23/28
【公開號】CN105654830
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】于福東
【申請人】蘇州敏行醫(yī)學(xué)信息技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月21日