浅层静脉血管固定装置及固定机构.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010870642.2 (22)申请日 2020.08.26 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路1239号 (72)发明人 齐鹏王宇轩 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 蔡彭君 (51)Int.Cl. A61B 34/30(2016.01) A61B 17/34(2006.01) A61B 90/14(2016.01) (54)发明名称 浅层静脉血管固定装置及固定机构 (57)摘要 本发明涉及一种浅层静脉。

2、血管固定装置及 固定机构， 其中装置包括用于固定血管的固定机 构和用于驱动固定机构的驱动机构， 其特征在 于， 固定机构包括固定片和设于固定片两侧的压 片， 固定片底面开有用于定位血管的槽口， 压片 的一端与固定片连接， 另一端上设有摩擦球； 固 定片的槽口对准需要固定的血管后， 固定机构在 驱动机构的驱动下接近皮肤并固定血管。 与现有 技术相比， 本发明通过固定片两侧的压片和摩擦 球可以将皮肤向血管两侧拉伸， 避免褶皱， 并且 采用独立机构进行固定， 保证固定片不会随患者 手臂的微小移动而发生位置变化， 因而不会导致 静脉血管发生偏移， 从而提高固定效果。 权利要求书1页 说明书4页 附图3。

3、页 CN 112022352 A 2020.12.04 CN 112022352 A 1.一种浅层静脉血管固定装置， 包括用于固定血管的固定机构和用于驱动固定机构的 驱动机构， 其特征在于， 所述固定机构包括固定片(9)和设于固定片两侧的压片(10)， 所述 固定片(9)底面开有用于定位血管的槽口， 所述压片(10)的一端与固定片(9)连接， 另一端 上设有摩擦球(11)； 所述固定片(9)的槽口对准需要固定的血管后， 固定机构在驱动机构的 驱动下接近皮肤并固定血管。 2.根据权利要求1所述的一种浅层静脉血管固定装置， 其特征在于， 所述驱动机构包 括： 滑轨(1)和设于滑轨(1)上并沿滑轨(。

4、1)滑动的移动推块(3)； 第一电机(8)和传动单元， 所述第一电机(8)通过传动单元连接移动推块(3)， 用于驱动 移动推块(3)沿滑轨(1)滑动以带动固定机构接近皮肤并固定血管。 3.根据权利要求2所述的一种浅层静脉血管固定装置， 其特征在于， 所述驱动机构还包 括用于调节滑轨(1)方向的第二电机(2)， 所述滑轨(1)的一端连接于第二电机(2)的输出轴 上。 4.根据权利要求2所述的一种浅层静脉血管固定装置， 其特征在于， 所述传动单元包 括： 蜗杆(6)， 连接第一电机(8)的输出轴， 且与第一电机(8)的输出轴平行； 涡轮(7)， 与蜗杆(6)啮合； 丝杆(5)， 一端固定连接所述涡。

5、轮(7)的轴心； 螺母(4)， 套设于丝杆(5)上并与丝杆(5)啮合， 且与移动推块(3)固定连接。 5.根据权利要求4所述的一种浅层静脉血管固定装置， 其特征在于， 所述蜗杆(6)与第 一电机(8)的输出轴通过联轴器(12)连接。 6.根据权利要求1所述的一种浅层静脉血管固定装置， 其特征在于， 所述压片(10)为刚 性件， 且压片(10)与固定片(9)的连接处为弹性连接。 7.根据权利要求3所述的一种浅层静脉血管固定装置， 其特征在于， 所述装置还包括控 制器， 该控制器分别连接第一电机(8)和第二电机(2)。 8.根据权利要求1所述的一种浅层静脉血管固定装置， 其特征在于， 所述槽口的高。

6、度与 槽口的长度具体为： 其中； h为槽口的高度， s为槽口的长度。 9.一种浅层静脉血管固定的固定机构， 包括固定片(9)， 其特征在于， 还包括设于固定 片两侧的压片(10)， 所述固定片(9)底面开有用于定位血管的槽口， 所述压片(10)的一端与 固定片(9)连接， 另一端上设有摩擦球(11)； 所述固定片(9)的槽口对准需要固定的血管后， 接近皮肤并固定血管。 10.根据权利要求9所述的固定机构， 其特征在于， 所述压片(10)为刚性件， 且压片(10) 与固定片(9)的连接处为弹性连接。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112022352 A 2 浅层静脉血管固定装置及固定机构 技。

7、术领域 0001 本发明涉及一种穿刺注射辅助装置， 尤其是涉及一种浅层静脉血管固定装置及固 定机构。 背景技术 0002 静脉血管穿刺治疗在目前人体治疗中是很常见的但是， 由于有的病人的血管出现 硬化、 过细等原因或者由于年龄原因导致皮下脂肪层减少， 以及操作者的技术熟练程度不 够， 静脉穿刺时常常出现血管在皮下滑动的现象， 导致穿刺不成功， 增加病人的痛苦。 0003 中国专利CN201692401U公开了一种浅表血管固定带， 包括固定薄片， 按扣和固定 弹力带， 用于高于表皮的静脉血管的固定， 但是该装置仍需人工识别出静脉然后固定， 进而 穿刺， 但人工操作很难将凹口恰巧对正血管， 操作繁。

8、琐复杂， 此外将固定带裹紧在手臂上， 固定装置仍会随着皮肤的滑动而移动， 仍无法准确控制血管的位置， 并且此装置不面向穿 刺机器人， 无法实现穿刺过程的全自动化。 0004 中国专利CN201175338Y公开了一种静脉血管固定器， 包括橡胶弹力带， 长方形孔， 呢绒微钩， 呢绒毛。 但是该装置仍需人工识别出静脉然后固定。 操作较为繁琐； 并且未对静 脉血管沿半径方向进行固定， 导致血管依然可以沿半径方向进行滑动。 此外该装置通过弹 力带绑在手臂上， 整体装置仍会随着皮肤的滑动而运动， 导致血管依然无法精确定位， 因此 该装置仅适用于人工静脉穿刺操作。 发明内容 0005 本发明的目的就是为了。

9、提供一种浅层静脉血管固定装置及固定机构， 通过固定片 两侧的压片和摩擦球可以将皮肤向血管两侧拉伸， 避免褶皱， 从而提高固定效果。 0006 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 0007 一种浅层静脉血管固定装置， 包括用于固定血管的固定机构和用于驱动固定机构 的驱动机构， 其特征在于， 所述固定机构包括固定片和设于固定片两侧的压片， 所述固定片 底面开有用于定位血管的槽口， 所述压片的一端与固定片连接， 另一端上设有摩擦球； 所述 固定片的槽口对准需要固定的血管后， 固定机构在驱动机构的驱动下接近皮肤并固定血 管。 0008 进一步的， 为了实现自动固定， 所述驱动机构包括： 0009。

10、 滑轨和设于滑轨上并沿滑轨滑动的移动推块； 0010 第一电机和传动单元， 所述第一电机通过传动单元连接移动推块， 用于驱动移动 推块沿滑轨滑动以带动固定机构接近皮肤并固定血管。 0011 所述驱动机构还包括用于调节滑轨方向的第二电机， 所述滑轨的一端连接于第二 电机的输出轴上。 0012 所述传动单元包括： 0013 蜗杆， 连接第一电机的输出轴， 且与第一电机的输出轴平行； 说明书 1/4 页 3 CN 112022352 A 3 0014 涡轮， 与蜗杆啮合； 0015 丝杆， 一端固定连接所述涡轮的轴心； 0016 螺母， 套设于丝杆上并与丝杆啮合， 且与移动推块固定连接。 0017 。

11、所述装置还包括控制器， 该控制器分别连接第一电机和第二电机。 0018 再进一步的， 为了提高推进效果， 所述蜗杆与第一电机的输出轴通过联轴器连接。 0019 再进一步的， 所述压片为刚性件， 且压片与固定片的连接处为弹性连接。 0020 进一步的， 所述槽口的高度与槽口的长度具体为： 0021 0022 其中； h为槽口的高度， s为槽口的长度。 0023 更进一步的， 所述滑轨的另一端设有用于限位移动推块的限位件。 0024 本发明的另一目的在于提供一种浅层静脉血管固定的固定机构， 包括固定片， 其 特征在于， 还包括设于固定片两侧的压片， 所述固定片底面开有用于定位血管的槽口， 所述 压。

12、片的一端与固定片连接， 另一端上设有摩擦球； 所述固定片的槽口对准需要固定的血管 后， 接近皮肤并固定血管。 0025 所述压片为刚性件， 且压片与固定片的连接处为弹性连接。 0026 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果： 0027 1)通过固定片两侧的压片和摩擦球可以将皮肤向血管两侧拉伸， 避免褶皱， 从而 提高固定效果， 并且可以作为独立的装置， 既可以辅助人工进行穿刺操作， 又可以作为配件 安装到静脉穿刺机器人上。 0028 2)基于第一电机和第二电机， 可以不需要人工进行固定片的夹紧， 过程全自动化， 简单方便。 0029 3)采用蜗轮蜗杆机构和丝杆螺母机构， 传动比精确， 可达。

13、微米级别， 并且蜗轮蜗杆 机构可以产生自锁现象， 防止因为患者手臂移动而导致固定片发生偏移， 影响穿刺的精确 性。 0030 4)压片为刚性件， 不会因为患者手臂的微小晃动导致压片两端受力不平衡， 从而 提高固定效果。 附图说明 0031 图1为本发明的结构示意图。 0032 图2为本发明作为静脉穿刺机器人配件的流程图； 0033 图3为本发明作为人工辅助穿刺的流程图。 0034 图4为本发明的弹簧压片尺寸确定原理图 0035 图5为本发明固定片尺寸确定原理图 0036 其中： 1、 滑轨， 2、 第二电机， 2、 移动推块， 4、 螺母， 5、 丝杆， 6、 蜗杆， 7、 蜗轮， 8、 第一。

14、 电机， 9、 固定片， 10、 压片， 11、 摩擦球， 12、 联轴器。 具体实施方式 0037 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 本实施例以本发明技术方案 说明书 2/4 页 4 CN 112022352 A 4 为前提进行实施， 给出了详细的实施方式和具体的操作过程， 但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。 0038 一种浅层静脉血管固定装置， 包括用于固定血管的固定机构和用于驱动固定机构 的驱动机构， 其特征在于， 固定机构包括固定片9和设于固定片两侧的压片10， 固定片9底面 开有用于定位血管的槽口， 压片10的一端与固定片9连接， 另一端上设有摩擦球11； 固定片。

15、9 的槽口对准需要固定的血管后， 固定机构在驱动机构的驱动下接近皮肤并固定血管。 0039 摩擦球11应当具有足够的摩擦系数， 从而可以在适当的压力下即与皮肤之间具有 足够的摩擦力， 通过固定片9两侧的压片和摩擦球可以将皮肤向血管两侧拉伸， 避免褶皱， 从而提高固定效果， 并且可以作为独立的装置， 既可以辅助人工进行穿刺操作， 又可以作为 配件安装到静脉穿刺机器人上。 0040 此外， 其中的固定机构也可以作为单独的部件， 可以用以手动对血管进行固定。 0041 在本申请的一个实施例中， 驱动机构包括： 滑轨1和设于滑轨1上并沿滑轨1滑动的 移动推块3； 第一电机8和传动单元， 第一电机8通过。

16、传动单元连接移动推块3， 用于通过传动 单元驱动移动推块3沿滑轨1滑动以带动固定机构接近皮肤并固定血管。 进一步的， 驱动机 构还包括用于调节滑轨1方向的第二电机2， 滑轨1上的末端连接于第二电机2的输出轴上。 其中， 前述末端为移动推块3远离皮肤运动时所逐渐接近的那一端， 从而可以实现通过调节 滑轨1的方向实现让凹槽对准血管。 另外， 第一电机和第二电机均采用步进电机， 可以提高 移动推块3的摆动和移动的精度以及稳定性。 0042 装置还包括控制器， 该控制器分别连接第一电机8和第二电机2， 基于第一电机和 第二电机， 可以不需要人工进行固定片的夹紧， 过程全自动化， 简单方便。 0043 。

17、传动单元包括： 蜗杆6， 连接第一电机8的输出轴， 且与第一电机8的输出轴平行； 涡 轮7， 与蜗杆6啮合； 丝杆5， 一端固定连接涡轮7的轴心； 螺母4， 套设于丝杆5上并与丝杆5啮 合， 且与移动推块3固定连接。 可以提高采用蜗轮蜗杆机构和丝杆螺母机构， 传动比精确， 可 达微米级别， 并且蜗轮蜗杆机构可以产生自锁现象， 防止因为患者手臂移动而导致固定片 发生偏移， 影响穿刺的精确性。 0044 在本申请的另一个实施例中， 蜗杆6与第一电机8的输出轴通过联轴器12连接， 可 以方便固定安装和拆卸。 0045 在本申请再一个实施例中， 弹性压片10为刚性件， 且压片10与固定片9的连接处为 。

18、弹性连接， 如图4所示， 展示了该实施例中压片10的截面在整个固定过程中的变化， 由几何 关系可知， 假设从摩擦球11接触皮肤到固定完成竖直位移为L1， 压片的水平距离为m， 数值 距离为n， 压紧之后摩擦球的水平位移和竖直位移分别为x， y， 则： 0046 0047 其中， 上述采用的坐标系为基本坐标， 对于不同坐标系完全可以通过坐标转换得 出对应的结果， 本设计在此不再赘述， f(x)主要是作为后续输出， 用于其他用途。 0048 由于人体皮肤表面相对平缓并且压片的竖直位移为毫米数量级， 若采用弹性件很 可能会导致在固定片下降的过程中， 由于弹性件具有一定的弹性而导致其本身长度缩短， 从。

19、而无法达到对皮肤拉紧的效果， 容易产生褶皱。 此外， 当压片被压缩的时候， 很可能由于 说明书 3/4 页 5 CN 112022352 A 5 患者手臂的微小晃动导致压片两端受力不平衡， 容易出现压片弹动现象， 更严重者可能会 干扰到穿刺环节。 0049 对此， 压片10的截面为曲线， 且压片10与固定机构前进方向的夹角自与固定片9的 连接处起逐渐增大， 采用这种特殊曲线， 使得压片和摩擦球11接触处的切线方向与患者手 臂在该点的切线方向所成的夹角逐渐减小。 如果采用直线压片， 由于开始运动时此角度较 大， 很容易产生摩擦自锁现象。 采用这种曲线的好处是， 其上的力不容易达成二力平衡， 从 。

20、而较大程度上避免了摩擦自锁现象的产生， 因此可以设置一个较大的初始摩擦角从而保证 摩擦球11在后续的运动中不会和手臂皮肤发生相对滑动。 并且这种曲线可以保证当固定片 缓慢下移的时候， 且压片10与固定机构前进方向的夹角自与固定片9的连接处起逐渐增大， 摩擦球11的移动逐渐减慢， 并且摩擦力相对初始状态降低， 因为移动后期皮肤已经处于近 张紧状态， 若摩擦力仍和初始状态相同则较容易导致皮肤受损， 因此采用这类曲线从而保 证患者的舒适度。 0050 为了保证穿刺静脉针可以以最大角度40 进行穿刺， 因此固定片9的设计如图5所 示， 具体的， 槽口的高度与槽口的长度具体为： 0051 0052 其中。

21、； h为槽口的高度， s为槽口的长度。 0053 此外， 在其他实施例中， 可以在滑轨1的另一端设置用于限位移动推块3的限位件， 从而避免移动推块3在沿滑轨1滑动的过程中脱轨。 0054 本申请通过控制器控制步进电机， 控制器有两个信号来源， 一是面向人工穿刺， 医 生在控制系统的图像显示中点击需要固定点， 具体流程如图2所示， 二是面向静脉穿刺机器 人， 控制系统从静脉穿刺机器人处理系统中得到靶血管的位置， 具体流程如图3所示。 0055 由于本装置可以附加在穿刺机器人或其他机构上， 因此本装置仅需要考虑Z方向 的移动以及绕Y轴的转动。 获取信号后， 控制器给出控制路径， 两个电机开始转动，。

22、 第二电机 2控制滑轨及滑轨上附着件的转动， 第一电机8控制蜗杆6转动， 从而带动蜗轮7转动， 蜗轮7 带动丝杆5转动， 丝杆5带动螺母4及移动推块3进行直线运动。 接近皮肤表面时， 首先为摩擦 球11接触皮肤， 随着移动推块3的移动， 压片高度降低， 长度边长， 推动摩擦球11带动皮肤向 两侧运动， 减少皮肤褶皱， 继而固定片9内部凹槽对准表层静脉血管， 完成固定。 0056 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。 应当理解， 本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。 因此， 凡本技术领域中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、 推理或者有限的实验可以得到的 技术方案， 皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。 说明书 4/4 页 6 CN 112022352 A 6 图1 说明书附图 1/3 页 7 CN 112022352 A 7 图2 图3 说明书附图 2/3 页 8 CN 112022352 A 8 图4 图5 说明书附图 3/3 页 9 CN 112022352 A 9 。