一种磁引导式鼻胃管置管机器人系统

1.本发明属于医用器械技术领域，涉及胃肠道管理与护理相关辅助设备，特别涉及一种磁引导式鼻胃管置管机器人系统。


背景技术：

2.在当今医疗领域中，对于无法经口进食、因各种原因造成吞咽困难以及大手术、急危重症等患者，应尽早给予肠内营养，肠内营养是胃肠功能正常的患者营养支持的首选方案。鼻胃管由于留置操作简单、风险小，是临床上最常用的肠内营养管饲途径。目前留置鼻胃管的方式有：盲法留置、超声或透视引导下放置、内镜引导下放置。遵循置管方式尽量简单、舒适且对患者损害少的原则，目前共识推荐盲法留置鼻胃管。传统的鼻胃管盲法置管方式主要依赖于医护人员的经验和技术，像麻醉、意识障碍以及气管插管等患者，其鼻胃管一次置入成功率仅为40％-58％不等，过程中可能带来病人不适，甚至可能引起一些并发症，如鼻腔损伤、食管破裂、气道异位等。有研究表示在给危重症患者置入胃管时气道异位的发生率为2％-11％，若未被及时发现，可导致肺不张、气胸、肺气肿，甚至死亡。
3.针对以上情况，目前已有多项改良胃管置入技术被提出。通过调整患者体位的改良技术包括：颈部侧压、头部向前屈曲、喉部前移以及采用头部侧位姿势等，但是这些方法都没有报告高的成功率。为了克服鼻胃管质地较柔软不利于胃管置入的问题，有研究者提出用蒸馏水灌注胃管并进行冷冻，从而增加其硬度，但是会存在冰融化后导致患者误吸的风险。之后，带导丝的胃管进入到大家的视野中，比如艾谱力鼻胃管是由医用聚氨酯制成，柔软性好，病人感觉舒适，管内置中空金属导丝，起到良好的支撑作用，但其成本相比传统鼻胃管增加极大。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磁引导式鼻胃管置管机器人系统，以提高鼻胃管置管的准确性和舒适性，减少并发症，提高患者的生活质量和减轻护士工作强度。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种磁引导式鼻胃管置管机器人系统，包括操作端、控制端和磁性引导单元；所述操作端包括驱动装置和鼻胃管传递装置，所述鼻胃管传递装置由两个转动轴平行的滚轮并排布置组成，所述驱动装置驱动两个滚轮相向旋转；
7.所述两个滚轮的轮面间距被配置为能够供鼻胃管穿过，且轮面与鼻胃管具有带压力的接触，所述压力满足在两个滚轮相向旋转时能够带动所述鼻胃管沿与转动轴垂直的方向运动；
8.在至少一个滚轮的轮面上设置用于监测所述压力的压力传感器，所述控制端与所述压力传感器连接，当监测的所述压力大于设定阈值时，控制所述驱动装置停止驱动或反向驱动；
9.所述磁性引导单元包括第一永磁体和第二永磁体，所述第二永磁体嵌入鼻胃管头端，所述第一永磁体在体外引导所述第二永磁体。
10.在一个实施例中，至少一个所述滚轮上有环形凹槽，所述环形凹槽用于供所述鼻胃管穿过。
11.在一个实施例中，所述环形凹槽，沿滚轮的转动轴方向，从轮面的中间向两端平滑过渡，所述压力传感器布置于所述环形凹槽。
12.在一个实施例中，所述驱动装置和鼻胃管传递装置均有多组，鼻胃管传递装置沿鼻胃管传递方向布置，每组驱动装置驱动一组鼻胃管传递装置，并行工作。
13.在一个实施例中，所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统还包括卡槽润滑装置，沿鼻胃管送入方向，所述卡槽润滑装置设置在滚轮的上游，其内涂覆润滑剂，所述鼻胃管从所述卡槽润滑装置涂覆润滑剂的位置穿过，实现润滑。
14.在一个实施例中，所述驱动装置包括步进电机，步进电机的输出通过联轴器传递至两个啮合的齿轮，每个齿轮分别与一个滚轮共轴连接，驱动两个滚轮相向旋转。
15.在一个实施例中，所述控制端通过向所述步进电机发出正反转信号或停止信号，控制两个滚轮的旋转状态和速度，进而控制鼻胃管的停止、前进或后退状态以及速度。
16.在一个实施例中，所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统还包括连接端，所述连接端为可变形的机械臂结构，用于连接控制端和操作端。
17.在一个实施例中，所述操作端、控制端和连接端均由移动端承载，所述移动端为移动推车结构。
18.在一个实施例中，所述第二永磁体为圆柱形结构，材料为钕铁硼，轴向充磁。
19.与现有技术相比，本发明采用磁导航原理，在体外磁性引导单元的引导下，将特制的磁性鼻胃管通过滚轮驱动的方式置入胃内，有效避免鼻胃管误入食道所造成的不良影响。利用此设备可以顺利完成鼻胃管置管，尤其适用于昏迷或麻醉等无法配合吞咽患者的鼻胃管置管操作，提高困难置管患者的置管成功率。
附图说明
20.图1是本发明结构示意图。
21.图2是本发明操作端结构示意图。
22.图3是本发明磁性鼻胃管结构示意图。
23.图4是本发明工作流程图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
25.本发明从医学专业角度分析鼻胃管置管流程，收集临床中多类型、多数量患者置管数据，从中获取各项参数，包括置管速度、长度、力度，实现鼻胃管置管操作的标准化和精简化，以便于机器顺利完成此项操作，此外，再加上磁性引导单元协助，有效避免鼻胃管误入气管，从而达到高质量、高标准、高同质化的置管效果。
26.如图1所示，本发明的磁引导式鼻胃管置管机器人系统，主要包括操作端1、控制端2和磁性引导单元。操作端1用于实现鼻胃管12的送入和退出(必要时包含停止动作)，控制
端2用于控制这种送入和退出等动作。磁性引导单元用于在体外通过磁力引导鼻胃管12在体内部分的路径。
27.如图2所示，本发明的操作端1主要包括驱动装置和鼻胃管传递装置。鼻胃管传递装置主要由两个转动轴平行的滚轮5并排布置组成，驱动装置则用于驱动该鼻胃管传递装置中的两个滚轮5相向旋转。本发明中，相向旋转指的是两个滚轮5的转动方向是相反的，即分别为逆时针和顺时针。
28.本发明的两个滚轮5的轮面间距需要做出一定限定，一方面该间距需要能够使得鼻胃管12从两个滚轮5间穿过，同时，在鼻胃管12穿过后，两个滚轮5的轮面应能够与鼻胃管12实现带压力的接触，该压力的最终目的是，满足在两个滚轮5相向旋转时，能够通过摩擦力作用带动鼻胃管12沿与转动轴垂直的方向运动。
29.为实现控制端2的自动控制，在至少一个滚轮5的轮面上设置压力传感器7，压力传感器7用于监测前述的轮面对鼻胃管12的压力，由于力的反作用性质，将压力传感器7设置在轮面上，监测的鼻胃管12对轮面的压力，与前述压力的数值是相同的。将控制端2与压力传感器7连接，当监测的压力大于设定阈值时，控制端2输出反向信号或停止信号，由此控制驱动装置反向驱动或停止驱动，使得鼻胃管12反向运动(主要是将前进改为后退，达到保护组织黏膜的作用)或停止运动。
30.如图3所示，磁性引导单元包括第一永磁体13和第二永磁体14，第二永磁体14嵌入鼻胃管12头端，第一永磁体13为体外引导部分，第二永磁体14为体内被引导部分，第一永磁体13在体外引导所述第二永磁体14，示例地，第二永磁体14为圆柱形结构，材料为钕铁硼，轴向充磁，根据多数病人的身体参数以及当前主流的鼻胃管尺寸，设置其直径4mm，长度8mm。具体地，在第一永磁体13的吸引下，鼻胃管12的头端在第二永磁体14的作用下，可向第一永磁体13方向发生偏转，从而保证鼻胃管12顺利进入食道内部。
31.在本发明的实施例中，在至少一个所述滚轮5上设置环形凹槽，该环形凹槽用于供所述鼻胃管12穿过。显然，该环形凹槽是与滚轮5的转动轴“垂直”的凹槽。
32.通过设置环形凹槽，鼻胃管12能够在滚轮5的轮面上被“定位和导向”，防止跑偏，此时，很显然地，压力传感器7应布置在环形凹槽，根据需要以及鼻胃管12的尺寸、环形凹槽的尺寸，具体可位于槽底或槽壁。
33.进一步地，沿滚轮5的转动轴方向，该环形凹槽从轮面的中间向两端平滑过渡，通过控制这种平滑过渡结构的参数，能够为压力传感器7的合理布置提供依据，尽可能地拉近两个滚轮5的间距。
34.在本发明的实施例中，参考图3所示，驱动装置和鼻胃管传递装置均有多组，鼻胃管传递装置沿鼻胃管12传递方向布置，每组驱动装置驱动一组鼻胃管传递装置，并行工作。通过该结构，可进一步提高鼻胃管12的传递效率，并且，还可根据需要布置导向轮，实现对鼻胃管12传递方向的控制。
35.在本发明的实施例中，参考图2所示，该磁引导式鼻胃管置管机器人系统还包括卡槽润滑装置6，卡槽润滑装置6位于鼻胃管12的路线上。具体地，沿鼻胃管12送入方向，卡槽润滑装置6设置在滚轮5的上游，其内涂覆润滑剂，鼻胃管12从卡槽润滑装置6涂覆润滑剂的位置穿过，从而在润滑剂的作用下实现润滑，以减小与组织黏膜间的摩擦力，达到更加顺利送管的目的。示例地，卡槽润滑装置6可以是圆环、不完整圆环或其它类似结构。当鼻胃管传
递装置为多组时，根据需要，卡槽润滑装置6也可有多个。
36.在本发明的实施例中，参考图2所示，驱动装置主要包括步进电机8、联轴器9和两个齿轮10，两个齿轮10相互啮合，步进电机8的输出通过联轴器9传递至齿轮10，每个齿轮10分别与一个滚轮5共轴连接，由此，步进电机8可通过两个齿轮10的转动，驱动两个滚轮5实现相向旋转。
37.该驱动装置结构简单，仅采用一个电机即可。齿轮啮合传动，能保证两个滚轮5的转速一致，稳定性较好。在本发明的其它实施例中，也可采用两个电机分别驱动两个滚轮5，也可采用其它类似的传动结构。其整体目标是一致的，即，驱动两个滚轮5实现相向旋转，并能够在控制信号的作用下实现同时停止、同时反转。
38.由此，在设置电机时，即可利用控制端2通过向步进电机8发出正反转信号或停止信号，控制两个滚轮5的旋转状态和速度，进而控制鼻胃管12的停止、前进或后退状态以及速度。具体地，控制端2可采用嵌入程序的plc，并与液晶触摸屏11连接，通过液晶触摸屏11直接控制，可根据实际操作需要调节速度，实现智能可控操作。
39.进一步地，如图1所示，本发明磁引导式鼻胃管置管机器人系统还包括连接端3，所述连接端3为可变形的机械臂结构，用于连接控制端2和操作端1。通过这种机械臂连接，可方便地将操作端1送至合适位置，而不必将控制端2一同送出，控制端2只起到信号传输控制作用，实现鼻胃管置管机器人的一体化，机械臂具有多自由度，可满足多种置管场景要求。
40.进一步地，如图1所示，本发明磁引导式鼻胃管置管机器人系统还包括移动端4，移动端4为移动推车结构，用于装载所述操作端1、控制端2和连接端3，实现鼻胃管置管机器人在病房等场所的灵活移动。
41.参考图4，根据以上结构，本发明的使用过程是：
42.患者取平卧位，第一永磁体13置于患者颈下，将磁引导鼻胃管置管机器人移动至患者床旁，鼻胃管12固定在操作端1的胃管入口处。护理人员通过控制端2的液晶触摸屏11选择合适模式和送管速度，点击开始送管按钮，滚轮5相向转动从而实现送管。鼻胃管12通过卡槽润滑装置6后完成润滑。压力传感器7实时监测鼻胃管12的侧壁对它施加的压力，由于该压力实际上是由于鼻胃管头端遇到的阻力经过鼻胃管12传递到其侧壁的结果，因而压力传感器7也实际监测到了阻力数值。在应用中，可以根据阻力与压力的换算结果，结合阻力阈值设置压力阈值，该换算是本领域常规手段，基本原理是通过已知的接触面积和压力传感器测得的压力，即可计算出在鼻胃管头端作用的阻力。最终，根据监测的压力数值，由鼻胃管12结合阈值给出停止信号或反转信号，开启回退保护动作。当鼻胃管12的头端到达人体会厌处时，在第一永磁体13的吸引下，鼻胃管12的头端向第一永磁体13方向发生偏转顺利进入到食道，进而到达胃内，完成鼻胃管置管操作。
43.因此，本发明不仅可以实现自动置入鼻胃管操作，减轻护士工作强度，而且在磁引导的协助下，降低误入气道的风险。最终实现自动化和标准化鼻胃管置管操作，且能保证准确性和可重复性。
44.以上，仅为本发明公开的具体实施方式，但本发明公开的保护范围并不局限于此，本发明公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，包括操作端(1)、控制端(2)和磁性引导单元；所述操作端(1)包括驱动装置和鼻胃管传递装置，所述鼻胃管传递装置由两个转动轴平行的滚轮(5)并排布置组成，所述驱动装置驱动两个滚轮(5)相向旋转；所述两个滚轮(5)的轮面间距被配置为能够供鼻胃管(12)穿过，且轮面与鼻胃管(12)具有带压力的接触，所述压力满足在两个滚轮(5)相向旋转时能够带动所述鼻胃管(12)沿与转动轴垂直的方向运动；在至少一个滚轮(5)的轮面上设置用于监测所述压力的压力传感器(7)，所述控制端(2)与所述压力传感器(7)连接，当监测的所述压力大于设定阈值时，控制所述驱动装置停止驱动或反向驱动；所述磁性引导单元包括第一永磁体(13)和第二永磁体(14)，所述第二永磁体(14)嵌入鼻胃管(12)头端，所述第一永磁体(13)在体外引导所述第二永磁体(14)。2.根据权利要求1所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，至少一个所述滚轮(5)上有环形凹槽，所述环形凹槽用于供所述鼻胃管(12)穿过。3.根据权利要求2所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述环形凹槽，沿滚轮(5)的转动轴方向，从轮面的中间向两端平滑过渡，所述压力传感器(7)布置于所述环形凹槽。4.根据权利要求1所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述驱动装置和鼻胃管传递装置均有多组，鼻胃管传递装置沿鼻胃管(12)传递方向布置，每组驱动装置驱动一组鼻胃管传递装置，并行工作。5.根据权利要求1所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统还包括卡槽润滑装置(6)，沿鼻胃管(12)送入方向，所述卡槽润滑装置(6)设置在滚轮(5)的上游，其内涂覆润滑剂，所述鼻胃管(12)从所述卡槽润滑装置(6)涂覆润滑剂的位置穿过，实现润滑。6.根据权利要求1所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述驱动装置包括步进电机(8)，步进电机(8)的输出通过联轴器(9)传递至两个啮合的齿轮(10)，每个齿轮(10)分别与一个滚轮(5)共轴连接，驱动两个滚轮(5)相向旋转。7.根据权利要求5所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述控制端(2)通过向所述步进电机(8)发出正反转信号或停止信号，控制两个滚轮(5)的旋转状态和速度，进而控制鼻胃管(12)的停止、前进或后退状态以及速度。8.根据权利要求1所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统还包括连接端(3)，所述连接端(3)为可变形的机械臂结构，用于连接控制端(2)和操作端(1)。9.根据权利要求8所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述操作端(1)、控制端(2)和连接端(3)均由移动端(4)承载，所述移动端(4)为移动推车结构。10.根据权利要求1所述磁引导式鼻胃管置管机器人系统，其特征在于，所述第二永磁体(14)为圆柱形结构，材料为钕铁硼，轴向充磁。

技术总结
一种磁引导式鼻胃管置管机器人系统，包括操作端、控制端和磁性引导单元；操作端包括驱动装置和鼻胃管传递装置，鼻胃管传递装置由两个转动轴平行的滚轮并排布置组成，驱动装置驱动两个滚轮相向旋转；两个滚轮的轮面间距被配置为能够供鼻胃管穿过，且轮面与鼻胃管具有带压力的接触，在两个滚轮相向旋转时能够带动鼻胃管沿与转动轴垂直的方向运动；在至少一个滚轮的轮面上设置用于监测压力的压力传感器，控制端与压力传感器连接，当监测的压力大于设定阈值时，控制驱动装置停止驱动或反向驱动；磁性引导单元包括第一永磁体和第二永磁体，第二永磁体嵌入鼻胃管头端，第一永磁体在体外引导第二永磁体，本发明可提高鼻胃管置管的准确性和舒适性。和舒适性。和舒适性。


技术研发人员：吕毅 王娟娟 王承江 何荣鑫 马锋 刘晓菲 王志博 彭子洋 吴明娥
受保护的技术使用者：西安交通大学医学院第一附属医院
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/11