全文摘要
本实用新型提供一种虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，属于教学训练设备领域，包括穿刺器本体，所述穿刺器本体内设有检测组件，所述检测组件包括用于检测器械插入穿刺器本体的器械检测单元、用于实时检测器械直线移动距离的进出量检测单元、以及用于实时检测器械旋转转动角度的空间姿态检测单元。本实用新型可以实时跟踪器械的进出量和空间旋转角度，并具有定点数值修正功能，当用于虚拟腹腔镜医学教学中，通过仿真的机械结构和电子器件，可以起到很好地识别检测效果，还可以更好地模仿真实医用器械，并且可以反馈使用者器械的必要操作信息。
主设计要求
1.一种虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，包括穿刺器本体，其特征在于，所述穿刺器本体内设有检测组件，所述检测组件包括用于检测器械插入穿刺器本体的器械检测单元、用于实时检测器械直线移动距离的进出量检测单元、以及用于实时检测器械旋转转动角度的空间姿态检测单元。
设计方案
1.一种虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，包括穿刺器本体，其特征在于，所述穿刺器本体内设有检测组件，所述检测组件包括用于检测器械插入穿刺器本体的器械检测单元、用于实时检测器械直线移动距离的进出量检测单元、以及用于实时检测器械旋转转动角度的空间姿态检测单元。
2.根据权利要求1所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述检测组件还包括用于接收器械检测单元、进出量检测单元以及空间姿态检测单元传输信号的主控板，所述器械检测单元、进出量检测单元以及空间姿态检测单元分别与主控板电性连接。
3.根据权利要求2所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述器械检测单元包括与所述主控板电性连接的光电传感器。
4.根据权利要求2所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述进出量检测单元包括与所述主控板电连接的激光传感器。
5.根据权利要求4所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述进出量检测单元还包括用于对器械的直线移动距离进行定点修正的修正单元。
6.根据权利要求5所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述修正单元包括与主控板电连接的磁性传感器。
7.根据权利要求2所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述空间姿态检测单元包括与主控板电连接的姿态传感器。
8.根据权利要求7所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述姿态传感器与所述主控板垂直设置。
9.根据权利要求1所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述穿刺器本体包括外壳、贯穿所述外壳的穿刺杆，以及连接在外壳端部开口处的顶盖，所述检测组件设在所述外壳内。
10.根据权利要求9所述的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，其特征在于，所述外壳的侧壁上还设有用于将检测组件的电源以及信号线引出的出线口。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于教学训练设备领域，具体涉及一种虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器。
背景技术
随着医疗水平的不断提高，腹腔镜微创手术日益受到青睐，而穿刺器作为一种微创手术器械也得到了广泛的应用。穿刺器是一种用于刺穿腹壁并为其他手术器械提供进入体腔通道的手术器械，具有患者腹腔开口小，创伤面容易愈合等优点。
目前在虚拟腹腔镜手术训练中均是采用临床上实用的一次性腹腔镜穿刺器进行训练，一方面无法得到器械进入腔体的具体位置以及在腔体中转动的角度，从而无法与软件配合进行复杂手术的操作或模拟，并且使用临床上使用的穿刺器的训练设备只能进行器械的实物夹取或者缝合等操作，无法给操作者提供视觉上的真实感受，大大限制了训练设备的扩展性；另一方面，一次性的腹腔镜穿刺器容易损坏，造成资源浪费。
实用新型内容
针对上述技术背景，本实用新型提供一种虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，可以进行空间姿态输出、直线位移检测以及旋转角度检测，且可重复使用，提高资源利用率。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，包括穿刺器本体，所述穿刺器本体内设有检测组件，所述检测组件包括用于检测器械插入穿刺器本体的器械检测单元、用于实时检测器械直线移动距离的进出量检测单元、以及用于实时检测器械旋转转动角度的空间姿态检测单元。
其中，所述检测组件还包括用于接收器械检测单元、进出量检测单元以及空间姿态检测单元传输信号的主控板，所述器械检测单元、进出量检测单元以及空间姿态检测单元分别与主控板电性连接。
在一个实施例中，所述器械检测单元包括与所述主控板电性连接的光电传感器。
在一个实施例中，所述进出量检测单元包括与所述主控板电连接的激光传感器。
优选地，所述进出量检测单元还包括用于对器械的直线移动距离进行定点修正的修正单元。
优选地，所述修正单元包括与主控板电连接的磁性传感器。
在一个实施例中，所述空间姿态检测单元包括与主控板电连接的姿态传感器。
优选地，所述姿态传感器与所述主控板垂直设置。
在一个实施例中，所述穿刺器本体包括外壳、贯穿所述外壳的穿刺杆，以及连接在外壳端部开口处的顶盖，所述检测组件设在所述外壳内。
优选地，所述外壳的侧壁上还设有用于将检测组件的电源以及信号线引出的出线口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型提供的虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，能够检测是否接入了器械、可以实时跟踪器械的进出量和空间旋转角度，并具有定点数值修正功能；2、本实用新型用于腹腔镜医学模拟教学中，通过仿真的机械结构和电子器件，可以起到很好地识别检测效果，还可以更好地模仿真实医用器械，并且可以反馈使用者器械的必要操作信息；3、本实用新型可以结合虚拟腹腔镜模拟教学系统，能够使操作者练习各种腹腔镜手术，给操作者提供视觉上的真实感受；4、本实用新型可重复使用，可以提高资源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例中虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器的外观结构图；
图2为图1的右视图；
图3为本实用新型实施例中虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器的剖视图；
图4为本实用新型实施例中虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器的爆炸图；
图5为本实用新型实施例中虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器的电路连接图；
图6为本实用新型实施例中激光传感器的电路连接图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种虚拟腹腔镜手术教学训练用穿刺器，包括穿刺器本体，所述穿刺器本体内设有检测组件，所述检测组件包括用于检测器械插入穿刺器本体的器械检测单元、用于实时检测器械直线移动距离的进出量检测单元、以及用于实时检测器械旋转转动角度的空间姿态检测单元。
在本实施例中，如图1和2所示，所述穿刺器本体包括外壳101、贯穿所述外壳101的穿刺杆102，以及连接在外壳101左端部开口处的顶盖103，所述检测组件设在所述外壳101内，所述外壳101的侧壁上还设有用于将检测组件的电源以及信号线引出的出线口104。
在本实施例中，如图3和4所示，所述检测组件还包括主控板201，所述主控板201固定在顶盖103上，所述主控板103的电源以及信号线沿出线口104引出，电源及信号线的长度适中，方便与腹腔镜主体设备连接。所述器械检测单元、进出量检测单元以及空间姿态检测单元分别与主控板201电性连接。
其中，所述器械检测单元包括光电传感器2-1，在本实施例中，所述光电传感器2-1以卡扣形式安装在顶盖103上，并通过导线与主控板201电连接。光电传感器2-1在工作时，能够检测是否有器械插入穿刺器本体，此信号被主控板201程序定义为器械检测信号。
其中，所述进出量检测单元包括与激光传感器2-2，所述激光传感器2-2焊接在激光传感器控制板2-3上，所述激光传感器控制板2-3安装在顶盖103上，且所述激光传感器控制板与主控板201通过导线电连接。当器械插入时，激光传感器2-2能实时检测器械移动的直线距离，主控板201将此信号解析并上传给上位机，上位机可以通过直线位移信号实时模拟软件中虚拟器械的进出状态。
为了对插入器械的直线位移距离进行定点修正，消除因长时间使用器械而产生得累计误差，所述进出量检测单元还包括修正单元，在本实施例中，所述修正单元包括磁性传感器2-4，所述磁性传感器2-4焊接在主控板201上；穿刺器在接入器械时，由于器械上安装有定点磁性金属，主控板201通过磁性传感器2-4检测磁性金属的位置信号，从而对器械的直线位移距离进行定点修正。
其中，所述空间姿态检测单元包括姿态传感器2-5，所述姿态传感器2-5与主控板201垂直焊接。在模拟腹腔镜手术中，穿刺器接入器械后，通过姿态传感器2-5能够实时解算器械的空间姿态，主控板201将此信号解算并上传给上位机，这样上位机就可以实时模拟器械在设备腔体中的摆动以及旋转角度。
本实用新型穿刺器的具体电路图如图5所示，激光传感器2-2的型号为ADNS-9800，激光传感器2-2的4个引脚用于SPI通信，2个引脚为电源引脚，供电范围为3.3～5V，激光传感器2-2的详细电路图如图6所示。所述主控板201的主控芯片为STM32F042G632位单片机，采用ARM架构Cortex-M0内核，运行速度最大可达48MHz，含硬件SPI外设，满足本设备的数据读取、数据传送到上位机等要求，单片机外围部分包括SPI、UART、IO、中断等初始化部分。姿态传感器2-5的型号为HI219M，TPS73030为DCDC电源芯片，输入5V输出3.3V，主要为主控板201供电。本实用新型用于虚拟腹腔镜手术时，先将电源信号线与腹腔镜主体设备连接，穿刺器供电后，系统进行初始化，包括各个传感器通电后软件复位、CPI设置、中断引脚输出模式，其他采用默认设置；然后通过穿刺杆102将穿刺器本体插入箱体上，使用者以穿刺器本体为入口和支点插入手术钳等器械。在插入手术钳等器械后，穿刺器本体会检测出是否有器械插入，以及器械的进出量和空间转动姿态。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920055346.X
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:31(上海)
授权编号:CN209804033U
授权时间:20191217
主分类号:G09B9/00
专利分类号:G09B9/00
范畴分类:15E;
申请人:上海褚信医学科技有限公司
第一申请人:上海褚信医学科技有限公司
申请人地址:201500 上海市金山区夏宁路666弄112_113号1楼
发明人:杨晓丽
第一发明人:杨晓丽
当前权利人:上海褚信医学科技有限公司
代理人:赵晓芳
代理机构:32266
代理机构编号:苏州中合知识产权代理事务所(普通合伙) 32266
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计