[發(fā)明專利]磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)、方法和電子設備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211086306.4
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115599012A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉宏斌;黃遠睿;馬潤禹
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;A61B1/04;A61B1/045;A61M25/01;A61M25/09
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 劉雯

本發(fā)明提供一種磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)、方法和電子設備。該控制系統(tǒng)包括：電磁體，用于調整磁性醫(yī)療器械的姿態(tài)和/或所述磁性醫(yī)療器械的目標端的位置；機械臂，與電磁體連接，用于調整電磁體的位置和姿態(tài)；位置檢測部，用于獲取目標端的當前位置；接觸力檢測部，用于獲取電磁體受到的接觸外力；控制部，分別與電磁體、機械臂、位置檢測部和接觸力檢測部連接，用于根據(jù)接觸外力、當前位置和目標位置控制機械臂的運動和電磁體上的電流大小，以調整磁性醫(yī)療器械的姿態(tài)和/或所述磁性醫(yī)療器械的目標端的位置。該系統(tǒng)通過與人體柔順接觸，盡可能避免了對人體產生損害，同時對電磁體的體積要求更小且能耗供給也更小，便于控制系統(tǒng)部署且安全性更好。

技術領域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術領域，尤其涉及一種磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)、方法和電子設備。

背景技術

隨著醫(yī)療技術的發(fā)展，很多醫(yī)療磁性裝置被插入至身體中以診斷和治療各種醫(yī)療狀況。例如磁性導管被用于執(zhí)行人體和其他身體內的各種任務，包括藥物和流體的輸送、體液的移除、以及手術工具和器械的運輸。例如膠囊內窺鏡被用于獲取被檢體內有關的各種信息、或者向被檢體內投放藥劑等。

相關技術中，可以通過磁場來驅動特定的磁性醫(yī)療器械以實現(xiàn)其特定的功能，常用的磁驅動方法有(1)采用經(jīng)過設計以及標定后的多個電磁體以特定位姿組成的磁場發(fā)生器，該類磁場發(fā)生器通常包含電磁體陣列及其控制系統(tǒng)，通過改變電磁體陣列中每個電磁單元的電流大小及方向，達到改變工作區(qū)域磁場分布的目的，完成對磁性醫(yī)療器械的空間導航。該方法為了產生足以驅動特定磁性醫(yī)療器械的高強度磁場，需要向電磁單元通大電流，這使得該設備能耗很高，同時電磁體發(fā)熱嚴重，很難冷卻，難以長時間工作。進一步的該系統(tǒng)無法移動，工作區(qū)域受限，難以進行大范圍的作業(yè)。

(2)基于永磁體的磁驅動設備：基于永磁體的磁驅動設備通常由兩部分組成，由永磁體組成的永磁體單元和移動單元。將永磁體單元安裝在移動單元上，通過調節(jié)永磁體單元的位置和姿態(tài)，達到改變工作區(qū)域磁場分布的目的，完成對磁性醫(yī)療器械的空間導航。該方法為了產生足以驅動特定磁性醫(yī)療器械的高強度磁場，同時為了防止永磁體在近距離工作時對患者造成傷害，通常需要選用體積很大的永磁體在離患者較遠的距離進行磁驅動，這就要求搭載永磁體單元的移動設備具有很高的負載能力。并且永磁體單元在非工作狀態(tài)時無法退磁，這使得基于永磁體的磁驅動設備對周圍的物品材質和工作區(qū)域有很嚴格的需求，不便于部署。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)、方法和電子設備，用以解決現(xiàn)有技術中能耗高、難移動、工作區(qū)域受限的缺陷，實現(xiàn)一種體積小、能耗少、便于部署且能夠近距離對磁性醫(yī)療器械進行控制的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)，包括：

電磁體，用于調整磁性醫(yī)療器械的姿態(tài)和/或所述磁性醫(yī)療器械的目標端的位置；

機械臂，與所述電磁體連接，用于調整所述電磁體的位置和姿態(tài)；

位置檢測部，用于獲取所述目標端的當前位置；

接觸力檢測部，用于獲取所述電磁體受到的接觸外力；

控制部，分別與所述電磁體、機械臂、位置檢測部和接觸力檢測部連接，用于根據(jù)所述接觸外力、所述當前位置和目標位置控制機械臂的運動和電磁體上的電流大小，以調整所述磁性醫(yī)療器械的姿態(tài)和/或所述磁性醫(yī)療器械的目標端的位置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)，所述接觸力檢測部為設置在所述電磁體與所述機械臂之間的力傳感器；或

所述接觸力檢測部為設置在所述機械臂上的扭矩傳感器。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)，所述電磁體為整體結構或為多個子電磁體陣列排布構成的。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種磁性醫(yī)療器械控制系統(tǒng)，當所述磁性醫(yī)療器械為導管或導絲時，還包括：