一種用于軟鏡手術輔助機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于軟鏡手術輔助機械手，包括底座、豎直上下機械臂、水平左右機械臂、前后伸縮機械臂、軟鏡夾持器、上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機。本實用新型克服現有技術中無法實現柔性器械精確多方位操控、無法應對復雜的手術情況、現有機械手與柔性器械配合效果差及醫生手術時手的抖動等問題，具有結構簡單、造價便宜、適用于軟鏡手術、能應對復雜的手術情況、軟鏡實現五維運動及使用效果好等特點。
【專利說明】一種用于軟鏡手術輔助機械手
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫療器械技術，具體來說是一種用于軟鏡手術輔助機械手。
【背景技術】
[0002]隨著軟鏡技術進步，輸尿管軟鏡手術逐漸成為腔內泌尿外科的主要手術，與傳統輸尿管硬鏡相比，輸尿管軟鏡具有高柔韌度的可彎曲鏡體，彎曲自如，靈巧方便，可以從人體自然通道尿道進入到膀胱經輸尿管口到輸尿管直達腎盂以及各腎盞。由于具有灌注和工作通道，輸尿管軟鏡可處理腎臟集合系統各種疾病，如結石，腫瘤。不僅相對安全，且治療效果顯著，相對于經皮腎鏡治療方法，具有更安全、損傷小、恢復快等優點。在診斷和治療難于確診的腎盂腫瘤、腎結石、輸尿管上段結石中具有其他設備無法比擬和取代的優勢。具體如下:
[0003]I)檢查無盲區:這也是軟鏡最突出的優點。由于鏡體柔軟，且鏡體頭端可以向上向下彎曲很大角度，做到不漏診，可以看到硬鏡來看不到的盲區。
[0004]2)損傷小:由于鏡體柔軟(與導尿管相似),管徑細(<6Fr)，麻醉下，直視輕柔地插入基本不會對尿道、膀胱、輸尿管等造成損傷。相對于硬鏡，軟鏡更容易為病人所接受。
[0005]3)視野相對清晰:軟鏡損傷小，可以最大限度的減少損傷性血尿對觀察的影響，從而保證視野清晰。此外，軟鏡屬于電子數碼成像，具有極高的圖像分辨率，可以清晰發現更早期及微小的病變，使疾病在早期即得到有效治療，提高了病人的療效。軟鏡還可以通過圖像采集系統將數字化的圖像傳至電腦，甚至上網實現同步遠程會診。
[0006]4)對體位的要求低:病人于截石位、仰臥位及側臥位都可以進行檢查，特別適合于不能擺截石位和腑臥位的患者(如下肢畸形、嚴重關節炎及偏癱患者等)。
[0007]5)可以同時檢查尿道、膀胱，輸尿管，腎盂及各腎盞整個尿路系統:而硬鏡是不能做到。
[0008]但在做輸尿管軟鏡手術時，為安全進鏡，尋找腎盞口，特別是行腎臟結石手術時，需要依靠X光照射定位，手術醫師受到放射線輻射量較大，為此，如何減少醫師受到的放射線輻射，實現軟鏡準確、穩定定位，避免醫師長時間手術疲勞而造成手顫動是刻不容緩的問題。
[0009]近年來，國內外在醫療機器人和機械手發明和應用比較多，比較成熟的有達芬奇(DaVinci)系統、Zeus系統、伊索(AESOP) 3000醫療外科手術機器人等。
[0010]達芬奇(DaVinci)系統主要由醫生控制臺(Surgeon Console)；一個裝有四支7自由度交互手臂的床旁機械臂塔(Patient Cart)和一個高精度的3D HD視覺系統(VisionCart)構成。借助于高清立體成像、多關節臂自動化控制及光纜信號傳送等高科技設備，使其具備了三維高清術野、手臂無抖動、鏡頭固定、活動范圍廣、器械移動度大等優點，并且改變了術者站在手術臺旁操作的傳統模式，由主刀醫師坐在控制臺前完成手術全過程，符合人體工程學原理，更適合于長時間復雜手術。該系統廣泛應用于普外科、泌尿外科、婦科腹腔鏡手術。[0011]ZEUS機器人手術系統由Computer Motion公司制作，在歐洲已經可以使用，ZEUS系統與達芬奇的裝置類似，它有一個計算機工作站、一個視頻顯示器、控制手柄(用于移動手術臺上安裝的手術儀器XZEUS系統目前在美國只被批準用于醫療試驗，而德國醫生已經使用此系統進行了冠心病搭橋手術。
[0012]伊索(AES0P)3000機器人系統由Computer Motion公司于1994年發布，AESOP是FDA批準使用的第一臺可以用于手術室協助手術的機器人。AESOP比達芬奇系統和ZEUS系統要簡單得多，AESOP基本上只是一個機械臂，用于醫生定位內窺鏡一一種插入病人體內的外科照相機。腳踏板或聲音軟件用于醫生定位照相機，這就讓醫生的手空出來繼續進行手術。AESOP提供了幾種內窺鏡控制形式，包括語音控制、人工定位和手動控制。
[0013]現有技術中存在以下技術問題:
[0014](I)、現有的機械手一般用于剛性器械操控，在操控柔性器械，如軟鏡方面存在一定的局限；
[0015](2)、現有機械手的運動方式和夾持方式易造成柔性器械的損壞；
[0016](3)、現有的機械手無法實現柔性器械精確多方位操控；
[0017](4)、手術如果人工操作，醫生的手會有抖動。
實用新型內容
[0018]本實用新型的目的在于克服以上現有技術存在的不足，提供了一種結構簡單、造價便宜、適用于軟鏡手術、能應對復雜的手術情況、軟鏡實現五維運動及使用效果好的用于軟鏡手術輔助機械手。
[0019]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案:一種用于軟鏡手術輔助機械手，包括底座、豎直上下機械臂、水平左右機械臂、前后伸縮機械臂、軟鏡夾持器、上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機；其中，豎直上下機械臂設有第一絲杠與第一絲杠螺母，第一絲杠螺母與第一滑塊連接，上下維驅動電機驅動第一絲杠旋轉，帶動第一滑塊滑動，水平左右機械臂內設有第二絲杠與第二絲杠螺母，第二絲杠螺母與第二滑塊連接，左右維驅動電機驅動第二絲杠帶動第二滑塊滑動，豎直上下機械臂的第一滑塊與豎直上下機械臂的第二滑塊連接，前后伸縮機械臂設有第三絲杠和第三絲杠螺母，第三絲杠螺母與第三滑塊連接，前后維驅動電機驅動第三絲杠帶動第三滑塊滑動，前后伸縮機械臂的第三滑塊與豎直上下機械臂一端連接，前后伸縮機械臂一端表面固接轉軸維驅動電機，轉軸維驅動電機與軟鏡回轉裝置一端轉動連接，軟鏡回轉裝置另一端連接軟鏡夾持器，軟鏡夾持器與軟鏡撥盤維驅動電機連接，上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機分別與控制器連接。
[0020]優選的，所述軟鏡回轉裝置為“L”形轉動軸。
[0021]優選的，所述上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機均為步進電機或伺服電機。
[0022]優選的，所述軟鏡夾持器包括軟鏡夾持器本體、軟鏡夾持移動塊、軟鏡撥盤固定卡、第一調整螺釘及第二調整螺釘；其中，軟鏡撥盤維驅動電機穿過軟鏡夾持器本體并固定在軟鏡夾持器本體上，軟鏡撥盤維驅動電機的軸與軟鏡撥盤固定卡轉動連接，軟鏡夾持移動塊設有第一調整螺釘，軟鏡撥盤固定卡上設有第二調整螺釘。
[0023]為了便于移動及固定操作，所述底座為移動臺，移動臺內部設有若干安裝位，移動臺一側板上開設有電纜線通孔，移動臺底部設有I個以上剎車片輪腳，移動臺底部裝配有千斤頂裝置或可調整高度的固定支腳，手術過程中將腳輪升起，保證移動臺固定。
[0024]一種用于軟鏡手術輔助機械手的實現方法，包括以下步驟:
[0025]( I )、當機械手需要做豎直上下運動時，控制器控制上下維驅動電機，上下維驅動電機驅動豎直上下機械臂上的第一絲杠旋轉，第一絲杠帶動第一滑塊滑動，第一滑塊的運動使軟鏡夾持器做豎直上下運動；
[0026](2)、當機械手需要做水平左右運動時，控制器控制左右維驅動電機，左右維驅動電機驅動水平左右機械臂上的第二絲杠旋轉，第二絲杠帶動第二滑塊滑動，第二滑塊的運動使軟鏡夾持器做水平左右運動；
[0027](3)、當機械手需要做前后伸縮運動時，控制器控制前后維驅動電機，前后維驅動電機驅動前后伸縮機械臂上的第三絲杠旋轉，第三絲杠帶動第三滑塊滑動，第三滑塊的運動使軟鏡夾持器做前后伸縮運動；
[0028](4)、當機械手需要做轉軸運動時，控制器控制轉軸維驅動電機，轉軸維驅動電機驅動軟鏡回轉裝置旋轉，從而使軟鏡夾持器做轉軸運動；
[0029](5)、當機械手需要做撥盤運動時，控制器控制軟鏡撥盤維驅動電機，軟鏡撥盤維驅動電機驅動軟鏡撥盤固定卡旋轉，從而使軟鏡夾持器做撥盤運動。
[0030]所述步驟(4)和(5)同時進行時，軟鏡夾持器帶動軟鏡做軟鏡前后屈運動。
[0031]所述步驟(I)?(5)中的控制器為帶輸入設備的控制操作臺。
[0032]本實用新型相對于現有技術，具有如下的優點及效果:
[0033]1、本實用新型采用了包括底座、豎直上下機械臂、水平左右機械臂、前后伸縮機械臂、軟鏡夾持器、上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機，具有結構簡單、造價便宜、適用于軟鏡手術、能應對復雜的手術情況、軟鏡實現五維運動及使用效果好等特點。
[0034]2、本實用新型可以通過軟鏡回轉裝置、軟鏡撥盤固定卡、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機，實現軟鏡前后屈的控制，以便應對復雜的手術情況。
[0035]4、本實用新型中的上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機，先設置好各個電機位置轉角精度，然后通過信號控制各電機連續微小控制。
[0036]5、本實用新型代替醫生人工手手術，機械手穩定性高，防止抖動，避免危險，提高了手術成功幾率。
[0037]6、本實用新型通過控制各電機轉動，從而實現五維運動，運動靈活，無手術死角，使用效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為一種用于軟鏡手術輔助機械手的整體結構示意圖；
[0039]圖2為本實用新型中豎直上下機械臂、水平左右機械臂、前后伸縮機械臂處結構示意圖；[0040]圖3為本實用新型中前后伸縮機械臂及軟鏡夾持器的連接結構示意圖；
[0041]圖4為本實用新型中軟鏡夾持器與軟鏡的連接結構示意圖；
[0042]圖5為本實用新型中軟鏡夾持器的結構示意圖。
[0043]圖中標號與名稱如下:
[0044]
【權利要求】
1.一種用于軟鏡手術輔助機械手，其特征在于:包括底座、豎直上下機械臂、水平左右機械臂、前后伸縮機械臂、軟鏡夾持器、上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機；其中，豎直上下機械臂設有第一絲杠與第一絲杠螺母，第一絲杠螺母與第一滑塊連接，上下維驅動電機驅動第一絲杠旋轉，帶動第一滑塊滑動，水平左右機械臂內設有第二絲杠與第二絲杠螺母，第二絲杠螺母與第二滑塊連接，左右維驅動電機驅動第二絲杠帶動第二滑塊滑動，豎直上下機械臂的第一滑塊與豎直上下機械臂的第二滑塊連接，前后伸縮機械臂設有第三絲杠和第三絲杠螺母，第三絲杠螺母與第三滑塊連接，前后維驅動電機驅動第三絲杠帶動第三滑塊滑動，前后伸縮機械臂的第三滑塊與豎直上下機械臂一端連接，前后伸縮機械臂一端表面固接轉軸維驅動電機，轉軸維驅動電機與軟鏡回轉裝置一端轉動連接，軟鏡回轉裝置另一端連接軟鏡夾持器，軟鏡夾持器與軟鏡撥盤維驅動電機連接，上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機分別與控制器連接。
2.根據權利要求1所述的用于軟鏡手術輔助機械手，其特征在于:所述軟鏡回轉裝置為“L”形轉動軸。
3.根據權利要求1所述的用于軟鏡手術輔助機械手，其特征在于:所述上下維驅動電機、左右維驅動電機、前后維驅動電機、轉軸維驅動電機及軟鏡撥盤維驅動電機均為步進電機或伺服電機。
4.根據權利要求1所述的用于軟鏡手術輔助機械手，其特征在于:所述軟鏡夾持器包括軟鏡夾持器本體、軟鏡夾持移動塊、軟鏡撥盤固定卡、第一調整螺釘及第二調整螺釘；其中，軟鏡撥盤維驅動電機穿過軟鏡夾持器本體并固定在軟鏡夾持器本體上，軟鏡撥盤維驅動電機的軸與軟鏡撥盤固定卡轉動連接，軟鏡夾持移動塊設有第一調整螺釘，軟鏡撥盤固定卡上設有第二調整螺釘。
5.根據權利要求1所述的用于軟鏡手術輔助機械手，其特征在于:所述底座為移動臺，移動臺內部設有若干安裝位，移動臺一側板上開設有電纜線通孔，移動臺底部設有I個以上剎車片輪腳，移動臺底部裝配有千斤頂裝置或可調節高度的固定支腳。
【文檔編號】A61B19/00GK203468741SQ201320482576
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2013年8月7日
【發明者】劉歡, 黃建新, 丘強, 曾向陽, 陳維杰 申請人:吳開俊, 廣州賽寶聯睿信息科技有限公司