專利名稱：一種軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)鏡被用來診斷和治療疾病已經(jīng)50多年的歷史了。歷經(jīng)纖維內(nèi)鏡、電子內(nèi)鏡、超聲內(nèi)鏡等階段，但目前僅被廣泛的使用于生物體自然腔道內(nèi)或在生物體自然腔道內(nèi)有開口的管腔(如膽管、胰腺等部位)疾病的治療。生物體腔的手術(shù)從發(fā)放手術(shù)逐漸發(fā)展到腹腔鏡手術(shù)，開放手術(shù)需要使用者在無菌手術(shù)室內(nèi)將病人進行局部麻醉或全身麻醉然后用手術(shù)刀在病人的體表劃開較大的，然后使用者手持各種手術(shù)用的剪刀鉗子等或直接用手通過開口伸入到病人體腔內(nèi)進行手術(shù)操作，腹腔鏡比開放手術(shù)的開口小了很多，創(chuàng)傷性小了很多，但還是需要在體表開幾個孔洞，將所需的器械通過所開的孔洞插入到體腔中從而進行手術(shù)操 作?，F(xiàn)有的內(nèi)鏡中插入患者的體腔內(nèi)的一端稱為遠(yuǎn)端，由內(nèi)鏡的使用者握持的一端稱為近端。內(nèi)鏡包括在近端的控制手柄，長度為L1并被附接到控制手柄的遠(yuǎn)端的柔性插入部，長度為L2并被附接到柔性插入部的遠(yuǎn)端的彎曲部，被附接到彎曲部的遠(yuǎn)端的端部執(zhí)行器，控制彎曲部彎曲的開合機構(gòu)，和包覆該彎曲部的彈性覆蓋件；彈性覆蓋件的遠(yuǎn)端附接到該端部執(zhí)行器，彈性覆蓋件的近端附接到柔性插入部的近端；端部執(zhí)行器包括外露于彎曲部的鏡頭和手術(shù)器械，手術(shù)器械通過控制鋼絲與控制手柄連接，控制手柄牽拉控制鋼絲控制手術(shù)器械動作。在廣泛使用的軟式內(nèi)窺鏡器械多依靠控制內(nèi)窺鏡的動作來帶動器械運動，存在以下缺點
I、所使用器械的各種姿態(tài)都是通過使用者單手操作內(nèi)鏡的“up、down”和“l(fā)eft、right”兩對旋鈕，使內(nèi)鏡的鏡身向四個方向彎曲才能得以實現(xiàn)的，操控過程只能分別調(diào)整一個方向后再調(diào)整另外一個方向，過程比較繁瑣。2、現(xiàn)有的內(nèi)鏡，大多鏡身部分只有一處可控的彎曲，內(nèi)窺鏡硬度不能調(diào)整，不易到達一些特殊部位也不太易保持特定的狀態(tài)，使器械到達一些特殊部位和保持特定的狀態(tài)啊。3、目前雖然也有可以同時使用兩個器械的雙通道內(nèi)鏡，同時允許兩個器械操作，這種內(nèi)鏡使用的器械仍然后普通器械，實際使用時如同人伸直雙臂，眼睛平視雙手進行操作，兩個器械只有前后的移動、繞器械本身軸芯旋轉(zhuǎn)及做左右或上下兩組動作中一組動作，兩個器械的配合度有限，不能類似人的雙臂帶動兩只手，那樣自由靈活的配合操作。4、端部執(zhí)行器的在手術(shù)過程中全程手術(shù)器械和鏡頭裸露，內(nèi)鏡在進入人體體腔時，手術(shù)器械和鏡頭容易與人體腔道產(chǎn)生擠壓或摩擦、碰撞，劃傷腔道組織，造成傷害。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種通過使用者的手腳配合即可實現(xiàn)軟式內(nèi)鏡專用器械的旋轉(zhuǎn)和移動等動作，并且能夠防止手術(shù)器械和內(nèi)窺鏡外露，與生物腔道產(chǎn)生的摩擦小，控制簡單，使用方便的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)。軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，包括一個設(shè)有兩條器械通道的軟性內(nèi)窺鏡，穿過器械通道的手術(shù)器械和固定于軟性內(nèi)窺鏡近端、控制內(nèi)窺鏡動作的控制手柄；
手術(shù)器械由相應(yīng)的控制鋼絲牽引，控制鋼絲穿設(shè)于軟性內(nèi)窺鏡的器械通道，控制鋼絲的近端連接驅(qū)動柄，驅(qū)動柄包括基座和安裝于基座上的能夠牽拉控制鋼絲的控制滾輪；其特征在于所述的驅(qū)動柄受控于電動驅(qū)動控制部，電動驅(qū)動控制部包括與基座可脫卸式連接的驅(qū)動座，驅(qū)動座安裝于驅(qū)動部支架上，驅(qū)動座上設(shè)有與控制滾輪對應(yīng)的驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤與控制滾輪可脫卸地鍵連接，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤與帶動其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤電機連接；
驅(qū)動部支架上設(shè)有能夠帶動驅(qū)動座沿直線做往復(fù)運動的直線驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動座連接能夠帶動驅(qū)動座旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動部支架上設(shè)有允許控制鋼絲穿過的導(dǎo)向套筒，導(dǎo)向套筒和控制鋼絲插入柔性插入部的器械通道中，控制鋼絲貫穿器械通道； 軟性內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端設(shè)有一對能夠?qū)?nèi)窺鏡鏡頭和手術(shù)器械包覆其內(nèi)的保護殼，保護殼呈流線型，保護殼的近端與軟式內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端鉸接，保護殼的遠(yuǎn)端設(shè)有缺口 ；保護殼上設(shè)有控制保護殼相互打開或合攏的開合機構(gòu)，該開合機構(gòu)受控于任意驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。保護殼的外表面覆蓋有保護性的光滑的高分子材料層。進一步，直線驅(qū)動機構(gòu)包括進退驅(qū)動電機、與進退驅(qū)動電機輸出軸連接的絲杠和與絲杠嚙合的螺母、以及僅允許螺母沿絲杠軸向移動限制螺母轉(zhuǎn)動的限位件；
驅(qū)動部支架包括固定進退驅(qū)動電機的固定部和帶動驅(qū)動座沿絲桿軸向移動的移動部，移動部與螺母固定連接。進退驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，同時螺母帶動驅(qū)動座沿絲杠軸向移動，以驅(qū)動控制鋼絲前推或后撤，進而帶動手術(shù)器械前進或后退。進一步，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出軸連接的行星齒輪和與行星齒輪嚙合傳動的太陽齒輪，行星齒輪圍繞太陽齒輪的圓周運動；
太陽齒輪固定于驅(qū)動部支架的移動部上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機固定于驅(qū)動座上，驅(qū)動座與移動部可轉(zhuǎn)動連接。進一步，驅(qū)動座上設(shè)有中心轉(zhuǎn)軸，移動部設(shè)有允許中心轉(zhuǎn)軸插入其內(nèi)的軸孔，軸孔與太陽齒輪同軸設(shè)置，中心轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一圈向外延伸的凸環(huán)，軸孔上設(shè)有與凸環(huán)適配的凹環(huán)，中心轉(zhuǎn)軸與軸孔間隙配合，中心轉(zhuǎn)軸內(nèi)設(shè)有允許控制鋼絲穿過的鋼絲通道；中心轉(zhuǎn)軸套接于導(dǎo)向套筒內(nèi)。進一步，控制部包括控制臺，控制臺上設(shè)有便于使用者握持的電控手柄，電控手柄包括鉸接連接的橫桿和豎桿，電控手柄內(nèi)設(shè)有感應(yīng)電控手柄運動狀態(tài)并將運動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為控制電控驅(qū)動部的電機運動的傳感器族。進一步，控制臺上固定有固定套，橫桿套接于固定套內(nèi)，橫桿和固定套之間設(shè)有感應(yīng)橫桿前后移動的第一電位器和感應(yīng)橫桿周向旋轉(zhuǎn)的第二電位器，橫桿移動造成第一電位器電位變化，第一電位器的電位變化決定進退驅(qū)動電機的運動幅度和方向；橫桿周向旋轉(zhuǎn)造成第二電位器電位變化，第二電位器的電位變化決定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的運動幅度和方向；
橫桿和豎桿的鉸接部設(shè)有第三電位器，橫桿與豎桿的相對轉(zhuǎn)動造成第三電位器變化，第三電位器的電位變化決定轉(zhuǎn)盤電機的運動幅度和方向；所有的電位器形成控制電控驅(qū)動部的傳感器族。進一步，開合機構(gòu)包括固定于保護殼內(nèi)表面的能使保護殼相互合攏的內(nèi)拉繩和固定于保護殼的外表面的能使保護殼相對打開的外拉繩，內(nèi)拉繩拉緊且外拉繩松弛時、保護殼相互合攏，內(nèi)拉繩松弛且外拉繩放松時、保護殼相對打開。鏡頭包括裝有攝像頭的成像觀察端和連接成像觀察端與彎曲部的連接部，該連接部為表面覆蓋有彈性件的可彎曲結(jié)構(gòu)，連接部的結(jié)構(gòu)與軟式內(nèi)窺鏡的所有彎曲部的結(jié)構(gòu)是相同的；
成像觀察端位于保護殼的包裹區(qū)域內(nèi)，保護殼的近端設(shè)有允許連接部外露的避空部。該避空部是指設(shè)置在保護殼近端的弧形缺口，保護殼相互合攏時，連接部處于弧形缺口圍成的區(qū)域內(nèi)。由于避空部的存在，使得可彎曲的連接部不會阻礙保護殼相互合攏。進一步，保護殼的內(nèi)表面設(shè)有套筒，手術(shù)器械經(jīng)套筒穿出。套筒與貫穿于手術(shù)器械外的彈性管道件連接。保護殼的外表面設(shè)有容納外拉繩的容納槽。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是通過電控手柄上的傳感器族將使用者的手部運動轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電控驅(qū)動部的電機運動的控制信號，通過使用者的肢體動作控制手術(shù)器械的前進、后退和旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)使用者單人即可控制內(nèi)窺鏡動作的目的，操作簡單。在內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端設(shè)置一對能夠相互開、閉的保護殼，保護殼呈流線形。在內(nèi)窺鏡進入人體的過程中，保護殼處于合攏狀態(tài)，保護殼包裹著手術(shù)器械和成像觀察端通過生物腔道，進入的阻力小，且不會造成組織損傷。由于保護殼的遠(yuǎn)端設(shè)有缺口，該缺口作為鏡頭拍攝的視窗，不會影響操作視野。當(dāng)內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端到達目標(biāo)位置時，保護殼相對打開，釋放手術(shù)器械和鏡頭。并且，保護殼相對打開能夠?qū)⑸矬w腔內(nèi)的臟器分離形成一個供執(zhí)行器械操作的空間，可降低內(nèi)鏡手術(shù)時傷害到不必要的臟器或組織的風(fēng)險。保護殼的近端設(shè)置避空部以允許彎曲的連接部外露，保護殼只需包裹成像觀察端即可，連接部無需占用保護殼內(nèi)部的容積，從而對成像觀察端的體積限制放寬，將使用具有多組鏡頭的成像觀察端成為可能，有利于拍攝到更清晰、更全面的手術(shù)畫面，為精確地實施手術(shù)提供保障。在保護殼的外表面設(shè)置容納槽，從而將外拉繩收納于容納槽內(nèi)，使保護殼的外表面保持光滑，降低摩擦阻力。本發(fā)明具有通過使用者的手腳配合即可實現(xiàn)內(nèi)鏡的旋轉(zhuǎn)和移動，內(nèi)窺鏡與生物腔道產(chǎn)生的摩擦小，不會造成腔道損傷的，控制簡單，使用方便的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明的示意圖。圖2是驅(qū)動柄的示意圖。圖3是電控驅(qū)動部的示意圖。圖4是驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的示意圖。圖5是電控手柄的示意圖。圖6是使用者操作電控手柄和腳踏開關(guān)的示意圖。圖7是內(nèi)窺鏡遠(yuǎn)端的示意圖。
圖8是保護殼的內(nèi)側(cè)的示意圖。圖9是保護殼的外側(cè)的示意圖。圖10是鏡頭的示 意圖。圖11是一個保護殼鉸接于端部執(zhí)行器時的示意圖。圖12是采用第二種開合機構(gòu)時的示意圖。圖13是采用第三種開合機構(gòu)時的示意圖。圖14是采用第四種開合機構(gòu)時的示意圖。
具體實施例方式參照附圖，進一步說明本發(fā)明
軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，包括一個設(shè)有兩條器械通道的軟性內(nèi)窺鏡、穿過器械通道的手術(shù)器械和固定于軟性內(nèi)窺鏡7近端、控制內(nèi)窺鏡動作的控制手柄，手術(shù)器械由相應(yīng)的控制鋼絲牽引，控制鋼絲穿設(shè)于軟性內(nèi)窺鏡的器械通道，控制鋼絲的近端連接驅(qū)動柄3，驅(qū)動柄3包括基座31和安裝于基座31上的能夠牽拉控制鋼絲的控制滾輪32 ；
所述的驅(qū)動柄受控于電動驅(qū)動控制部4，電動驅(qū)動控制部4包括與基座可脫卸式連接的驅(qū)動座41，驅(qū)動座41安裝于驅(qū)動部支架42上，驅(qū)動座41上設(shè)有與控制滾輪32對應(yīng)的驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43與控制滾輪32可脫卸地鍵連接，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43與帶動其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤電機44連接，一個驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43對應(yīng)一個轉(zhuǎn)盤電機44 ；
軟性內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端設(shè)有一對能夠?qū)?nèi)窺鏡鏡頭7和手術(shù)器械包覆其內(nèi)的保護殼8，保護殼8呈流線型，保護殼8的近端與的遠(yuǎn)端鉸接，保護殼8的遠(yuǎn)端設(shè)有缺口 81 ;保護殼上設(shè)有控制保護殼8相互打開或合攏的開合機構(gòu)，該開合機構(gòu)受控于任意驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43。鏡頭7包括裝有攝像頭的成像觀察端71和連接成像觀察端71與彎曲部72的連接部，該連接部72為表面覆蓋有彈性件的可彎曲結(jié)構(gòu)，連接部的結(jié)構(gòu)與軟式內(nèi)窺鏡的所有彎曲部的結(jié)構(gòu)是相同的；
成像觀察端71位于保護殼8的包裹區(qū)域內(nèi)，保護殼8的近端設(shè)有允許連接部72外露的避空部85。該避空部85是指設(shè)置在保護殼8近端的弧形缺口，保護殼8相互合攏時，連接部72處于弧形缺口圍成的區(qū)域內(nèi)。由于避空85的存在，使得可彎曲的連接部72不會阻礙保護殼8相互合攏。保護殼8的內(nèi)表面設(shè)有套筒83，手術(shù)器械經(jīng)套筒穿出。套筒83與貫穿于手術(shù)器械外的彈性管道件連接。保護殼8的外表面設(shè)有容納外拉繩的容納槽84。開合機構(gòu)包括固定于保護殼8內(nèi)表面的能使保護殼相互合攏的內(nèi)拉繩9和固定于保護殼8的外表面的能使保護殼8相對打開的外拉繩，內(nèi)拉繩9拉緊且外拉繩松弛時、保護殼8相互合攏，內(nèi)拉繩9松弛且外拉繩放松時、保護殼8相對打開。當(dāng)然，開合機構(gòu)的結(jié)構(gòu)并不局限于采用拉繩控制。還可以是使用張開連桿機構(gòu)912和閉合連桿機構(gòu)911來實現(xiàn)保護殼的張開和閉合，如圖12所示。使用張開連桿機構(gòu)和閉合連桿機構(gòu)來實現(xiàn)保護殼的張開和閉合的工作過程是通過牽拉張開控制拉繩9121，使張開連桿機構(gòu)912的兩根連桿相對展開，從而使保護殼8相互打開。牽拉張開控制拉繩9121時，閉合控制拉繩9111處于松弛狀態(tài)，閉合連桿機構(gòu)911在張開連桿機構(gòu)912的帶動下展開。通過牽拉閉合控制拉繩9111，使閉合連桿機構(gòu)911的兩根連桿相互合攏，從而使保護殼7相互閉合。牽拉閉合控制拉繩9111時，張開控制拉繩9121處于松弛狀態(tài)，張開連桿機構(gòu)912在閉合連桿機構(gòu)911的帶動下合攏。當(dāng)然，開合機構(gòu)還可以是使用齒輪連動的形式，如圖13所示開合機構(gòu)包括分別固定于保護殼8上的一對齒輪副921，帶動齒輪副921相向運動使保護殼7相互合攏的閉合拉繩922和帶動齒輪副921反向運動使保護殼7相互展開的張開拉繩923?；蛘呤褂靡桓彪p連桿同時實現(xiàn)開合動作，如圖14所示雙連桿931的鉸接處連接具有剛性的控制拉桿932，控制拉桿932向遠(yuǎn)端推送時，雙連桿931帶動保護殼8相互打開；控制拉桿932向近端拉動時，雙連桿931帶動保護殼8相互合攏；控制拉桿932包括具有剛性的彈簧套管9321和穿設(shè)于彈簧套管9321內(nèi)的鋼絲繩9322。彈簧套管9321表面覆蓋有彈性覆蓋件，如橡膠套筒。驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43與控制滾輪32可脫卸地鍵連接具體可以是驅(qū)動轉(zhuǎn)盤上開設(shè)有凹槽，控制滾輪上設(shè)有與凹槽適配的凸塊，凹槽和凸塊過盈配合，如圖4所示。將控制滾輪32的 凸塊對準(zhǔn)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43上的凹槽431，并將凸塊插入凹槽431內(nèi)，即可實現(xiàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤43與控制滾輪32的連接。為了保證連接的可靠性，驅(qū)動座41上設(shè)有緊固螺釘47，緊固螺釘47抵緊驅(qū)動柄3的基座，從而將驅(qū)動柄和驅(qū)動座可靠固定。驅(qū)動部支架42上設(shè)有能夠帶動支架整體沿直線做往復(fù)運動的直線驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動座41連接能夠帶動驅(qū)動座41旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu),驅(qū)動部支架42上設(shè)有允許控制鋼絲穿過的導(dǎo)向套筒45，導(dǎo)向套筒45和控制鋼絲插入柔性插入部2的器械通道中，控制鋼絲貫穿器械通道。直線驅(qū)動機構(gòu)包括進退驅(qū)動電機461、與進退驅(qū)動電機輸出軸連接的絲杠462和與絲杠462嚙合的螺母463、以及僅允許螺母463沿絲杠462軸向移動限制螺母463轉(zhuǎn)動的限位件；
驅(qū)動部支架42包括固定進退驅(qū)動電機461的固定部A和帶動驅(qū)動座41沿絲桿462軸向移動的移動部B，移動部B與螺母463固定連接。進退驅(qū)動電機461旋轉(zhuǎn)帶動絲杠462轉(zhuǎn)動，同時螺母463帶動驅(qū)動座41沿絲杠462軸向移動，以驅(qū)動控制鋼絲前推或后撤，進而帶動手術(shù)器械前進或后退。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機471、與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機471輸出軸連接的行星齒輪472和與行星齒輪472嚙合傳動的太陽齒輪473，行星齒輪472圍繞太陽齒輪473的圓周運動；
太陽齒輪473固定于驅(qū)動部支架42的移動部B上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機471固定于驅(qū)動座41上，驅(qū)動座41與移動部B可轉(zhuǎn)動連接。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)帶動驅(qū)動座整體旋轉(zhuǎn)，由驅(qū)動座帶動手術(shù)器械的控制鋼絲發(fā)生旋轉(zhuǎn)，最終由控制鋼絲將旋轉(zhuǎn)傳遞到手術(shù)器械，帶動手術(shù)器械旋轉(zhuǎn)。由于控制鋼絲的長度長，因此必須使整個驅(qū)動座旋轉(zhuǎn)才能將旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)控制鋼絲的長距離傳導(dǎo)到達手術(shù)器械。如圖3所示，驅(qū)動部支架42包括基座盒和機架板，基座盒作為固定部A，機架板作為移動部B。進退驅(qū)動電機461固定于基座盒上，絲杠462和螺母463位于基座盒的容腔內(nèi)，機架板與螺母463固定連接，機架板兩側(cè)架設(shè)與基座盒的兩個側(cè)板上，基座盒的兩個側(cè)板起到允許螺母463沿絲桿462軸向移動、限制螺母463周向旋轉(zhuǎn)的作用。機架板包括與螺母463固定的底板和垂直于底板的翼板,太陽齒輪473固定于翼板上。
驅(qū)動座41上設(shè)有中心轉(zhuǎn)軸，移動部B設(shè)有允許中心轉(zhuǎn)軸插入其內(nèi)的軸孔，軸孔與太陽齒輪473同軸設(shè)置，中心轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一圈向外延伸的凸環(huán)，軸孔上設(shè)有與凸環(huán)適配的凹環(huán)，中心轉(zhuǎn)軸與軸孔間隙配合，中心轉(zhuǎn)軸內(nèi)設(shè)有允許控制鋼絲穿過的鋼絲通道；中心轉(zhuǎn)軸套接于導(dǎo)向套筒內(nèi)?？刂撇堪刂婆_，控制臺上設(shè)有便于使用者握持的電控手柄5，電控手柄5包括鉸接連接的橫桿51和豎桿52，電控手柄5內(nèi)設(shè)有感應(yīng)電控手柄運動狀態(tài)并將運動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為控制電控驅(qū)動部的電機運動的傳感器族。控制臺上固定有固定套53，橫桿51套接于固定套53內(nèi)，橫桿51和固定套53之間 設(shè)有感應(yīng)橫桿51前后移動的第一電位器和感應(yīng)橫桿51周向旋轉(zhuǎn)的第二電位器,橫桿51移動造成第一電位器電位變化，第一電位器的電位變化決定進退驅(qū)動電機461的運動幅度和方向；橫桿51周向旋轉(zhuǎn)造成第二電位器電位變化，第二電位器的電位變化決定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機471的運動幅度和方向；
橫桿51和豎桿52的鉸接部設(shè)有第三電位器,橫桿51與豎桿52的相對轉(zhuǎn)動造成第三電位器變化，第三電位器的電位變化決定轉(zhuǎn)盤電機44的運動幅度和方向；
所有的電位器形成控制電控驅(qū)動部的傳感器族。具體來說，當(dāng)使用者手握豎桿52帶動橫桿51向遠(yuǎn)離固定套53的方向移動時位于固定套53內(nèi)的第一電位器的電位信號發(fā)生變化增大，第一電位器輸出的電位信號輸入處理器中，處理器運算采集到電位的信號增大的比例經(jīng)過查表和計算向進退驅(qū)動電機發(fā)出指令正向轉(zhuǎn)動相應(yīng)角度，進退驅(qū)動電機461帶動絲杠462逆向轉(zhuǎn)動，帶動螺母463后退使固定在驅(qū)動座41上的驅(qū)動柄3后退，帶動執(zhí)行器械整體后退，手術(shù)器械向遠(yuǎn)端靠近，當(dāng)使用者推動橫桿51向靠近固定套53的方向運動時,進退驅(qū)動電機461的動作相反。當(dāng)使用者手握豎桿52帶動橫桿51向逆時針旋轉(zhuǎn)時、位于第二電位器的電位信號發(fā)生增大變化，處理器運算采集到變化的信號增大的比例經(jīng)過查表和計算向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機發(fā)出指令正向轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機471帶動行星齒輪472逆時針轉(zhuǎn)動，行星齒輪472與太陽齒輪473嚙合使驅(qū)動柄逆時針轉(zhuǎn)動，驅(qū)動柄帶動插入器械通道的軟式的柔性插入部旋轉(zhuǎn)，柔性插入部帶動固定在其遠(yuǎn)端的手術(shù)器械逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)使用者順時針旋轉(zhuǎn)時橫桿時手術(shù)器械的動作相反。當(dāng)使用者將豎桿52上提,豎桿52與橫桿53相對轉(zhuǎn)動時,第三電位器的電位信號發(fā)生增大，處理器運算采集到變化的信號增大的比例，經(jīng)過查表和計算向負(fù)責(zé)左右轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤電機發(fā)出指令正向轉(zhuǎn)動，電機帶動驅(qū)動轉(zhuǎn)盤逆時針轉(zhuǎn)動，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鋼絲繞固盤逆時針轉(zhuǎn)動其上繞接的鋼絲相對長度發(fā)生變化，一端變長一端變短，變短的一段將牽引左右轉(zhuǎn)動臂向其相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動過一定的角度，當(dāng)使用者手握豎桿向下轉(zhuǎn)動時器械頭端動作相反。豎桿52上還可以設(shè)置輔助控制部件用于控制轉(zhuǎn)盤電機運動，每個輔助控制部件對應(yīng)一個轉(zhuǎn)盤電機，如圖5所示。豎桿上套接有一個或者多個輔助轉(zhuǎn)環(huán)，每個輔助轉(zhuǎn)環(huán)與豎桿之間設(shè)有輔助電位器，輔助轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動時輔助電位器的電位信號發(fā)生變化，輔助電位器的電位信號控制手術(shù)器械動作。以手術(shù)器械為手術(shù)鉗為例說明輔助轉(zhuǎn)環(huán)和輔助電位器的工作過程。當(dāng)使用者手握豎桿52手指推動控制鉗頭動作的輔助轉(zhuǎn)環(huán)521轉(zhuǎn)動時，對應(yīng)于該輔助轉(zhuǎn)環(huán)521的輔助電位器的電位信號發(fā)生變化，處理器運算采集到變化的信號進過其計算向控制手術(shù)鉗的鉗頭上下轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤電機44發(fā)出指令正向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤電機44帶動驅(qū)動控制滾輪32逆時針轉(zhuǎn)動，控制滾輪32驅(qū)動控制鋼絲繞控制滾輪32逆時針轉(zhuǎn)動，控制滾輪32上繞接的控制鋼絲相對長度發(fā)生變化，一側(cè)變長一側(cè)變短，變短的側(cè)的鋼絲將牽引所述的那個上下轉(zhuǎn)動頭向上抬
起并轉(zhuǎn)動一定角度。所述的豎桿52上設(shè)有與所有電位器連接的功率放大器，功率放大器將電位器輸出的電信號放大或縮小以增大或降低電機的運動幅度，功率放大器連接倍率選擇按鈕54。運動倍率選擇按鈕54用于改變器械運動速度或幅值，本實施例中選擇設(shè)置成1/5倍率、1/2倍率、I倍倍率、2倍倍率、5倍倍率等幾檔，當(dāng)然也可以設(shè)置更多或其他倍率值，每按下運動倍率選擇按鈕，每當(dāng)使用者手指按下其一次均會觸發(fā)一個高低電平的信號變化，會選擇一個倍率，并在主操作者顯示評上顯示，如果不是使用者向要的倍率可繼續(xù)按，直到選擇到時使用者想要的倍率為止。當(dāng)使用者選擇使用倍率按鈕時使用者的手部動作轉(zhuǎn)換成電位信號出入給處理器，進過處理器計算處理在集合使用者選擇的運動倍率再經(jīng)過處理器計算后輸 出給相應(yīng)的執(zhí)行電機指揮其按倍率執(zhí)行動作，器械頭端就會按使用者所選擇的倍率進行適當(dāng)?shù)倪\動，如選裝1/2倍率是其動作速度為正常速度的一半。這樣有利于使用者在安全時加快手術(shù)速度，在精確操作時使動作更精準(zhǔn)。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還具有在手術(shù)過程中為手術(shù)器械供氣的供氣裝置，為手術(shù)器械供水的供水裝置以及為手術(shù)器械供電的供電裝置，供氣裝置、供水裝置和供電裝置的開閉受控于對應(yīng)的電磁閥或繼電器，控制臺上設(shè)有控制電磁閥或繼電器通斷的腳踏開關(guān)6。當(dāng)使用者腳踩下腳踏開關(guān)時，處理將采集到來自對應(yīng)線路的電平有高低變化電平變高，經(jīng)過計算后向?qū)ο鄳?yīng)電磁閥或繼電器發(fā)出動作指令，指揮其接通或斷開，從而控制水、汽、電的輸出 ’關(guān)斷、電的接通和斷開。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是通過電控手柄上的傳感器族將使用者的手部運動轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電控驅(qū)動部的電機運動的控制信號，通過使用者的肢體動作控制手術(shù)器械的前進、后退和旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)使用者單人即可控制內(nèi)窺鏡動作的目的，操作簡單。
本發(fā)明具有通過使用者的手腳配合即可實現(xiàn)內(nèi)鏡的旋轉(zhuǎn)和移動，控制簡單，使用方便的優(yōu)點。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，包括一個設(shè)有兩條器械通道的軟性內(nèi)窺鏡，穿過器械通道的手術(shù)器械和固定于軟性內(nèi)窺鏡近端、控制內(nèi)窺鏡動作的控制手柄； 手術(shù)器械由相應(yīng)的控制鋼絲牽引，控制鋼絲穿設(shè)于軟性內(nèi)窺鏡的器械通道，控制鋼絲的近端連接驅(qū)動柄，驅(qū)動柄包括基座和安裝于基座上的能夠牽拉控制鋼絲的控制滾輪； 其特征在于所述的驅(qū)動柄受控于電動驅(qū)動控制部，電動驅(qū)動控制部包括與基座可脫卸式連接的驅(qū)動座，驅(qū)動座安裝于驅(qū)動部支架上，驅(qū)動座上設(shè)有與控制滾輪對應(yīng)的驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤與控制滾輪可脫卸地鍵連接，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤與帶動其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤電機連接； 驅(qū)動部支架上設(shè)有能夠帶動驅(qū)動座沿直線做往復(fù)運動的直線驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動座連接能夠帶動驅(qū)動座旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動部支架上設(shè)有允許控制鋼絲穿過的導(dǎo)向套筒，導(dǎo)向套筒和控制鋼絲插入柔性插入部的器械通道中，控制鋼絲貫穿器械通道； 軟性內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端設(shè)有一對能夠?qū)?nèi)窺鏡鏡頭和手術(shù)器械包覆其內(nèi)的保護殼，保護殼呈流線型，保護殼的近端與軟式內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端鉸接，保護殼的遠(yuǎn)端設(shè)有缺口 ；保護殼上設(shè)有控制保護殼相互打開或合攏的開合機構(gòu)，該開合機構(gòu)受控于任意驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。
2.保護殼的外表面覆蓋有保護性的光滑的高分子材料層。
3.如權(quán)利要求I所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，其特征在于直線驅(qū)動機構(gòu)包括進退驅(qū)動電機、與進退驅(qū)動電機輸出軸連接的絲杠和與絲杠嚙合的螺母、以及僅允許螺母沿絲杠軸向移動限制螺母轉(zhuǎn)動的限位件； 驅(qū)動部支架包括固定進退驅(qū)動電機的固定部和帶動驅(qū)動座沿絲桿軸向移動的移動部，移動部與螺母固定連接。
4.如權(quán)利要求2所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，其特征在于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機輸出軸連接的行星齒輪和與行星齒輪嚙合傳動的太陽齒輪，行星齒輪圍繞太陽齒輪的圓周運動； 太陽齒輪固定于驅(qū)動部支架的移動部上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機固定于驅(qū)動座上，驅(qū)動座與移動部可轉(zhuǎn)動連接。
5.如權(quán)利要求3所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，其特征在于驅(qū)動座上設(shè)有中心轉(zhuǎn)軸，移動部設(shè)有允許中心轉(zhuǎn)軸插入其內(nèi)的軸孔，軸孔與太陽齒輪同軸設(shè)置，中心轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一圈向外延伸的凸環(huán)，軸孔上設(shè)有與凸環(huán)適配的凹環(huán)，中心轉(zhuǎn)軸與軸孔間隙配合，中心轉(zhuǎn)軸內(nèi)設(shè)有允許控制鋼絲穿過的鋼絲通道；中心轉(zhuǎn)軸套接于導(dǎo)向套筒內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，其特征在于控制部包括控制臺，控制臺上設(shè)有便于使用者握持的電控手柄，電控手柄包括鉸接連接的橫桿和豎桿，電控手柄內(nèi)設(shè)有感應(yīng)電控手柄運動狀態(tài)并將運動狀態(tài)轉(zhuǎn)換為控制電控驅(qū)動部的電機運動的傳感器族。
7.如權(quán)利要求5所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，其特征在于控制臺上固定有固定套，橫桿套接于固定套內(nèi)，橫桿和固定套之間設(shè)有感應(yīng)橫桿前后移動的第一電位器和感應(yīng)橫桿周向旋轉(zhuǎn)的第二電位器，橫桿移動造成第一電位器電位變化，第一電位器的電位變化決定進退驅(qū)動電機的運動幅度和方向；橫桿周向旋轉(zhuǎn)造成第二電位器電位變化，第二電位器的電位變化決定旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的運動幅度和方向； 橫桿和豎桿的鉸接部設(shè)有第三電位器，橫桿與豎桿的相對轉(zhuǎn)動造成第三電位器變化，第三電位器的電位變化決定轉(zhuǎn)盤電機的運動幅度和方向；所有的電位器形成控制電控驅(qū)動部的傳感器族。
8.如權(quán)利要求1-6之一所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng),其特征在于內(nèi)窺鏡鏡頭包括裝有攝像頭的成像觀察端和連接成像觀察端與彎曲部的連接部，該連接部為表面覆蓋有彈性件的可彎曲結(jié)構(gòu)； 成像觀察端位于保護殼的包裹區(qū)域內(nèi)，保護殼的近端設(shè)有允許連接部外露的避空部。
9.如權(quán)利要求7所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，其特征在于保護殼的內(nèi)表面設(shè)有套筒，手術(shù)器械經(jīng)套筒穿出。
10.如權(quán)利要求8所述的軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，其特征在于開合機構(gòu)包括固定于保護殼內(nèi)表面的能使保護殼相互合攏的內(nèi)拉繩和固定于保護殼的外表面的能使保護殼相對打開的外拉繩，內(nèi)拉繩拉緊且外拉繩松弛時、保護殼相互合攏，內(nèi)拉繩松弛且外拉繩放松時、保護殼相對打開。
全文摘要
一種軟式內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng)，包括軟性內(nèi)窺鏡，手術(shù)器械和控制手柄；手術(shù)器械由控制鋼絲牽引，控制鋼絲的近端連接驅(qū)動柄，驅(qū)動柄包括基座和控制滾輪；驅(qū)動柄受控于電動驅(qū)動控制部，電動驅(qū)動控制部包括驅(qū)動座，驅(qū)動座安裝于驅(qū)動部支架，驅(qū)動座設(shè)有驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤與控制滾輪連接；驅(qū)動部支架上設(shè)有直線驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動座連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動部支架上設(shè)有導(dǎo)向套筒；軟性內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端設(shè)有一對保護殼，保護殼的近端與軟式內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端鉸接，保護殼的遠(yuǎn)端設(shè)有缺口；保護殼上設(shè)有控制保護殼相互打開或合攏的開合機構(gòu)，該開合機構(gòu)受控于任意驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。本發(fā)明具有不會造成腔道損傷的，控制簡單，使用方便的優(yōu)點。
文檔編號A61B17/94GK102697553SQ20121012335
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者張承, 時百明, 李兆申, 王東 申請人:李兆申, 杭州安杰思醫(yī)學(xué)科技有限公司, 王東