CN107320178A - 一种医学辅助操作装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医学辅助操作装置，包括：主臂、调位单元和器械驱动单元，调位单元的近端与主臂固定连接，调位单元相对主臂能够伸缩，调位单元包括伸缩部件、多自由度活动部件和第一锁定部件，第一锁定部件能够同时锁定伸缩部件和多自由度活动部件，器械驱动单元位于调位单元的远端，与其可拆卸连接，器械驱动单元包括马达装置、器械固定部件和器械传动部件，手术器械由器械固定部件固定在器械驱动单元上，器械传动部件自适应于不同形状和高度的所述手术器械，在马达装置的驱动下，将动作传递给手术器械。该装置具有较好的自适应性，使得术者能够对已经定位的手术器械或未定位的手术器械，方便地进行单人操作。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种医学辅助操作装置。
背景技术
相比于传统的手术方法，机械臂辅助或者机器人辅助手术操作已经成为外科手术发展的热点之一，例如内窥镜微创手术、脊柱微创手术、心血管介入手术等。由于外科医生的双手需要操控手术器械，且必须保持无菌，当需要同时操作多个手术器械时，就需要助手相助，此时，若借用机械臂或者机器人辅助操作，则将大大节约人力及操作时间。而介入技术的发展，使得越来越多的外科手术需要在具有X射线辅助照射的手术室内操作，随着操作时间和次数的累积，术者所承受的辐射量也在累积，当手术量较大时，对术者易造成不可逆转的辐射伤害，此时，若借用机械臂或者机器人的辅助操作，将大大减少此种伤害。
专利CN200910127112.2中描述了一种用于保持外科手术器械的装置，具有伸缩驱动的该装置包括：支座；通过支座承载的第一伸缩级，该第一伸缩级能够相对于支座完成第一运动；第二伸缩级，该第二伸缩级能够相对于第一伸缩级完成第二运动；以及驱动***，所述驱动******作用于驱动第一和第二运动，以便在第一伸缩元件执行第一运动并且第二伸缩元件同时执行第二运动，其中伸缩驱动可操作地支撑另一装置并移动另一装置以便该运动围绕一点为中心，或者每一伸缩元件都是弧形的。此专利中描述的技术，虽具有一定的实用性，但是当所述装置进行第一和第二运动时，其弧形伸缩元件占用空间较大，且其末端与手术器械相连接时，自由度调节需要靠距离末端较远的近端球关节臂来调节，而后锁定，由于装置体积较大，关节臂长度长且有一定重量，无法实现单手操作该装置以便对术中已经定位的手术器械进行位置自适应调节。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种医学辅助操作装置，该医学辅助操作装置具有较好的自适应性，使得术者能够对已经定位的手术器械或未定位的手术器械，方便地进行单人操作。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种医学辅助操作装置，包括：主臂、调位单元和器械驱动单元，所述调位单元的近端与所述主臂固定连接，所述调位单元相对所述主臂能够伸缩，所述调位单元包括伸缩部件、多自由度活动部件和第一锁定部件，所述第一锁定部件能够同时锁定所述伸缩部件和所述多自由度活动部件，所述器械驱动单元位于所述调位单元的远端，与所述调位单元可拆卸连接，所述器械驱动单元包括马达装置、器械固定部件和器械传动部件，手术器械由所述器械固定部件固定在所述器械驱动单元上，所述器械传动部件自适应于不同形状和高度的所述手术器械，在所述马达装置的驱动下，将动作传递给手术器械。
本发明的目的还可以通过以下技术方案进一步实现：
在一个实施方式中，所述器械传动部件的一端与所述马达装置连接，所述器械传动部件的另一端设置有与所述手术器械相连接的连接部件，所述连接部件无弹性，长度能够被调整。
在一个优选的实施方式中，所述连接部件为传动杆，在所述马达装置的驱动下所述传动杆能够移动至靠近并接触手术器械，传递动作，实现传动。
在一个实施方式中，所述器械传动部件的一端与所述马达装置可拆卸连接，所述器械驱动单元上还设置有第二锁定部件，处于锁定状态时，所述器械传动部件与所述马达装置相配合以便于传递驱动力，操作所述第二锁定部件解锁后，所述器械传动部件与所述马达装置能够相对移动，所述器械传动部件能被手动移动至所需的位置。
在一个实施方式中，所述调位单元与所述主臂同轴，所述调位单元上设置槽或者轨道，所述槽或者轨道与所述主臂轴线平行。
在一个优选的实施方式中，所述伸缩部件与所述主臂同轴，所述伸缩部件包括第一伸缩件和第二伸缩件，所述第二伸缩件被同轴套接在所述第一伸缩件内，并能够在所述述第一伸缩件内轴向移动。
在一个优选的实施方式中，所述第一锁定部件为锁紧螺钉，所述调位单元内还设置有第一定位件、第二定位件和第三定位件，所述第一定位件的远端部分被设置在所述第二伸缩件内部，用于限位，所述第二定位件为楔形块，所述第三定位件的近端设置有与所述第二定位件相匹配的楔形面，所述第三定位件的远端设置有与所述多自由度活动部件相配合的面，上述部件相配合，实现所述锁紧螺钉一次同时锁定所述伸缩部件和所述多自由度活动部件。
在一个实施方式中，所述多自由度活动部件为球关节。
在一个实施方式中，所述调位单元上还设置有连接单元，所述连接单元位于所述调位单元与所述器械驱动单元之间，所述连接单元的近端与所述调位单元固定或者可拆卸连接，所述连接单元的远端与所述器械驱动单元可拆卸连接。
在一个实施方式中，所述器械驱动单元上设置导槽或者滑轨，所述器械传动部件沿所述导槽或者滑轨运动。
在一个实施方式中，所述器械驱动单元为一次性灭菌耗材。
同现有技术相比，上述技术方案的优点在于：
1.本发明的技术方案，在调位单元的多自由度活动部件的基础上，同时增加了一个伸缩部件，且第一锁定部件能够同时锁定伸缩部件和多自由度部件，特别是多自由度部件为球关节时，该结构体积比一般机械关节小，占地空间小，能方便的一次锁定，使得前期机械臂与手术器械之间的位置配合更为快捷方便，操作更为简便，方便医生单人操作，单手锁紧，减少术者人数，节省手术室空间，减少手术时间。
2.本发明的技术方案，器械驱动单元与整体装置采用了可拆卸方案，将所述器械驱动单元设置为一次性灭菌耗材，一方面方便术者操作，减少手术时间，同时器械驱动单元可以有更多的型号设置，以供术者选择类别和型号；另一方面，无菌操作减少了污染的可能性，避免因清洗不当造成的有菌感染和交叉感染的发生。
3.本发明的技术方案，在器械传动部件上的结构设计，可以使得其与不同形状高度的手术器械都能适配连接，同时实现传动，实现了一台装置可以对应辅助操作多种手术器械的方案。
4.本发明的技术方案，在器械传动部件上设置有第二锁定部件，能够使器械传动部件在马达驱动和手动驱动之间进行转换，且转换时间短，转换方式便捷，可以实现术者对传动部件的人工操作，将其移动至所需的位置，增加了装置的可操作性和实用性，术者亦可手动快速的将器械传动部件移动至与手术器械对应的位置，实现连接传动。
5.本发明的技术方案，使得术者可以在手术室外或者远离C型臂X光机的区域，使用本发明中的医学辅助操作装置对现有上市产品进行远距离操作，减少术者在手术过程中收到的辐照积累量，改善术者的手术操作环境，保障术者的健康。
6.本发明的技术方案，采用了马达等作为驱动方式，具有更好的精度和稳定性，提高手术质量和成功率，也便于手术过程中的数据观察与记录。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明所述一种医学辅助操作装置的总体结构示意图；
图2是本发明所述一种医学辅助操作装置的使用示意图；
图3是本发明所述调位单元的一个实施方式示意图；
图4是本发明所述第一伸缩件的一个实施方式示意图；
图5是本发明所述第一锁定部件的一个实施方式示意图；
图6是本发明所述第二伸缩件的远端部分的结构示意图；
图7是本发明所述第一定位件的一个实施方式的结构示意图；
图8是本发明所述第二定位件的一个实施方式的结构示意图；
图9是本发明所述第三定位件与球关节配合的一个实施方式示意图；
图10是本发明所述第一定位件、第二定位件和第三定位件与球关节配合的装配剖面示意图；
图11是本发明所述球关节的一个实施方式示意图；
图12是本发明所述连接单元和所述器械驱动单元的一个实施方式示意图；
图13是图12的俯视图；
图14是本发明所述连接单元的另一个实施方式示意图；
图15是本发明所述球关节的另一个实施方式示意图；
图16是本发明所述连接单元的另一个实施方式示意图；
图17是本发明所述器械驱动单元的一个实施方式示意图；
图18是图17的侧视图；
图19是图17的正视图；
图20是本发明所述器械驱动单元的另一个实施方式示意图；
图21是本发明所述器械传动部件的一个实施方式示意图；
图22和图23是本发明所述器械传动部件工作原理示意图；
图24至图29是本发明所述器械传动部件的另一些实施方式示意图；
图30是本发明所述第二锁定部件处于解锁状态时，所述器械传动部件、所述马达装置和所述第二锁定部件之间的结构关系的侧视剖面示意图；
图31是本发明所述第二锁定部件处于锁定状态时，所述器械传动部件、所述马达装置和所述第二锁定部件之间的结构关系的侧视剖面示意图；
图32是本发明所述第二锁定部件处于解锁状态时，所述器械传动部件、所述马达装置和所述第二锁定部件之间的结构关系的俯视剖面示意图；
图33是本发明所述第二锁定部件处于锁定状态时，所述器械传动部件、所述马达装置和所述第二锁定部件之间的结构关系的俯视剖面示意图；
图34是所述丝杆和所述第三辅助连接件处于解锁状态的剖面示意图；
图35是所述丝杆和所述第三辅助连接件处于锁定状态的剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。本发明中靠近地面的为下方，远离地面的为上方，靠近患者的为远端，远离患者的为近端，诸如“第一”和“第二”之类的术语可以用于描述各种部件，但是这些部件一定不限于上述术语，上述术语仅用于将一个部件和其他部件区分开来。
在本说明书中使用的术语仅用于描述具体的实施例，并且不意在限制本发明。在本说明书中，应该理解，诸如“包括”、“设置有”和“具有”之类的术语意在表示公开在说明书中的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其结合的存在，而不意在排除可以存在或增加一个或多个不同的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其结合的可能。
下文中参照附图详细描述本发明的一些实施例。在所有附图中使用相同的附图标记表示相同或者相对应的元器件，并且省略对相同元器件的重复描述。
如图1所示，一种医学辅助操作装置1，包括主臂100、调位单元200和器械驱动单元300，所述主臂100的近端与可移动机箱固定连接(未示出)，放置于如图2中所示病床3的附近位置，所述主臂100的远端与所述调位单元200的近端固定连接，所述调位单元200相对所述主臂100能够伸缩，所述器械驱动单元300位于所述调位单元200的远端，与其可拆卸连接，用于与如图2中所示的手术器械2相连接，辅助其在病床3附近操作。
如图3所示，所述调位单元200与所述主臂同轴，所述调位单元200包括伸缩部件210、多自由度活动部件220和第一锁定部件230，所述伸缩部件210与所述主臂同轴，所述伸缩部件210包括第一伸缩件211和第二伸缩件212，所述第二伸缩件212被同轴套接在所述第一伸缩件211内，并能够在所述第一伸缩件211内轴向移动，实现伸缩，在另一个实施方式中(未显示)，所述伸缩部件可以包含第三伸缩件，实现三件同轴套接，使得所述调位单元收缩后整体长度更短，占用空间更小；所述调位单元200上还设置有槽或者轨道214，与所述主轴轴线平行，在此实施方式中，所述多自由度活动部件220为球关节，位于如图6所示的所述第二伸缩件212的远端部分内，实现多自由度活动，如图3和图4所示，所述调位单元200上还设置有定位光线213，例如红外光、可见激光，方便术者预先将所述医学辅助操作装置移动至手术器械附近位置。
如图5所示，在一个实施方式中，所述第一锁定部件230为锁紧螺钉，与如图3中所示的所述第二伸缩件212一起相对于所述第一伸缩件211沿所述槽或者轨道214平移，所述第一锁定部件230锁紧时，将所述第一伸缩件211和所述第二伸缩件212之间的相对位置固定；如图7至图9所示，所述调位单元内还设置有第一定位件240(图7)、第二定位件250(图8)和第三定位件260(图9)，如图10所示，所述第一定位件240的远端部分被设置在所述第二伸缩件212内部，用于限位，所述第二定位件250为楔形块，所述第三定位件260的近端设置有与所述楔形块相匹配的楔形面，所述第三定位件260的远端设置有与所述球关节220相配合的面，上述部件与如图5所示的所述锁紧螺钉230相配合，当所述锁紧螺钉230进行锁紧动作时，向所述调位单元内部压紧所述第二定位件250，同时，作用力传递至所述第三定位件260，从而传至所述球关节220，在上述部件们的相互作用下，所述第一锁定部件230实现一次同时锁定所述第一伸缩件211和所述第二伸缩件212之间的伸缩运动和所述多自由度活动部件220，即实现所述锁紧螺钉一次同时锁定所述伸缩部件210和所述多自由度活动部件220。当所述多自由度活动部件220为球关节时，该结构体积比一般机械关节小，占地空间小，且能方便的一次锁定，使得前期机械臂与手术器械之间的位置配合更为快捷方便，操作更为简便，方便医生单人操作，单手锁紧，减少术者人数，节省手术室空间，减少手术时间。
在一个实施方式中，为了实现所述器械驱动单元300与所述调位单元之间的可拆卸连接，所述调位单元上还设置有如图12所示的连接单元250，位于所述器械驱动单元300与所述调位单元之间，如图9所示，所述球关节220的远端设置有螺纹结构221，与如图12所示的所述连接单元的近端为螺纹可拆卸或者螺纹加胶的固定连接，所述连接单元250的远端与所述器械驱动单元300可拆卸连接。在另一个实施方式中，如图11所示，所述多自由度活动部件220的远端为折弯杆件，增大了其活动的范围。
在一个实施方式中，如图12和图13所示，所述器械驱动单元300为一次性灭菌耗材，包括外壳310、马达装置、器械固定部件320和器械传动部件330，所述马达装置位于所述外壳310内部，所述器械传动部件330自适应于不同形状和高度的手术器械，在所述马达装置的驱动下，将动作传递给所述手术器械，在另一个实施方式中，所述马达装置为电机。如图14所示，为了实现所述器械驱动单元与所述连接单元250的可拆卸连接，所述连接单元250上设置有位于远端部分的凹槽251和位于两侧的把手252，所述凹槽251与所述器械驱动单元300内部设置的柱塞(未示出)配合，实现可拆卸连接。在另一些实施方式中(未示出)，所述连接单元采用常用的卡扣、旋转扣等方式，实现可拆卸连接。在另一个实施方式中，如图15所示，所述球关节220的远端为弹性插条221，如图16所示，所述连接单元250上设置有与所述弹性插条221相互配合的槽253和方便把持的把手252，在上述部件的配合下，所述球关节220与所述连接单元250实现插拔可拆卸连接。
在一个实施方式中，如图17至图19所示，为了能够适应于不同形状和高度的手术器械，实现传动，所述器械驱动单元300上设置有导槽或者滑轨350，所述器械固定部件320如图18所示为插拔卡扣结构，与术者使用的手术器械可拆卸连接，所述器械传动部件330的一端与所述电机装置固定连接，另一端设置有传动杆340，依靠所述马达实现固定和移动，能够在所述马达的驱动下在如图18所示箭头方向沿如图19所示导槽或者滑轨350运动，实现靠近并接触手术器械，传递动作。此实施方式的好处在于，术中，术者将辅助操作装置与手术器械进行位置配合与固定时，不受手术器械原始高度和器械形状的限制，实现了一台装置能够对应辅助操作多种手术器械的方案。在另一个实施方式中，如图20所示，所述器械驱动单元300为一次性使用灭菌耗材的另一个型号类别，所述导槽350沿着所述器械驱动单元300横向设置，所述器械传动部件330为卡槽，与手术器械可拆卸连接，术者可以根据实际操作动作的需求，选择所述器械驱动单元的型号类别。
在另一些实施方式中，如图21所示，所述器械传动部件330的一端与所述马达装置连接，另一端设置有与手术器械连接的连接部件360，所述器械传动部件330上还设置有第一辅助连接件341和第二辅助连接件342，所述第一辅助连接件341位于所述器械传动部件330的侧面，与所述连接部件360的一端固定连接，所述第二辅助连接件342位于所述器械传动部件330的另一个侧面，内设弹性孔洞，所述连接部件360为具有一定长度的无弹性的软质塑料绳，在其靠近所述第二辅助连接件342的一端上，设置有多个间隔一定距离的圆形凸起，尺寸与上述弹性孔洞相配合。如图22所示，将所述连接部件360的此端绕过所述手术器械2，穿过所述第二辅助连接件342上的弹性孔洞，所述的圆形凸起与所述弹性孔洞之间尺寸的配合，使得所述连接部件360只能向如图箭头所示方向单向运动，实现长度能够被调整并且被调整后的长度能够被固定，将其拉紧后所述手术器械2被固定在所述器械传动部件330上。如图23所示，随后，所述马达装置带动所述器械传动部件330，再带动与之固定的所述手术器械2，沿如图示箭头方向向上运动，实现辅助操作。在另一个实施方式中，与上述实施方式的不同之处在于，如图24所示，所述第一辅助连接件341和所述第二辅助连接件342都与所述连接部件360可调节长度固定。在另一个实施方式中，与上述实施方式的不同之处在于，如图25和图26所示，所述连接部件360上设置有扎带结构361，与所述第二辅助连接件342内设的卡位配合使用，实现长度能够被调整并且被调整后的长度能够被固定。在另一些实施方式中，与上述实施方式的不同之处在于，如图27所示，所述连接部件360为无弹性的绳，能够绕在所述第二辅助连接件342上固定，亦能够如图28所示，绕毕后采用压套固定，亦能够如图29所示，所述第二辅助连接件342为可旋转结构，通过旋转方式调节所述连接部件360的长度。上述实施例中的技术方案，能够实现所述器械传动部件自适应于不同形状和高度的手术器械，并实现辅助操作。
在另一个实施方式中，如图30所示，所述马达装置包括丝杆380，所述器械传动部件330的一端与所述丝杆380通过第三辅助连接件331可拆卸连接，所述第三辅助连接件具有一定的弹性，在一个实施方式中，采用塑料材质制成，所述器械驱动单元300上还设置有第二锁定部件370，如图30和图32所示，当旋转所述第二锁定部件370至解锁状态时，所述第三辅助连接件331与所述丝杆380之间分离至如图34所示状态，此时所述第二锁定部件370与所述第三辅助连接件331依旧如图30所示，部分接触，从而使得所述器械传动部件330与所述马达装置能够相对移动，且所述器械传动部件330能与所述第二锁定部件370和所述第三辅助连接件331一起沿着所述丝杆380的上下方向移动，被手动移动至所需的位置；如图31和图33所示，当旋转所述第二锁定部件370至锁定状态时，所述第三辅助连接件331与所述丝杆380之间被卡紧至如图35所示状态，从而所述器械传动部件330与所述马达装置相配合，以便于传递驱动力，所述器械传动部件330能够在所述马达装置的驱动下，进行移动。此种实施方式，能够使器械传动部件在马达驱动和手动驱动之间进行转换，且转换时间短，转换方式便捷，能够实现术者对传动部件的人工操作，将其移动至所需的位置，增加了装置的可操作性和实用性，术者亦能够手动快速的将器械传动部件移动至与手术器械对应的位置，实现连接传动。
本发明的技术方案，使得术者能够在手术室外或者远离C型臂X光机的区域，使用本发明中的医学辅助操作装置对现有上市产品进行远距离操作，减少术者在手术过程中的辐照积累量，改善术者的手术操作环境，保障术者的健康。
最后应当说明的是，以上所述仅为本发明的较佳的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种医学辅助操作装置(1)，其特征在于，包括主臂(100)、调位单元(200)和器械驱动单元(300)，所述调位单元(200)的近端与所述主臂(100)固定连接，所述调位单元(200)相对所述主臂(100)能够伸缩，所述调位单元(200)包括伸缩部件(210)、多自由度活动部件(220)和第一锁定部件(230)，所述第一锁定部件(230)能够同时锁定所述伸缩部件(210)和所述多自由度活动部件(220)，所述器械驱动单元(300)位于所述调位单元(200)的远端，与所述调位单元(200)可拆卸连接，所述器械驱动单元(300)包括马达装置、器械固定部件(320)和器械传动部件(330)，手术器械由所述器械固定部件(320)固定在所述器械驱动单元(300)上，所述器械传动部件(330)自适应于不同形状和高度的所述手术器械，在所述马达装置的驱动下，将动作传递给所述手术器械。
2.根据权利要求1所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述器械传动部件(330)的一端与所述马达装置连接，所述器械传动部件(330)的另一端设置有与所述手术器械相连接的连接部件(360)，所述连接部件(360)无弹性，长度能够被调整。
3.根据权利要求1所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述器械传动部件(330)的一端与所述马达装置可拆卸连接，所述器械驱动单元(300)上还设置有第二锁定部件(370)，处于锁定状态时，所述器械传动部件(330)与所述马达装置相配合以便于传递驱动力，操作所述第二锁定部件(370)解锁后，所述器械传动部件(330)与所述马达装置能够相对移动，所述器械传动部件(330)能被手动移动至所需的位置。
4.根据权利要求1所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述调位单元(200)与所述主臂(100)同轴，所述调位单元(200)上设置槽或者轨道(214)，所述槽或者轨道(214)与所述主臂(100)轴线平行。
5.根据权利要求4所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述伸缩部件(210)与所述主臂(100)同轴，所述伸缩部件(210)包括第一伸缩件(211)和第二伸缩件(212)，所述第二伸缩件(212)被同轴套接在所述第一伸缩件(211)内，并能够在所述第一伸缩件(211)内轴向移动。
6.根据权利要求5所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述第一锁定部件(230)为锁紧螺钉，所述调位单元(200)内还设置有第一定位件(240)、第二定位件(250)和第三定位件(260)，所述第一定位件(240)的远端部分被设置在所述第二伸缩件(212)内部，用于限位，所述第二定位件(250)为楔形块，所述第三定位件(260)的近端设置有与所述第二定位件(250)相匹配的楔形面，所述第三定位件(260)的远端设置有与所述多自由度活动部件(220)相配合的面，上述部件相配合，实现所述锁紧螺钉一次同时锁定所述伸缩部件(210)和所述多自由度活动部件(220)。
7.根据权利要求1所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述多自由度活动部件(220)为球关节。
8.根据权利要求1所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述调位单元(200)上还设置有连接单元(250)，所述连接单元(250)位于所述调位单元(200)与所述器械驱动单元(300)之间，所述连接单元(250)的近端与所述调位单元(200)固定或者可拆卸连接，所述连接单元(250)的远端与所述器械驱动单元(300)可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述器械驱动单元(300)上设置导槽或者滑轨(350)，所述器械传动部件(330)沿所述导槽或者滑轨(350)运动。
10.根据权利要求1所述的医学辅助操作装置，其特征在于，所述器械驱动单元(300)为一次性灭菌耗材。
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