[發明專利]腹腔微創外科手術機器人用變胞工具手

有效

• 申請號: 200910069324.X
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101584594A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 王樹新;羅海風
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00;A61B17/94;A61B19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明涉及一種微創外科手術機器人醫療設備，特別是涉及一種可進入腹腔內部、可整體伸展、收縮，其拓撲結構可變化，具有多種操作功能，使用方便、操作靈活的腹腔微創外科手術機器人用變胞工具手。

背景技術

微創手術是借助先進的手術器械與設備、以較小的創傷完成手術，達到優于傳統開口手術的療效。機器人技術進入微創外科手術領域后，為完成復雜的手術操作，機器人末端工具要求有較高靈活性，末端工具由最初的單自由度構型發展為多自由度構型，但現有機器人末端工具缺乏對較大組織及器官的操作能力，并且一種工具只可進行特定單一的功能操作，在完成其任務后需更換其它工具，同時工具缺乏有益的交互力信息。

變胞機構是1998年提出的一種可高度展開、折疊的機構，變胞機構改變了傳統的機構概念和機構設計方法，提出了新的可變自由度和可變構件數目的機構。該機構具有構態變換和自動組合等特點，能在不同的狀態下改變機構有效桿件的數目從而提供不同的自由度數，自動組合出新的機構，以適應不同的功能要求。迄今為止，在醫學微創外科手術機器人方面，尚未出現應用變胞理論的機構設計以及可使用的醫療設備，特別是在微創外科手術機器人末端工具領域，沒有相關的產品得到開發與使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種腹腔微創外科手術機器人用變胞工具手，該工具手可方便迅速地進入病人腹腔內部進行手術操作、整體構型是可變的多自由度變胞機構，既能利用該工具手本身的不同構型對腹腔內組織、器官進行直接手術操作，也可使用其中的三指工具手構型抓持專用工具對組織、器官進行間接手術操作。

為了解決上述技術問題，本發明腹腔微創外科手術機器人用變胞工具手予以實現的技術方案是，包括：手指機構、手掌機構、變胞執行機構、基桿機構、驅動檢測機構和專用工具；所述手指機構包括食指、中指和拇指；所述食指和中指鉸裝于所述手掌機構；所述變胞執行機構鉸接于所述手掌機構和所述基桿機構之間；所述手掌機構與所述基桿機構鉸接，所述拇指鉸接于所述基桿機構內，所述基桿機構通過設置在金屬軟管中的不銹鋼絲與驅動檢測機構連接；所述基桿機構通過螺栓安裝于機器人本體并隨之運動；所述工具手手指機構和手掌機構操作專用工具；所述拇指和中指沿基桿機構的軸向移動，以實現所述拇指和中指可收縮于基桿機構內或分別伸展至基桿機構外；所述拇指、中指與食指及手掌構成不同的工具構型；所述工具手進入腹腔后，所述食指獨自動作，從而構成單指的工具構型；所述拇指和/或中指先后展開后，與食指構成兩指或三指的工具構型；所述單指構型、兩指構型或三指的工具構型均直接對手術對象進行操作，所述三指的工具構型在腹腔內操作專用工具進行相應操作；上述形成的各種工具構型進入或退出腹腔表皮時，所述中指和拇指均收縮在基桿機構內；所述食指保持豎直狀態，并隨基桿機構通過腹腔表皮切口退出腹腔。

為了滿足微創手術的要求，本發明利用變胞理論開發一種變胞工具手，該變胞工具手在機器人本體支撐以及后置電機的驅動下實現手掌和手指的獨立驅動，使該工具手可以整體收縮或張開。當變胞工具手收縮為一體時，可進出腹腔表皮切口；當變胞工具手展開時，可分別構成單指工具構型、兩指工具構型或三指工具手構型，這些工具構型在腹腔內部直接對組織和器官進行操作，其中，三指工具構型的工具手還可使用本發明提供的專用工具進行間接操作。本發明變胞工具手可完成類似人手的功能，協助醫生進行微創手術操作。與現有技術相比，本發明所具有的有益效果是：

(1)本發明變胞工具手采用軟管、軟絲傳動形式，其結構簡潔，驅動裝置后置安裝，可增加工具手獨立可控的自由度數，提高了工具手動作的靈活性；

(2)本發明變胞工具手整體拓撲結構可變，變胞工具手的中指和拇指可根據功能需求收入或者伸出基桿內部；

(3)本發明變胞工具手整體可方便、迅速的、以細長桿構型通過腹腔表皮切口進入腹腔內部；

(4)本發明變胞工具手進入腹腔內部后，變胞執行機構可快速地將變胞工具手由細長桿結構變胞為單指工具構型、兩指工具構型或三指工具構型結構，這三種構型工具可直接對手術對象進行相應操作；

(5)本發明形成的三指工具手可使用多種專用工具對手術對象進行間接手術操作；

(6)本發明變胞工具手在完成手術操作后，其中的變胞執行機構可快速地將變胞工具手由不同工具結構變胞為細長桿結構，以方便變胞工具手退出腹腔。

附圖說明

圖1-1是本發明腹腔微創外科手術機器人用變胞工具手結構示意圖；

圖1-2、圖1-3和圖1-4是本發明腹腔微創外科手術機器人用變胞工具手構成示意圖；