[發明專利]連續體型半自主式內窺鏡機器人

有效

• 申請號: 200910072751.3
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN101653353A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 胡海燕;王鵬飛;李偉達;李滿天;孫立寧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B1/008
• 分類號: A61B1/008;A61B1/00;A61B1/31
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種內窺鏡機器人，屬于醫療內窺鏡技術領域。

背景技術

目前軟管式結腸鏡只有其末端能夠主動彎曲，其他部分是依靠其與結腸內壁的接觸力而被動彎曲、不具有主動彎曲功能，因此在給病人進行腸道疾病檢查過程中存在著在腸道內堆積、結襻等缺點，從而給病人造成很大的痛苦。在鏡體與腸道壁的接觸力超過一定閾值時，甚至會造成腸道壁穿孔，使得腸道疾病檢查具有較大的風險。目前已有的內窺鏡機器人主要利用氣壓或形狀記憶合金驅動，實現在人體腸道內的運動。但是由于人體腸腔具有柔軟、粘滑以及存在眾多彎曲的特點，使得這些機器人在腸道內的移動速度很低，并且在彎道處還易出現折疊現象而無法前進，實用性較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種連續體型半自主式內窺鏡機器人，以解決現有軟管式結腸鏡只有其末端能夠主動彎曲，其他部分不具有主動彎曲功能，因此在給病人進行腸道疾病檢查過程中存在著在腸道內堆積、結襻等缺點，從而給病人造成痛苦以及現有內窺鏡機器人在腸道內的移動速度低，在彎道處易出現折疊現象而無法前進，實用性較差的問題。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明的內窺鏡機器人包括控制箱、前進控制裝置、攝像頭圖像傳輸通道、電氣控制通道以及水、氣輸送通道和活檢鉗通道，所述控制箱的上端面上設有第一通孔、第二通孔和第三通孔，攝像頭圖像傳輸通道的一端和電氣控制通道的一端均裝在所述第一通孔內，水、氣輸送通道的一端裝在所述第二通孔內，活檢鉗通道的一端裝在所述第三通孔內；所述內窺鏡機器人還包括連續體型鏡體、彎曲控制驅動機構、電機控制器和系統控制器；所述彎曲控制驅動機構包括支架、十臺第一直流伺服電機和十個鋼絲拖動輪；所述控制箱內固裝有所述支架、電機控制器和系統控制器，所述十臺第一直流伺服電機的上端固裝在所述支架上，每臺第一直流伺服電機的輸出軸上固裝有一個鋼絲拖動輪，控制箱固裝在前進控制裝置的螺母和四個滑塊上，所述連續體型鏡體由彎曲關節、三十個傳感器、鋼絲編織網和橡膠覆蓋膜組成；攝像頭圖像傳輸通道、電氣控制通道以及水、氣輸送通道和活檢鉗通道的另一端均設置在彎曲關節的內腔中，所述彎曲關節由五段彎曲單關節段組成，每段彎曲單關節段由多個關節萬向環、多個鉚釘、四個彈簧管、四根多股鋼絲和多個導向座組成；每個關節萬向環的一側端面上設有兩個第一連接耳，第一連接耳的外側面突出于關節萬向環的外環面，每個關節萬向環的另一側端面上設有兩個第二連接耳，第二連接耳的內側面突出于關節萬向環的內環面，兩個第一連接耳和兩個第二連接耳均相對于關節萬向環的中心軸線對稱設置，第一連接耳設置在兩個第二連接耳的中間，第一連接耳上開有第一鉚接孔，第二連接耳上開有第二鉚接孔，相鄰兩個關節萬向環的第一連接耳的第一鉚接孔與第二連接耳的第二鉚接孔通過鉚釘鉚接，鉚釘與第一連接耳的第一鉚接孔和第二連接耳的第二鉚接孔間隙配合，前一段彎曲單關節段上位于末端的關節萬向環作為與其相鄰的后一段彎曲單關節段上的起始端的關節萬向環，彎曲關節的外側壁上包裹有鋼絲編織網，鋼絲編織網的外表面上包裹有橡膠覆蓋膜，位于每段彎曲單關節段中部的橡膠覆蓋膜內的圓周上及位于每段彎曲單關節段末端的橡膠覆蓋膜內的圓周上各鑲嵌有三個壓力傳感器，三個壓力傳感器在圓周方向間隔120°均勻分布，每個關節萬向環的內環面上固接有沿其圓周方向均勻分布的四個導向座，每個導向座上設有導向通孔，每段彎曲單關節段上位于起始端的關節萬向環上的導向座的導向通孔與彈簧管的一端固接，彈簧管的另一端與所述支架固接，每段彎曲單關節段內設置有四根多股鋼絲，每兩根多股鋼絲的一端對稱固接在相應的鋼絲拖動輪的外圓周端面上，多股鋼絲的另一端穿過相應導向座的導向通孔和彈簧管露在彈簧管的外面，每個傳感器的輸出端與系統控制器的一個輸入端連接，系統控制器的輸出端與電機控制器的輸入端連接，電機控制器的一個輸出端與一臺第一直流伺服電機的輸入端連接。

本發明的有益效果是：一、本發明的連續體型鏡體為多個關節萬向環串聯結構，在控制上分為五段，每段各由四根多股鋼絲和四根彈簧管配合驅動，均可實現兩個自由度的彎曲運動，整個連續體型半自主式內窺鏡機器人共可實現十個自由度的空間復合彎曲運動，以適應人體腸道的復雜彎曲狀況，避免在腸道內發生堆積、結襻現象，減輕在結腸內窺鏡檢查過程中病人的不適和痛苦。二、連續體型鏡體的橡膠覆蓋膜內鑲嵌有三十個壓力傳感器，用于全方位感知連續體型鏡體與腸道壁的接觸力，從而可以避免對腸道壁的損傷，提高內窺鏡檢查的安全系數。三、本發明具有結構緊湊、彎曲靈活、移動速度可以調控的優點，利用本發明可快速、有效的實現對腸道疾病的檢查，并可實現組織檢查采樣等微創手術。