[發(fā)明專利]微創(chuàng)手術(shù)器械的觸覺反饋系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310279281.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN104274244A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張帆;劉燕;宋芳;張立方;顧斌;李彬彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B19/00
• 分類號(hào): A61B19/00
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械，特別涉及一種微創(chuàng)手術(shù)器械的觸覺反饋系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在微創(chuàng)外科手術(shù)中，機(jī)器人協(xié)同的手術(shù)越來越普及。在此類手術(shù)中，外科醫(yī)生將操作主動(dòng)控制器從而控制在手術(shù)位置的手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)件通常包括一個(gè)或多個(gè)手輸入裝置，如操作桿、手持件或類似物，它們的運(yùn)動(dòng)通過伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)。從動(dòng)件穿過切口在手術(shù)位置(例如，病人的腹腔)進(jìn)行操作。根據(jù)手術(shù)程序，采用抓鉗、灼燒探針等器械，幫助外科醫(yī)生進(jìn)行各種操作，如縫合、打結(jié)、抓持血管或解剖、灼燒或凝固組織等。

但通過“非現(xiàn)場(chǎng)”方式實(shí)施機(jī)器人手術(shù)的方法也面臨很多挑戰(zhàn)。其中一種挑戰(zhàn)是外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)不能提供精確“感覺”反饋給操作手術(shù)器械的外科醫(yī)生。外科醫(yī)生需要根據(jù)反饋的力(力矩)來精確控制從動(dòng)件進(jìn)行操作，以避免施加過大的力使器官或組織被夾傷。

微創(chuàng)外科手術(shù)的觸覺反饋問題頗具難度。虛擬現(xiàn)實(shí)、3D視覺可以部分代替觸覺幫助醫(yī)生了解手術(shù)器械的操作情況，但上述兩種方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)觸診，因而無(wú)法通過觸碰器官、組織來檢查腫瘤、病變組織。

采用傳感器獲取施加至器械尖端的力時(shí)，面臨著空間受限、難以消毒的問題。為了減少病人的痛苦，腹腔鏡手術(shù)器械和機(jī)器人微創(chuàng)手術(shù)器械的直徑小于12mm，并且在病人腹腔以內(nèi)操作部分需要高溫消毒(在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，121℃的高溫環(huán)境下消毒至少15分鐘)，這對(duì)大多數(shù)的商用傳感器設(shè)備來說是難以接受的。部分可以適應(yīng)高溫環(huán)境的壓力傳感器價(jià)格不菲。因此，目前還未見一種商用的能集成在微創(chuàng)手術(shù)器械中的觸覺反饋系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是為了提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高、成本低廉的微創(chuàng)手術(shù)器械的觸覺反饋系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種微創(chuàng)手術(shù)器械的觸覺反饋系統(tǒng)，包括微創(chuàng)手術(shù)器械的細(xì)長(zhǎng)桿和與之相連的末端執(zhí)行器，末端執(zhí)行器設(shè)有開合關(guān)節(jié)，微創(chuàng)手術(shù)器械的細(xì)長(zhǎng)桿設(shè)有俯仰關(guān)節(jié)；還包括：

第一彈性裝置，其遠(yuǎn)端與末端執(zhí)行器的遠(yuǎn)端內(nèi)側(cè)相連；

具有柔順變形能力的連接件，其遠(yuǎn)端與第一彈性裝置的近端相連；

第二彈性裝置，其遠(yuǎn)端與具有柔順變形能力的連接件的近端相連，其近端安裝在微創(chuàng)手術(shù)器械的細(xì)長(zhǎng)桿內(nèi)；

第一對(duì)滾輪組，其安裝在末端執(zhí)行器開合關(guān)節(jié)軸線的兩側(cè)，其滾輪軸線與開合關(guān)節(jié)的軸線平行；

第二對(duì)滾輪組，其安裝在微創(chuàng)手術(shù)器械細(xì)長(zhǎng)桿俯仰關(guān)節(jié)的軸線兩側(cè)，其滾輪軸線與俯仰關(guān)節(jié)的軸線平行；

所述具有柔順變形能力的連接件依次從上述兩對(duì)滾輪中間穿過；

指示件，其固定在具有柔順變形能力的連接件上；

測(cè)量元件，其安裝在微創(chuàng)手術(shù)器械細(xì)長(zhǎng)桿內(nèi)并與具有柔順變形能力的連接件平行；

電腦控制系統(tǒng)，其與測(cè)量元件電信號(hào)相連，讀取測(cè)量元件的讀數(shù)，轉(zhuǎn)化并判斷出施加在末端執(zhí)行器內(nèi)側(cè)的力的大小。

所述指示件為指針，該指針與測(cè)量元件接觸相連，測(cè)量元件可通過電腦控制系統(tǒng)讀出指針在測(cè)量元件上的位置。

所述第一對(duì)滾輪組和第二對(duì)滾輪組中的滾輪都是小直徑長(zhǎng)桿形滾柱。

所述第一彈性裝置和第二彈性裝置為彈簧、氣囊或液囊。

本發(fā)明的有益效果是：

1.利用一些簡(jiǎn)單的元器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)動(dòng)響應(yīng)快。

2.標(biāo)定容易，控制簡(jiǎn)單，從而降低了開發(fā)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)器械的觸覺反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明微創(chuàng)手術(shù)器械的觸覺反饋系統(tǒng)的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，配合參見圖2，本發(fā)明的微創(chuàng)手術(shù)器械的觸覺反饋系統(tǒng)，包括微創(chuàng)手術(shù)器械的細(xì)長(zhǎng)桿1和與之相連的末端執(zhí)行器8，末端執(zhí)行器設(shè)有開合關(guān)節(jié)，微創(chuàng)手術(shù)器械的細(xì)長(zhǎng)桿設(shè)有俯仰關(guān)節(jié)；還包括第一彈性裝置9、具有柔順變形能力的連接件3、第二彈性裝置2、第一對(duì)滾輪組7、第二對(duì)滾輪組6、指示件4、測(cè)量元件5和電腦控制系統(tǒng)10。

第一彈性裝置9的遠(yuǎn)端與末端執(zhí)行器的遠(yuǎn)端內(nèi)側(cè)相連；

具有柔順變形能力的連接件3的遠(yuǎn)端與第一彈性裝置的近端相連；

第二彈性裝置2的遠(yuǎn)端與具有柔順變形能力的連接件3的近端相連，其近端安裝在微創(chuàng)手術(shù)器械的細(xì)長(zhǎng)桿1內(nèi)；

第一對(duì)滾輪組7安裝在末端執(zhí)行器8的開合關(guān)節(jié)軸線的兩側(cè)，其滾輪軸線與開合關(guān)節(jié)的軸線平行；

第二對(duì)滾輪組6安裝在微創(chuàng)手術(shù)器械細(xì)長(zhǎng)桿1的俯仰關(guān)節(jié)的軸線兩側(cè)，其滾輪軸線與俯仰關(guān)節(jié)的軸線平行；