[發明專利]體內微型手術機器人

有效

• 申請號: 201410216789.4
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104000657A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 謝叻;王振;張政;鄧子龍;肖瑤;張瑩;李明強;林開珍;王品之;陸夢迪
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00;A61M31/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種體內微型手術機器人，其特征在于，包括：圓筒主體模塊、驅動翼模塊、注射模塊、氣囊沉浮模塊和定位模塊，其中：驅動翼模塊中設有兩個微型電機、渦輪，該模塊通過渦輪軸固定在圓筒主體模塊的軸孔上，且在該軸孔內安裝小型軸承用以固定渦輪；注射模塊固定在圓筒主體模塊下面的管道內且注射模塊與該管道的中心軸線共線；氣囊沉浮模塊設有氣囊，通過該氣囊兩端剛性結構的過盈配合固定在圓筒主體模塊上；定位模塊通過過盈配合固定在圓筒主體模塊下面的突出圓柱上；

所述機器人能夠在三維空間內自由運動并進行獨立控制，即兩個微型電機同時以相同的轉速轉動時機器人進行前進運動，兩個微型電機以不同的速度轉動時則發生轉向運動；氣囊沉浮模塊中氣囊的充氣量用以控制機器人在上下方向的沉浮運動；所述驅動翼模塊和氣囊沉浮模塊找到目標位置，再由定位模塊在目標位置進行固定，最后注射模塊完成注射操作。

2.根據權利要求1所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的驅動翼模塊包括：微型電機、蝸桿、渦輪、被動旋轉軸和擺動翼，整個驅動翼模塊分左、右兩翼并分別由兩個微型電機驅動，兩個蝸桿分別固定在兩個微型電機的轉動軸上并分別與兩個渦輪配合，兩個微型電機的轉動分別帶動渦輪、蝸桿進行轉動，渦輪與擺動翼通過被動旋轉軸聯接。

3.根據權利要求2所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的驅動翼模塊中被動旋轉軸兩端開設凹槽并在凹槽內安裝阻尼片，渦輪旋轉時擺動翼并不立即跟著轉動，而是先在阻尼片上積聚能量，隨后寄存在阻尼片內的能量會逐步釋放使擺動翼緩慢的轉動，在張開時擺動翼的轉動滯后于渦輪的轉動，從而減小與水接觸面積，閉合時則以最大的接觸面積撥水，形成動力差使機器人前進。

4.根據權利要求1所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的圓筒主體模塊包括：拋物線頭部、圓筒主體、后蓋、軸承孔、注射管道和突出圓柱，其中：拋物線頭部、圓筒主體和后蓋通過機械配合組成一個封閉的整體；拋物線頭部保證機器人迎流運動時減小阻力且為機器人提供升力；軸承孔設置于圓柱主體靠近拋物線頭部的一端，用以安裝軸承并聯接驅動翼模塊的渦輪；注射管道設置于圓柱主體的底部，用以安裝注射模塊；突出圓柱設置于圓柱主體靠近后蓋的一側底部，用以安裝定位模塊。

5.根據權利要求4所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的注射模塊是用圓筒主體下面預留管道的對半開合進行固定，使注射模塊能夠沿著管道運動。

6.根據權利要求1所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的注射模塊包括：針頭、圓柱塞子和復位彈簧，其中：圓柱塞子上設有圓孔管道用于固定針頭，針頭末端穿過圓孔管道與輸液管相連，圓柱塞子的后端聯接復位彈簧，圓柱塞子前端還設有接線的孔，細線與圓柱塞子連接并通過圓筒主體底部所設的孔繞到機器人后面。向后拉動細線使針頭向前運動，當圓柱塞子運動到前端極限位置時進行注射，此時復位彈簧被拉伸儲存能量；當注射完畢，使緊繃的線松弛，復位彈簧釋放能量，針頭被拉回來復位。

7.根據權利要求6所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的注射模塊設有輸液管，該輸液管是連接在圓柱塞子上并延伸到體外的，注射模塊進行拉線操作時針頭伸出，通過輸液管進行注射操作，完成注射后，復位彈簧使針頭恢復到原來的位置。

8.根據權利要求1所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的氣囊沉浮模塊包括氣囊和給氣囊充氣的氣道，氣道后面連接著導管，導管延伸到體外并且連接著充氣裝置，通過氣道給氣囊的充氣量來控制手術機器人的沉浮，從而使手術機器人能夠進行上下方向的運動。

9.根據權利要求1所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述的定位模塊包括吸盤和吸氣管道，其中：吸盤通過過盈配合固定在吸氣管道的一側上，吸氣管道的另一側連接導管，導管延伸到人體外并且連接著真空發生器，真空發生器使吸盤內成為真空，吸盤緊密吸附在人體組織上從而起到定位作用。

10.根據權利要求1-9任一項所述的一種體內微型手術機器人，其特征在于，所述機器人的加工材料采用與人體組織具有相容性的材料。