[發(fā)明專(zhuān)利]體內(nèi)微型手術(shù)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410216789.4
• 申請(qǐng)日: 2014-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104000657A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝叻;王振;張政;鄧子龍;肖瑤;張瑩;李明強(qiáng);林開(kāi)珍;王品之;陸夢(mèng)迪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61B19/00
• 分類(lèi)號(hào): A61B19/00;A61M31/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微型機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體地，涉及一種一種體內(nèi)微型手術(shù)機(jī)器人。

背景技術(shù)

現(xiàn)代生活節(jié)奏加快使得人們滋生多樣的疾病，例如膽結(jié)石、腎結(jié)石、胰腺腫瘤等，治療這些疾病目前較先進(jìn)的方法是采用腹腔鏡手術(shù)。腹腔鏡手術(shù)是指利用腹腔鏡及其相關(guān)醫(yī)療器械進(jìn)行的手術(shù)，即通過(guò)腹腔表面的微創(chuàng)切口將手術(shù)操作器械伸入體內(nèi)，針對(duì)病患部位利用簡(jiǎn)單的拉線原理進(jìn)行剪切和注射等操作，從而達(dá)到減少大量血液流失和傷口發(fā)炎感染等體內(nèi)手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

傳統(tǒng)的腹腔鏡手術(shù)是利用氣體撐開(kāi)腹腔，而使手術(shù)具有足夠的操作空間，但這種氣腹的手術(shù)方式具有以下幾點(diǎn)不足：①氣體充填容易造成內(nèi)臟器官干燥的問(wèn)題；②外面空氣進(jìn)入腹腔內(nèi)容易造成發(fā)炎感染；③如果手術(shù)時(shí)有出血現(xiàn)象，會(huì)造成視野模糊，使手術(shù)無(wú)法進(jìn)行；④手術(shù)時(shí)觀察到的圖像立體感較差。

近年，在傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)的基礎(chǔ)上有醫(yī)學(xué)專(zhuān)家提出了WaFLES(Water-Filled?Laparo-Endoscopic?Surgery)，即水腹內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)，是指施行內(nèi)窺鏡手術(shù)前，用和人體內(nèi)環(huán)境相融的液體充填腹腔，并進(jìn)行灌注，可以使醫(yī)生對(duì)病人腹腔鏡手術(shù)的監(jiān)測(cè)和內(nèi)部組織器官的流動(dòng)觀察更加清晰，為外科手術(shù)提供清晰的視野。

新的水腹內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①避免了由于氣體充填而產(chǎn)生的內(nèi)臟器官干燥問(wèn)題；②采用液體充填進(jìn)一步減少了發(fā)炎感染的可能性；③在產(chǎn)生出血現(xiàn)象時(shí)，流動(dòng)液體會(huì)將血液沖走，恢復(fù)良好的視野；④水環(huán)境的存在使得超聲波探測(cè)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)全方位的應(yīng)用；⑤利用浮力減少手術(shù)操作所需的作用力。

新的手術(shù)方法，沒(méi)有現(xiàn)成的完全符合要求的手術(shù)器械，需要有新的手術(shù)器械。而微型機(jī)器人可以在外界視覺(jué)的引領(lǐng)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多自由度的移動(dòng)，攜帶攝像頭或者手術(shù)鉗，為手術(shù)提供更多的腹腔視野和操作空間。因此，研發(fā)一款配合水腹內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)使用的體內(nèi)微型手術(shù)機(jī)器人具有十分重要的意義。

基于上述原因，技術(shù)人員致力于研發(fā)一款配合水腹內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)使用的微型機(jī)器人。在此微型機(jī)器人的輔助下，可以完成對(duì)病患處精確的定位注射操作，從而提高手術(shù)的成功率，減少對(duì)人體組織的損傷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種體內(nèi)微型手術(shù)機(jī)器人，該機(jī)器人能夠在充滿與人體內(nèi)環(huán)境相容的液體中自由運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確的到達(dá)人體病患處，并且能夠順利完成注射操作。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種體內(nèi)微型手術(shù)機(jī)器人，包括：圓筒主體模塊、驅(qū)動(dòng)翼模塊、注射模塊、氣囊沉浮模塊和定位模塊，其中：驅(qū)動(dòng)翼模塊中設(shè)有兩個(gè)微型電機(jī)、渦輪，該模塊通過(guò)渦輪軸固定在圓筒主體模塊的軸孔上，且在該軸孔內(nèi)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(nèi)且注射模塊與該管道的中心軸線共線；氣囊沉浮模塊設(shè)有氣囊，通過(guò)該氣囊兩端剛性結(jié)構(gòu)的過(guò)盈配合固定在圓筒主體模塊上；定位模塊通過(guò)過(guò)盈配合固定在圓筒主體模塊下面的突出圓柱上；

所述機(jī)器人能夠在三維空間內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行獨(dú)立控制，即兩個(gè)微型電機(jī)同時(shí)以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)器人進(jìn)行前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)微型電機(jī)以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則發(fā)生轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)；氣囊沉浮模塊中氣囊的充氣量用以控制機(jī)器人在上下方向的沉浮運(yùn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)翼模塊和氣囊沉浮模塊找到目標(biāo)位置，再由定位模塊在目標(biāo)位置進(jìn)行固定，最后注射模塊完成注射操作。

優(yōu)選地，所述的驅(qū)動(dòng)翼模塊包括：微型電機(jī)、蝸桿、渦輪、被動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸和擺動(dòng)翼，整個(gè)驅(qū)動(dòng)翼模塊分左、右兩翼并分別由兩個(gè)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)蝸桿分別固定在兩個(gè)微型電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上并分別與兩個(gè)渦輪配合，兩個(gè)微型電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)分別帶動(dòng)渦輪、蝸桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪與擺動(dòng)翼通過(guò)被動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接。

更優(yōu)選地，所述的驅(qū)動(dòng)翼模塊中被動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸兩端開(kāi)設(shè)凹槽并在凹槽內(nèi)安裝阻尼片，渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)擺動(dòng)翼并不立即跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，而是先在阻尼片上積聚能量，隨后寄存在阻尼片內(nèi)的能量會(huì)逐步釋放使擺動(dòng)翼緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)，在張開(kāi)時(shí)擺動(dòng)翼的轉(zhuǎn)動(dòng)滯后于渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而減小與水接觸面積，閉合時(shí)則以最大的接觸面積撥水，形成動(dòng)力差使機(jī)器人前進(jìn)。

優(yōu)選地，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(guò)機(jī)械配合組成一個(gè)封閉的整體；拋物線頭部保證機(jī)器人迎流運(yùn)動(dòng)時(shí)減小阻力且為機(jī)器人提供升力；軸承孔設(shè)置于圓柱主體靠近拋物線頭部的一端，用以安裝軸承并聯(lián)接驅(qū)動(dòng)翼模塊的渦輪；注射管道設(shè)置于圓柱主體的底部，用以安裝注射模塊；突出圓柱設(shè)置于圓柱主體靠近后蓋的一側(cè)底部，用以安裝定位模塊。