[發明專利]一種連續體構型的微創手術機器人及其工作方法

在審

• 申請號: 202210141548.2
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114404044A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 謝叻;洪武洲
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61F11/20;A61B17/24;A61B10/04;A61B10/06;A61B18/12;A61B18/14
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;劉翠

本發明提供了一種連續體構型的微創手術機器人及其工作方法，其中微創手術機器人，包括：機械臂平臺模塊、驅動模塊和器械模塊；所述驅動模塊設置于所述機械臂平臺模塊的末端，并與所述器械模塊驅動連接；所述器械模塊，包括：驅動機構、與驅動機構連接的套管以及設置于套管末端的連續體模塊；所述連續體模塊，包括依次設置的：連續體基關節、近段連續體關節、連續體段過渡關節、遠段連續體關節和連續體末端關節。本發明具有尺寸更小、靈活度更高、彎曲角度更大、操作簡單的優點，其彎曲角度及末端可達到的范圍可以滿足整個耳鼻顱底狹窄空間的手術操作，滿足臨床手術需要，手術精確性高，重復性好，可以縮短醫生的培養周期，降低手術風險。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，具體地，涉及一種連續體構型的微創手術機器人及其工作方法。

背景技術

耳、鼻、顱底是人體最復雜區域之一，包括外耳道、鼓室、咽鼓管、迷路管道、內耳道；鼻腔、鼻竇、鼻咽；前顱底、蝶鞍區、側顱底等。由于進入病變位置腔道彎曲，空間狹小，耳鼻顱底手術存在許多手術盲區，微創手術難度大。

最近，自然腔道內鏡手術(Natural Orifice Transluminal EndoscopicSurgery)是微創和無創手術趨勢。這種手術有很多優點，比如，受影響的區域的創口小，操作時間短，痛苦小，病人的康復速度快。伴隨著這一趨勢，各種可彎曲的手術工具和機器人系統正在快速發展。然而，這些手術機器人系統仍有很多的局限性，特別是應用在耳鼻顱底領域。現有的微創手術機器人系統通常機械臂直徑大且彎曲角度小，不適合應用于耳鼻顱底手術。因此迫切需要針對耳鼻顱底手術機器人開展研究。

經對現有技術的檢索發現，中國發明專利公開號CN112971994A，公開了一種基于連續體構型的眼科手術機器人，該裝置包括工作臺、安裝支架、驅動機構以及手術刀。能夠實現實現手術刀俯仰、偏轉自由度的調節以及伸縮自由度的調節，但是對于自然腔道更復雜的耳鼻顱底手術，其偏轉自由度及器械功能不能滿足耳鼻顱底手術的要求。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種連續體構型的微創手術機器人及其工作方法。

根據本發明的一個方面，提供了一種連續體構型的微創手術機器人，包括：機械臂平臺模塊、驅動模塊和器械模塊；所述驅動模塊設置于所述機械臂平臺模塊的末端，并與所述器械模塊驅動連接；

所述器械模塊，包括：驅動機構、與驅動機構連接的套管以及設置于套管末端的連續體模塊；

所述連續體模塊，包括依次設置的：連續體基關節、近段連續體關節、連續體段過渡關節、遠段連續體關節和連續體末端關節；其中：

所述近段連續體關節包括多個串聯連接的近段連續體子關節；其中，每一個所述近段連續體子關節均包括：關節本體，所述關節本體的第一端面設有兩個半圓柱體，所述關節本體的第二端面設有兩個與所述半圓柱體相適配的半圓柱面凹槽；相鄰兩個所述近段連續體子關節串聯連接時，其中一個所述關節本體上的半圓柱體放置于另一個所述關節本體上的半圓柱面凹槽內；

所述遠段連續體關節包括多個串聯連接的遠段連續體子關節；其中，每一個所述遠段連續體子關節均采用仿生球窩關節結構，包括：本體部分、設置于本體部分第一端面的凸的球型部分和設置于本體部分第二端面的凹的關節座部分；相鄰兩個所述遠段連續體子關節串聯連接時，其中一個所述遠段連續體子關節的球型部分與另一個所述遠段連續體子關節的關節座部分配合連接，使得所述球型部分在所述關節座部分轉動；

所述連續體基關節的一側端面與所述套管末端連接，所述連續體基關節的另一側端面結構與所述近段連續體子關節的第一端面結構相適配，并通過適配的結構與第一個所述近段連續體子關節配合連接；