CN107007354A - 一种消化内镜机器人与消化内镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械领域，公开了一种消化内镜机器人与消化内镜，其中机器人包括套环与设于套环上的柔性机械臂，其中，柔性机械臂包括若干转动体，以及三根或者三根以上的驱动绳；转动体相互串联；驱动绳沿转动体的周向分布，且沿串联方向依次穿过转动体，并与最末端的转动体固接；随驱动绳的伸缩，前一转动体可相对后一转动体沿至少一个方向往复摆动，且相邻转动体的摆动方向相互交错。本发明可以实现手术器械的灵活变向，保证手术器械的运动精度，还可以减小手术器械运动所需的空间，扩展消化内镜的适用范围。

Description

一种消化内镜机器人与消化内镜
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体是涉及一种消化内镜末端辅助装置，该装置可安装在不同规格的消化内镜末端，实现在内镜治疗过程中手术器械的自由活动，本发明还涉及一种应用上述消化内镜机器人的消化内镜。
背景技术
随着技术的发展，消化内镜越来越多的应用于疾病的诊断、治疗。消化内镜通常包括有光源、物镜与器械通道，其中物镜用于成像，光源用于在物镜成像时照亮人体组织，器械通道则用于引导手术器械(如电刀等)。使用时，首先将消化内镜沿人体腔道伸入患者体内，然后将手术器械插入消化内镜的器械通道中，并沿器械通道运动至病变位置。由于手术器械在操作过程中需要频繁地调整方向与角度，而器械自身不具备动力，故现有技术中采用通过消化内镜的运动带动手术器械运动的方案，然而此种方案难以实现手术器械的灵活变向，同时精度也难以保证，此外，消化内镜运动需要较大的空间，在实际使用过程中存在较多的限制。
发明内容
为了克服现有技术中手术器械运动方式的局限性，改善现有技术中手术器械难以实现灵活变向、运动精度低、空间占用大等问题，本发明提供一种消化内镜机器人以及应用该机器人的消化内镜。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种消化内镜机器人，包括套环与设于套环上的柔性机械臂，其中，柔性机械臂包括若干转动体，以及三根以上的驱动绳；转动体相互串联，驱动绳沿转动体的周向分布，且沿串联方向依次穿过转动体，并与最末端的转动体固接；随驱动绳的伸缩，前一转动体可相对后一转动体沿至少一个方向往复摆动，且相邻转动体的摆动方向相互交错。
作为上述方案的进一步改进方式，转动体的尾端设有带有向外突出的曲面，前一转动体的曲面与后一转动体的端部抵持。
作为上述方案的进一步改进方式，前一转动体可相对后一转动体通过曲面沿一个方向摆动。
作为上述方案的进一步改进方式，曲面形状满足设置：沿第一方向处处等高，沿与第一方向垂直的第二方向，中间部位最高，并向两侧逐渐降低。
作为上述方案的进一步改进方式，相邻转动体的摆动方向相互垂直。
作为上述方案的进一步改进方式，套环包括套环主体以及设于套环主体上的绳孔，驱动绳穿过对应的绳孔后再穿过转动体。
作为上述方案的进一步改进方式，还包括与柔性机械臂连接的手术器械。
作为上述方案的进一步改进方式，手术器械包括切割解剖刀具、缝合器械、夹持钳制器械、牵拉类器械中的一种或其组合。
作为上述方案的进一步改进方式，包括两条柔性机械臂，其中一条柔性机械臂与切割解剖刀具连接，另一条柔性机械臂与夹持钳制器械连接。
一种消化内镜，包括伸入人体的前端部，还包括上述消化内镜机器人，消化内镜机器人通过套环套接在前端部上。
本发明的有益效果是：
本发明设置有柔性机械臂，柔性机械臂可以在自身驱动机构的驱动下朝不同方向弯曲，从而带动手术器械相对于消化内镜独立运动，相比于消化内镜带动手术器械运动的方式，本发明可以实现手术器械的灵活变向，保证手术器械的运动精度，还可以减小手术器械运动所需的空间，扩展消化内镜的适用范围；
在本发明的优选实施例中，转动体之间通过曲面与平面配合，除摩擦力之外没有其他阻碍转动的作用力，从而可以实现转动体之间的灵活转动；
在本发明的优选实施例中，机器人还包括用于执行手术操作的手术器械；
在本发明的优选实施例中，采用两条机械臂分别带动电刀与夹持钳运动，通过不同器械之间的组合可以简化手术操作的步骤，缩短手术时间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明机器人一个实施例的立体示意图；
图2是本发明柔性机械臂一个实施例的立体示意图；
图3是本发明转动体一个实施例的立体示意图；
图4是本发明转动体一个实施例的正视图；
图5是本发明转动体一个实施例的侧视图；
图6是本发明套环一个实施例的立体示意图；
图7是本发明消化内镜与机器人连接的立体示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1，示出了本发明机器人一个实施例的立体示意图。如图所示，机器人包括套环100与柔性机械臂200，其中，套环100用于实现机器人与消化内镜的连接，柔性机械臂200则用于布置手术器械。柔性机械臂200可以在自身驱动机构的驱动下朝不同方向弯曲，从而带动手术器械相对于消化内镜独立运动，相比于消化内镜带动手术器械运动的方式，本发明可以实现手术器械的灵活变向，保证手术器械的运动精度，还可以减小手术器械运动所需的空间，扩展消化内镜的适用范围。
参照图2，示出了本发明柔性机械臂一个实施例的立体示意图。如图所示，柔性机械臂的主体结构包括若干串联的转动体210，以及三根以上(本发明所称的以上包括本数)的驱动绳220。转动体210之间通过滚动副连接，从而可以实现转动体之间的灵活转动，进而可以实现机械臂的灵活弯曲，提升机械臂的响应速度。
参照图3至图5，分别示出了本发明转动体一个实施例的立体示意图、正视图与侧视图。如图所示，转动体210大体成圆柱形，其首端具有平面211，尾端具有向外突出的曲面212，该曲面212满足设置：沿图4中箭头的方向处处等高，沿图5中箭头的方向中间部位最高，并向两边逐渐降低，即转动体210可沿图5中箭头方向摆动。转动体210上还设有器械通道214，器械通道214沿串联方向贯穿转动体210，用于引导手术器械。
转动体210上优选还设有若干的绳孔213，绳孔213的数量与驱动绳220的数量对应，本实施例中优选设置四个绳孔213，该四个绳孔213沿转动体210的周向均匀分布。
参照图2，若干转动体210串联，且前一转动体210的曲面212与后一转动体210的平面211抵持，由于曲面212与平面211之间为线接触，除摩擦力之外没有其他阻碍转动的作用力，故转动体210之间的转动十分灵活。
为实现机械臂的多向弯曲，相邻转动体210的摆动方向相互交错，本实施例中相邻转动体210的摆动方向相互垂直。
本发明中转动体的数量以及转动体之间的夹角均可根据实际情况调整，如转动体之间的夹角可以为30°、45°或者60°等，本发明对此不作具体限定。
驱动绳220作为机械臂的动力源，其沿串联方向依次穿过各转动体210上对应的绳孔213，并与最末端的转动体210(如图2所示，最末端的转动体即为最上端的转动体)固接，如此，当一侧驱动绳220拉紧同时对侧的驱动绳220松开时，机械臂将朝驱动绳拉紧的一侧弯曲，通过四根驱动绳220的配合便可以实现机械臂朝四个方向上的弯曲。
上述实施例中前一转动体仅能相对后一转动体沿一个方向摆动，除此之外，还可以通过调整曲面212的形状增加相邻转动体之间的自由度，如使曲面212沿图4中箭头方向的形状也如图5中箭头方向的形状一样，中间部位最高，并向两边逐渐降低，如此前一转动体可相对后一转动体沿两个方向摆动。
参照图6，示出了本发明套环一个实施例的立体示意图。如图所示，套环包括套环主体110以及设于套环主体110周向上的凸台120，套环主体110上设有径向的螺纹孔111，凸台120上设有绳孔121与器械通道122。优选的，套环主体110上对称设有两个凸台120。
柔性机械臂200安装在对应的凸台120上，转动体210上的器械通道214与凸台120上的器械通道122连通，驱动绳220穿过凸台120上对应的绳孔121后再穿过转动体210上对应的绳孔213，从而实现柔性机械臂200与套环100的连接。
参照图1，本发明优选还包括与柔性臂器械连接的手术器械，本发明所称的手术器械包括但不限于切割解剖刀具(如电刀、激光刀)、缝合器械、夹持钳制器械(如夹持钳等)、牵拉类器械(如吸盘等)等，可根据需要自行搭配选择。优选的，本实施例包括两条柔性机械臂，其中一条所述柔性机械臂与切割解剖刀具连接，另一条所述柔性机械臂与夹持钳制器械连接。更优选的，切割解剖刀具采用电刀300，具体连接方式是将电刀300插接在机械臂的器械通道内；夹持钳制器械采用夹持钳400，具体连接方式是在该柔性机械臂的末端设置带有铰接座的连接件500，夹持钳400铰接在该连接件500上。其中电刀300用于切割病变组织，夹持钳400用于对病变组织进行提拉，剥离后的组织可以直接由夹持钳带出，即本实施例可以允许两个手术器械同时进入人体，通过不同器械之间的组合可以简化手术操作的步骤，缩短手术时间。
参照图7，示出了本发明消化内镜一个实施例的立体示意图。如图所示，消化内镜包括用于伸入人体内部的末端600，末端600上设有物镜与光源，末端600、物镜、光源等均可采用公知技术，在此不作详述。上述机器人通过套环100上的套环主体110套接在末端600上，并优选通过套环主体110上的螺纹孔111以及相应的螺纹紧固件进行锁紧。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种消化内镜机器人，其特征在于，包括套环与设于所述套环上的柔性机械臂，其中，所述柔性机械臂包括若干转动体，以及三根以上的驱动绳；所述转动体相互串联，所述驱动绳沿所述转动体的周向分布，且沿串联方向依次穿过所述转动体，并与最末端的所述转动体固接；随所述驱动绳的伸缩，前一所述转动体可相对后一转动体沿至少一个方向往复摆动，且相邻所述转动体的摆动方向相互交错。
2.根据权利要求1所述的消化内镜机器人，其特征在于，所述转动体的尾端设有带有向外突出的曲面，前一所述转动体的所述曲面与后一所述转动体的首端抵持。
3.根据权利要求2所述的消化内镜机器人，其特征在于，前一所述转动体可相对后一所述转动体通过所述曲面沿一个方向摆动。
4.根据权利要求3所述的消化内镜机器人，其特征在于，所述曲面形状满足设置：沿第一方向处处等高，沿与所述第一方向垂直的第二方向，中间部位最高，并向两侧逐渐降低。
5.根据权利要求4所述的消化内镜机器人，其特征在于，相邻所述转动体的摆动方向相互垂直。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的消化内镜机器人，其特征在于，所述套环包括套环主体以及设于所述套环主体上的绳孔，所述驱动绳穿过对应的所述绳孔后再穿过所述转动体。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的消化内镜机器人，其特征在于，还包括与所述柔性机械臂连接的手术器械。
8.根据权利要求7所述的消化内镜机器人，其特征在于，所述手术器械包括切割解剖刀具、缝合器械、夹持钳制器械、牵拉类器械中的一种或其组合。
9.根据权利要求8所述的消化内镜机器人，其特征在于，包括两条所述柔性机械臂，其中一条所述柔性机械臂与所述切割解剖刀具连接，另一条所述柔性机械臂与所述夹持钳制器械连接。
10.一种消化内镜，包括伸入人体的前端部，其特征在于，还包括权利要求1至9中任一项所述的消化内镜机器人，所述消化内镜机器人通过所述套环套接在所述前端部上。
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Inventor after: Hou Xilong

Inventor after: Xiong Linfei

Inventor after: Guan Xiao Long

Inventor after: Wu Haotian

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Inventor after: Wei Shiyou

Inventor after: Li Yanqing

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