CN111568555B - 一种多区位操作的外科手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多区位操作的外科手术机器人，包括：复数个滑动组件，与滑动组件配合连接的导向件；复数个所述滑动组件并列设置，所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构；所述滑动组件的内侧设置有导轨，所述导轨上配合连接有病床，所述病床能够沿所述导轨滑动，所述导轨上沿长度方向间隔设置有若干个第一传感器，所述病床底部设置有滚轮，所述滚轮上设置有至少一个第二传感器，所述第一传感器与所述第二传感器能够实现信号传输；所述导向件与所述滑动组件一一对应，复数个所述导向件不相交，所述导向件内侧设置有至少一个机械手，复数个机械手配合能够形成交叠区。

Description

一种多区位操作的外科手术机器人

技术领域

本发明涉及医学领域、智能控制领域、区块链领域以及大数据处理，尤其涉及一种多区位操作的外科手术机器人。

背景技术

现有的一些外科手术机器人，在进行手术过程中，需要人为干预，其次现有的外科手术机器人在手术过程中无法通过大数据分析历史病例信息，进行自动定位手术区域，并且手术操作过程中，只能实现一个区位内的手术操作，当需要进行多区位同时进行手术操作时，无法实现智能化手术操作。

物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，外科是研究外科疾病的发生，发展规律及其临床表现、诊断、预防和治疗的科学，是以手术切除、修补为主要治病手段的专业科室，外科手术机器人是通过微小切口进行手术，与普通的开放式手术相比，具有创伤小，失血少，痛楚轻、感染风险低、术后恢复快等优点，因而得以在外科手术的诸多领域快速发展。

区块链技术，简称BT(Blockchain technology)，也被称之为分布式账本技术，是一种互联网数据库技术，其特点是去中心化、公开透明，让每个人均可参与数据库记录。通过机械手节点建立初始块，然后通过大数据分析自动获取手术部位，然后通过模型生成手术信息，手术信息数据通过物联网进行数据传输，将手术信息数据传输至区块链进行认证，认证完整后的信息通过控制器控制机械手按照预定方式进行手术操作，将区块链与外科手术结合起来的技术还亟待解决，

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种多区位操作的外科手术机器人及其工具箱。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种多区位操作的外科手术机器人，包括：复数个滑动组件，与滑动组件配合连接的导向件；

复数个所述滑动组件并列设置，所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构；

所述滑动组件的内侧设置有导轨，所述导轨上配合连接有病床，所述病床能够沿所述导轨滑动，所述导轨上沿长度方向间隔设置有若干个第一传感器，所述病床底部设置有滚轮，所述滚轮上设置有至少一个第二传感器，所述第一传感器与所述第二传感器能够实现信号传输；

所述导向件与所述滑动组件一一对应，复数个所述导向件不相交，所述导向件内侧设置有至少一个机械手，复数个机械手配合能够形成交叠区；

所述滑动组件为弧形结构，所述滑动组件中间位置内侧设置有第一摄像件，所述第一摄像件能够实时监测病人信息；

任一所述机械手端部均设置有第二摄像件，所述第二摄像件能够实时监测手术状态，通过所述机械手预定动作对所述交叠区内的部位进行手术操作。

本发明一个较佳实施例中，所述第一滑动件与所述第二滑动件的弧度不大于2π/3。

本发明一个较佳实施例中，任一所述导向件上的机械手形成一操作面，复数个所述导向件形成的复数个操作面位于不同平面内。

本发明一个较佳实施例中，所述机械手自由端设置有端口，所述机械手内部设置有若干个手术工具，所述机械手外侧沿周向设置有若干个推进机构，所述推进机构与所述手术工具对应设置，所述推进机构能够推动手术工具沿机械手的端口移动。

本发明一个较佳实施例中，所述端口尺寸不不大于手术工具连接端尺寸，且所述端口截面形状与所述手术工具连接端截面形状相同。

本发明一个较佳实施例中，任一推进机构均连接有一手术工具，所述推进机构与所述手术工具联动配合，若干个手术工具能够相同或不同。

本发明一个较佳实施例中，所述第一滑动组件与所述第二滑动组件内侧两端均设置有挡块，所述挡块一侧设置有限位件。

本发明第二方面提供了一种外科手术操作系统，应用于上述任一项所述的外科手术机器人上，包括：复数个机械手节点与处理器；

所述机械手节点能够将信号传输至所述处理器，所述处理器控制机械手进行手术操作；

所述机械手节点能够建立手术操作请求的初始块，所述初始块至少包括病例信息和手术信息；

还包括存储器，所述存储器用于存储外科手术操作数据，通过大数据分析获取模拟操作信息，通过比较模拟操作信息与手术信息，获取偏差率；

当偏差率大于预设阈值时，通过认证模块进行模拟操作信息认证，所述控制器用于将模拟操作信息与所述手术信息相匹配。

本发明一个较佳实施例中，所述手术信息包括手术工具更换信息、手术消毒信息、手术缝合信息中的一种或两种以上的组合。

本发明一个较佳实施例中，还包括位置模块，所述位置模块用于监测病床位置信息，病床位置信息与初始块中的手术信息相匹配。

本发明一个较佳实施例中，通过认证模块认证后的模拟操作信息形成新的区块，新的区块永久保存为区块链。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明基于区块链技术，手术过程中采集的数据都是去中心化，能够在现场采集图像后就可以通过外科手术机器人自动定位手术区域，提高手术准确性及效率。

(2)通过机械手节点建立初始块，初始块内包括病例信息与手术信息的大数据，通过大数据分析与认证模块能够将模拟操作信息与手术信息匹配，提高手术精度。

(3)通过摄像头进行图像采集，实时监测病床移动状态及病床上病人的动态信息，病床能够沿导轨灵活移动，病床移动的过程中，位置传感器实时监测病床的位置信息，并通过大数据分析精准定位病人位置及状态，实现机械手安全高效的手术操作。

(4)手术工具与机械手一体结构，手术工具为内置式结构设置在机械手内部，能够对手术工具整体消毒，使整个手术工具均安全无菌，手术工具在机械手的内部环状分布，在使用手术工具时，通过推进机构将位于机械手内部的手术工具推出，更换手术工具时，将当前手术工具收回消毒，然后即将使用的手术工具推出，实现手术工具更换的智能化。

(5)同一导向件形成一个手术操作面，若干个手术操作面在不同平面内，能够通过多个操作面对病人进行多区域配合手术，避免单侧区域操作，提高手术区位度，同时任意两个或多个机械手的操作区域发生交叠，交叠区内能够实现两个或多个机械手同时配合手术操作，手术方式更加灵活多样。

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是本发明的优选实施例的整体结构示意图；

图2是本发明的优选实施例的滑动组件俯视图；

图3是本发明的优选实施例的机械手结构示意图；

图4是本发明的优选实施例的机械手端口内部结构示意图；

图中：

1、第一控制器，2、第一导向件，3、机械手，31、推动机构，32、消毒机构，33、第一传感器，34、第二传感器，35、手术工具，36、工具盘，4、第一滑动件，第一滑槽，5、挡块，51、限位件，6、第三滑动件，61、第三滑槽，7、位置传感器，8、导轨，9、病床，10、第四滑动件，101、第四滑槽，11、配合件，111、位置传感器，12、第二导向件，13、第二滑动件，131、第二滑槽，14、第二摄像头，15、第二控制器，16、第一摄像头。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示,本发明公开了一种多区位操作的外科手术机器人整体结构示意图。

一种多区位操作的外科手术机器人，包括：复数个滑动组件，与滑动组件配合连接的导向件；

复数个所述滑动组件并列设置，所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构；

所述滑动组件的内侧设置有导轨，所述导轨上配合连接有病床，所述病床能够沿所述导轨滑动，所述导轨上沿长度方向间隔设置有若干个第一传感器，所述病床底部设置有滚轮，所述滚轮上设置有至少一个第二传感器，所述第一传感器与所述第二传感器能够实现信号传输；

所述导向件与所述滑动组件一一对应，复数个所述导向件不相交，所述导向件内侧设置有至少一个机械手，复数个机械手配合能够形成交叠区；

所述滑动组件为弧形结构，所述滑动组件中间位置内侧设置有第一摄像件，所述第一摄像件能够实时监测病人信息；

任一所述机械手端部均设置有第二摄像件，所述第二摄像件能够实时监测手术状态，通过所述机械手预定动作对所述交叠区内的部位进行手术操作。

需要说明的是，同一导向件形成一个手术操作面，若干个手术操作面在不同平面内，能够通过多个操作面对病人进行多区域配合手术，避免单侧区域操作，提高手术区位度，同时任意两个或多个机械手的操作区域发生交叠，交叠区内能够实现两个或多个机械手同时配合手术操作，手术方式更加灵活多样，通过摄像头进行图像采集，实时监测病床移动状态及病床上病人的动态信息，病床能够沿导轨灵活移动，病床移动的过程中，位置传感器实时监测病床的位置信息，并通过大数据分析精准定位病人位置及状态，实现机械手安全高效的手术操作，第一滑动件与第二滑动件相互配合,形成第一操作面,第一滑动件与第二滑动件分别设置有第一滑槽与第二滑槽，滑动组件还包括第三滑动件与第四滑动件,第三滑动件与第四滑动件分别设置有第三滑动槽与第四滑动槽，第三滑动件与所述第一滑动件尺寸相同,第二滑动件与第四滑动件尺寸相同,第三滑动件与第四滑动件相互配合形成第二操作面,第一滑动件与第二滑动件上配合连接有第一导向件，第一导向件两端分别设置在第一滑动槽与第二滑动槽内部，第一导向件中心位置设置有第一控制器，第一控制器底部设置有第一摄像头，当病床移动至第一滑动面时，第一摄像头用于当前情况下的采集病人图像信息，第一控制器用于控制第一导向件上的机械手动作，第三滑动件与第四滑动件上配合连接有第二导向件，第二导向件两端分别设置在第三滑动槽与第四滑动槽内部，第二导向件中心位置设置有第二控制器，第二控制器底部设置有第二摄像头，第二摄像头用于采集病床移动至第二操作面时的病人图像信息，第二控制器用于控制第二导向件上的机械手动作，机械手与第一导向件、第二导向件通过配合件连接，位于第一导向件上的机械手能够沿第一导向件弧形段移动，位于第二导向件上的机械手能够沿第二导向件弧形段移动。

如图2所示,本发明公开了滑动组件俯视图；

根据本发明实施例，所述第一滑动件与所述第二滑动件的弧度不大于2π/3。

需要说明的是，第一滑动件的弧度不大于第二滑动件的弧度，优选的第一滑动件的弧度为π/3，第二滑动件的弧度为2π/3。

根据本发明实施例，任一所述导向件上的机械手形成一操作面，复数个所述导向件形成的复数个操作面位于不同平面内。

需要说明的是，多个操作面不相交，且多个操作面并列分布，多个操作面沿病床移动方向依次记为第一操作面、第二操作面……第N操作面，病床依次通过多个手术操作面，在病床经过第一操作面时，能够进行第一项手术操作，当病床进过第二操作面时，能够进行第一项手术操作的收尾工作或进行第二项手术操作，依次类推，当病床经过第一操作面与第二操作面中间位置时，能够通过第一操作面与第二操作面上的多个机械手实现联动配合操作同一项手术，通过设置多个操作面能够完成多项手术操作，或进行同一项手术的不同手术操作，或进行同一项手术的配合操作。

如图3所示，本发明公开了机械手结构示意图；

根据本发明实施例，所述机械手自由端设置有端口，所述机械手内部设置有若干个手术工具，所述机械手外侧沿周向设置有若干个推进机构，所述推进机构与所述手术工具对应设置，所述推进机构能够推动手术工具沿机械手的端口移动。

需要说明的是，任意一个机械手上设置有消毒机构，通过消毒机构能够对机械手内部的手术工具进行消毒，推进机构与手术工具一一对应，根据手术操作进行选择不同的手术工具进行使用，在进行选择手术工具时，控制对应的推动机构伸缩，将手术工具从端口推出。

如图4所示，本发明公开了机械手端口内部结构示意图；

根据本发明实施例，所述端口尺寸不不大于手术工具连接端尺寸，且所述端口截面形状与所述手术工具连接端截面形状相同。

需要说明的是，端口截面形状与手术工具截面形状相同，端口尺寸大于或等于手术工具连接端尺寸，保证手术工具能够从端口内灵活推出，不会出现卡住手术工具的情况，保证手术过程顺利进行，机械手一个设置有第一传感器，第一传感器用于检测手术工具的消毒状态，机械手端口处设置有第二传感器，第二传感器用于监测手术工具推动状态，机械手内部设置有工具盘，手术工具与工具盘配合设置。

根据本发明实施例，任一推进机构均连接有一手术工具，所述推进机构与所述手术工具联动配合，若干个手术工具能够相同或不同。

根据本发明实施例，所述第一滑动组件与所述第二滑动组件内侧两端均设置有挡块，所述挡块一侧设置有限位件。

需要说明的是，滑动组件包括第一滑动组件与第二滑动组件，第一滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，第二滑动组件包括第三滑动件与第四滑动件，同一个滑动组件上的机械手能够形成一个操作面，不同滑动组件上的操作面位于不同平面内，能够实现机械手多区位手术操作，限位件能够限制导向件两端的移动弧度，当导向件两端移动弧度不同时，导向件形成的操作面与相邻的操作面之间具有一定的角度，从而出现多区位操作面，多区位操作面能够对病人进行多角度操作，实现手术操作的高效性。

本发明第二方面提供了一种外科手术操作系统，应用于上述任一项所述的外科手术机器人上，包括：复数个机械手节点与处理器；

所述机械手节点能够将信号传输至所述处理器，所述处理器控制机械手进行手术操作；

所述机械手节点能够建立手术操作请求的初始块，所述初始块至少包括病例信息和手术信息；

还包括存储器，所述存储器用于存储外科手术操作数据，通过大数据分析获取模拟操作信息，通过比较模拟操作信息与手术信息，获取偏差率；

当偏差率大于预设阈值时，通过认证模块进行模拟操作信息认证，所述控制器用于将模拟操作信息与所述手术信息相匹配。

需要说明的是，本发明基于区块链技术，手术过程中采集的数据都是去中心化，能够在现场采集图像后就可以通过外科手术机器人自动定位手术区域，提高手术准确性及效率，任一所述导向件上的机械手形成一操作面，复数个所述导向件形成的复数个操作面位于不同平面内，所述导向件与所述滑动组件一一对应，复数个所述导向件不相交，导向件内侧设置有至少一个机械手，复数个机械手配合能够形成交叠区；滑动组件为弧形结构，所述滑动组件中间位置内侧设置有第一摄像件，第一摄像件能够实时监测病人信息；任一所述机械手端部均设置有第二摄像件，第二摄像件能够实时监测手术状态，通过所述机械手预定动作对所述交叠区内的部位进行手术操作，手术信息通过物联网进行智能识别，然后进行数据传输，将每一个病人的病例数据建立一个区块，形成区块链，在进行手术处理方式的计算过程中，通过控制器模拟手术操作信息，并进行数据的采集、分析，将数据与大数据分析数据进行比较，筛选出偏差率大于预设阈值的数据，然后通过反馈信号将数据进行修正，反向调整操作面位置信息。

根据本发明实施例，所述手术信息包括手术工具更换信息、手术消毒信息、手术缝合信息中的一种或两种以上的组合。

根据本发明实施例，还包括位置模块，所述位置模块用于监测病床位置信息，病床位置信息与初始块中的手术信息相匹配。

需要说明的是，病床底部设置有导轨，病床能够沿导轨移动，通过病人图像与标准图像比较，得到偏差信息，当出现偏差信息时，即说明病床位置出现偏差，不利于手术操作，手术操作过程中，容易造成手术偏差，此时通过调整病床位置，使病人处于合理的手术区域内，病床位置参数信息包括病床与摄像头之间的位置，病床与导轨之间的位置，标准图像即通过大数据分析，不同手术对应的操作区域，以及不同手术对应的手术处理方式，处理过程中，病床的移动方式，以配合机械手完成手术操作。

根据本发明实施例，通过认证模块认证后的模拟操作信息形成新的区块，新的区块永久保存为区块链。

需要说明的是，认证模块对模拟操作信息进行判断，当模拟操作信息与手术信息契合度较高时，说明大数据分析进行自动定位手术部位，制定手术处理方式精准，根据初始块获取病例信息及手术信息，初始块建立手术操作请求，然后通过控制器控制机械手进行手术操作。

本发明基于区块链技术，手术过程中采集的数据都是去中心化，能够在现场采集图像后就可以通过外科手术机器人自动定位手术区域，提高手术准确性及效率。

通过机械手节点建立初始块，初始块内包括病例信息与手术信息的大数据，通过大数据分析与认证模块能够将模拟操作信息与手术信息匹配，提高手术精度。

通过摄像头进行图像采集，实时监测病床移动状态及病床上病人的动态信息，病床能够沿导轨灵活移动，病床移动的过程中，位置传感器实时监测病床的位置信息，并通过大数据分析精准定位病人位置及状态，实现机械手安全高效的手术操作。

手术工具与机械手一体结构，手术工具为内置式结构设置在机械手内部，能够对手术工具整体消毒，使整个手术工具均安全无菌，手术工具在机械手的内部环状分布，在使用手术工具时，通过推进机构将位于机械手内部的手术工具推出，更换手术工具时，将当前手术工具收回消毒，然后即将使用的手术工具推出，实现手术工具更换的智能化。

同一导向件形成一个手术操作面，若干个手术操作面在不同平面内，能够通过多个操作面对病人进行多区域配合手术，避免单侧区域操作，提高手术区位度，同时任意两个或多个机械手的操作区域发生交叠，交叠区内能够实现两个或多个机械手同时配合手术操作，手术方式更加灵活多样。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种多区位操作的外科手术机器人，包括：复数个滑动组件，与滑动组件配合连接的导向件；其特征在于，复数个所述滑动组件并列设置，所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件，所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构；

所述滑动组件的内侧设置有导轨，所述导轨上配合连接有病床，所述病床能够沿所述导轨滑动，所述导轨上沿长度方向间隔设置有若干个第一传感器，所述病床底部设置有滚轮，所述滚轮上设置有至少一个第二传感器，所述第一传感器与所述第二传感器能够实现信号传输；

所述导向件与所述滑动组件一一对应，复数个所述导向件不相交，所述导向件内侧设置有至少一个机械手，复数个机械手配合能够形成交叠区；

所述滑动组件为弧形结构，所述滑动组件中间位置内侧设置有第一摄像件，所述第一摄像件能够实时监测病人信息；

任一所述机械手端部均设置有第二摄像件，所述第二摄像件能够实时监测手术状态，通过所述机械手预定动作对所述交叠区内的部位进行手术操作。

2.根据权利要求1所述的一种多区位操作的外科手术机器人，其特征在于：所述第一滑动件与所述第二滑动件均为弧形结构，且所述第一滑动件与所述第二滑动件的弧度不大于2π/3。

3.根据权利要求1所述的一种多区位操作的外科手术机器人，其特征在于：任一所述导向件上的机械手形成一操作面，复数个所述导向件形成的复数个操作面位于不同平面内。

4.根据权利要求1所述的一种多区位操作的外科手术机器人，其特征在于：所述机械手自由端设置有端口，所述机械手内部设置有若干个手术工具，所述机械手外侧沿周向设置有若干个推进机构，所述推进机构与所述手术工具对应设置，所述推进机构能够推动手术工具沿机械手的端口移动。

5.根据权利要求4所述的一种多区位操作的外科手术机器人，其特征在于：任一推进机构均连接有一手术工具，所述推进机构与所述手术工具联动配合，若干个手术工具能够相同或不同。

6.根据权利要求1所述的一种多区位操作的外科手术机器人，其特征在于：所述第一滑动件与所述第二滑动件内侧两端均设置有挡块，所述挡块一侧设置有限位件。

7.一种外科手术操作系统，应用于权利要求1-6中任一项所述的外科手术机器人上，其特征在于，包括：复数个机械手节点与处理器；

所述机械手节点能够将信号传输至所述处理器，所述处理器控制机械手进行手术操作；

所述机械手节点能够建立手术操作请求的初始块，所述初始块至少包括病例信息和手术信息；

还包括存储器，所述存储器用于存储外科手术操作数据，通过大数据分析获取模拟操作信息，通过比较模拟操作信息与手术信息，获取偏差率；

当偏差率大于预设阈值时，通过认证模块进行模拟操作信息认证，控制器用于将模拟操作信息与所述手术信息相匹配。

8.根据权利要求7所述的一种外科手术操作系统，其特征在于：所述手术信息包括手术工具更换信息、手术消毒信息、手术缝合信息中的一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求7所述的一种外科手术操作系统，其特征在于：还包括位置模块，所述位置模块用于监测病床位置信息，病床位置信息与初始块中的手术信息相匹配。

10.根据权利要求7所述的外科手术操作系统，其特征在于：通过认证模块认证后的模拟操作信息形成新的区块，新的区块永久保存为区块链。

Images