CN114652446A - 医生控制台的输入控制装置及医生控制台 - Google Patents

医生控制台的输入控制装置及医生控制台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种医生控制台的输入控制装置及医生控制台，该控制装置包括中枢单元，中枢单元连接在手术机器人系统医生控制平台的操作侧；握柄，固定连接在枢轴主体上；一对指夹组件，分别位于握柄的左右两侧，且一对指夹组件的后端部分别转动连接在枢轴主体上；多个指控按键，设置在握柄的前部，用于感测来自手指的输入动作；指控按键包括离合键、电凝键、电切键、臂切换键、控制内窥镜键中至少两个。本申请在握柄的前部对应手指的位置处设置多个指控按键，将离合键、电切键、电凝键集成在握柄上，可以避免医生的误操作。

Description

医生控制台的输入控制装置及医生控制台
技术领域
本发明属于医疗器械领域，特别涉及一种手术机器人系统中的医生控制台及其输入控制装置。
背景技术
随着医疗器械、计算机技术及控制技术的不断发展，手术机器人以其稳定性高、手术创伤小、康复时间短、患者痛苦少等优点得到了越来越广泛的应用。其中，腹腔手术机器人为手术机器人的代表，是由医生控制台、患者手术平台、图像平台构成。相比传统的手术辅助机器人，腹腔手术机器人在临床中应用能克服传统微创手术操作的灵活性差、精细操作困难以及手部的颤抖和疲劳等问题。
在手术时，医生坐在医生控制台前操作一输入控制装置，实现遥操作安装在患者手术平台的手术臂上的器械，实现不同部位的外科手术，其中的输入控制装置控制夹持、剪切、缝合打结等操作，需要满足结构紧凑小巧、重量轻、夹持舒服安全、自动复位等使用要求。
现有的输入控制装置大多带有离合键，而电切和电凝放在医生控制台踏板位置，这种结构不直观，需要手脚配合操作，医生容易发生误操作。此外，现有的开合关节的两个指夹通常采用销轴绕一个转动中心转动连接，两个指夹之间的夹角采用电位计等进行角度检测，检测结构复杂且不够紧凑。
发明内容
本申请的目的是为了提供一种医生控制台的输入控制装置，该控制装置可避免误操作，另外，本申请还在于提供一种具有该输入控制装置的医生控制台。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：一种医生控制台的输入控制装置，包括：
中枢单元，所述的中枢单元连接在手术机器人系统医生控制平台的操作侧，所述的中枢单元具有可绕自身轴心线转动的枢轴主体，且所述的枢轴主体与所述的医生控制平台信号连接；
握柄，固定连接在所述的枢轴主体上，并被构造成能够支撑手掌的至少一部分，所述的握柄具有与手掌位置相对的后部以及与手指位置相对的前部；
一对指夹组件，分别位于所述的握柄的左右两侧，且一对所述的指夹组件的后端部分别转动连接在所述的枢轴主体上；
多个指控按键，设置在所述的握柄的前部，用于感测来自手指的输入动作；
所述的指控按键包括离合键、电凝键、电切键、臂切换键、控制内窥镜键中至少两个。
在一个实施例中，所述的握柄大致呈C形自下向上包绕在所述的枢轴主体的后部外侧。
在一个实施例中，所述的握柄具有第一工作位置和相对于该第一工作位置旋转180°的第二工作位置，所述的多个指控按键分成两组，其中一组所述的指控按键被配置在当所述的握柄处于第一工作位置时，食指能够触控的位置处；另一组所述的指控按键被配置在当所述的握柄处于所述的第二工作位置时，食指能够触控的位置处。
在一个实施例中，所述的握柄包括分别位于所述的后部上方的上部以及位于所述的后部下方的下部，每一组所述的指控按键分别包括一个所述的离合键、一个电切键和一个电凝键，所述的离合键位于所述的上部的上表面和所述的下部的下表面，所述的电切键和电凝键位于所述的上部的右侧表面和所述的下部的左侧表面。
在一个实施例中，各所述的指夹组件分别包括沿前后延伸的夹臂，所述的夹臂的后端部至少有部分周面为齿轮面，且一对所述的夹臂的后端部上的齿轮面相互啮合。
在一个实施例中，所述的枢轴主体的后端部分别固定连接有一对销轴，所述的一对夹臂的后端分别通过对应的所述的销轴转动连接在所述的枢轴主体上。
在一个实施例中，所述的销轴上套设有扭簧，所述的扭簧的一端部抵在所述的夹臂的内侧，另一端部相对所述的中枢单元固定。
在一个实施例中，各所述的夹臂的后端部还具有与所述的齿轮面相邻接的限位台，以将所述的一对夹臂张开的角度限定在0-15°之间。
在一个实施例中，至少一个所述的夹臂的内侧设置有磁性元件，所述的枢轴主体的侧部设置有能够根据所述的磁性元件的远近产生电信号的传感器。
在一个实施例中，各所述的指夹组件还包括设置在夹臂外侧的指垫以及环绕在所述的指垫外的指环。
在一个实施例中，所述握柄的后部还具有一凸出于所述的握柄后表面的支撑轴，所述的支撑轴与所述的枢轴主体的轴心线重合，以便在所述的握柄转动时为手掌提供支撑。
本发明的另一技术方案是：一种医生控制台，具有上述的输入控制装置。
本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本申请在握柄的前部对应手指的位置处设置多个指控按键，将离合键、电切键、电凝键集成在握柄上，可以避免医生的误操作。此外，握柄的结构有利用医生的抓握，操作过程中，手掌可以抵在握柄的后部上，拨动按键时，可防止整个输入控制装置后退，提高了操作的舒适性。
附图说明
附图1为本申请的输入控制装置的立体图一；
附图2为本申请的输入控制装置的立体图二；
附图3为本申请的中枢单元和指夹组件的连接示意图；
附图4为图3中的局部放大图；
其中：1、中枢单元；10、枢轴主体；11、销轴；12、连接头；2、握柄；20、握柄外盖；3、指夹组件；31、夹臂；311、啮合部；312、限位台；32、指环；33、指垫；34、磁铁；35、传感器；36、扭簧；4、电切键；5、离合键；6、电凝键。
具体实施方式
为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明，其中本说明书中所述的“上”、“下”位置关系分别与附图1中的上、下方对应，附图1中的左上方对应说明书所述的“前方”，相应地图1中的右下方对应说明书中所述的“后方”。
本实施例提供了一种输入控制装置，用于向手术机器人系统中的医生控制平台输入外部动作信息和指令信息，以精准操控患者手术平台对患者实施手术或检查工作。
参见图1-2所示，该输入控制装置包括：
中枢单元1，中枢单元1延伸至医生控制台，中枢单元具有与医生控制台的主控臂主体关节连接的连接头12以及与医生控制平台信号连接的枢轴主体10，枢轴主体10的前端部固定连接在连接头12上，连接头12与前面相连的主控臂主体关节固定连接，而该主控臂主体关节可以转动，进而使得枢轴主体10可以绕自身轴心线实现±360°-±400°转动 ，在一些特别的实施例中，还可以将连接头12设置成可转动件，转动连接在其前方的主控臂主体关节上。枢轴主体10的内部有控制电路以及传感器等电子器件，接收指夹组件3的动作，将其转化为控制信号传递给手术机器人系统的控制平台，中枢单元1沿前后方向延伸以提供一安装握柄2的固定支撑。
握柄2，被构造成能够支撑手掌的至少一部分，以易于医生在手术时抓握和进行手术操作。图1、2所示的实施例中，握柄2大致呈C形，枢轴主体10的后部从握柄2的C形开口处伸入握柄2之中，并且枢轴主体10的后部与握柄2固定连接。握柄2采用多块塑料件拼接而成，提供了一个可供竖直抓握的角度。握柄2具有与手掌位置相对的后部以及与手指位置相对的前部。此外，由于枢轴主体10可以相对于手术机器人的控制平台转动，因此握柄2能够跟随医生手势转动，从而使握柄2具有第一工作位置和相对于该第一工作位置旋转180°的第二工作位置。
一对指夹组件3，分别位于握柄2的左右两侧，用于跟随并追踪拇指相对于食指或中指的开合角度，进而输出一个对应于该角度大小的信号，以最终控制手术平台上的手术器械的角度或力度。在一个实施例中，各指夹组件3分别包括一个沿前后延伸的夹臂31，枢轴主体10的后端部分别固定连接有一对销轴11，一对夹臂31分别通过一对销轴11转动连接在枢轴主体10上。各指夹组件3还包括设置在夹臂31外侧的指垫33以及环绕在指垫外的指环32，每一个夹臂31的内侧都设置有磁体34，枢轴主体10上相对应的侧部设置有能够根据磁体34的远近产生电信号的传感器35。当医生操作该输入控制装置时，手掌贴合握柄2的后部，拇指和中指分别穿套在两个指环32上，食指可以放置在握柄2的前部上方，医生做出抓握动作时，一对指夹组件3的前端分别跟随拇指和中指张开或并拢，完成动作输入。
多个指控按键，设置在握柄2的前部，用于感测来自手指的按压或拨动等输入动作，指控按键包括离合键5、电切键4以及电凝键6。在其他实施例中，指控按键还可以包括臂切换键、控制内窥镜键等，指控按键可以任选上述两个或两个以上的功能键。
进一步说，为便于医生在不同的角度姿势下使用该控制装置，本申请将多个指控按键分成两组，其中一组指控按键被配置在当握柄2处于第一工作位置时，食指易于触控的位置处；另一组指控按键被配置在当握柄2处于第二工作位置时，食指易于触控的位置处。
两组指控按键包含的功能键可以是完全相同的，也可以是部分相同的，比如本实施例中的每组指控按键分别包含一个离合键、一个电切键以及一个电凝键。
本实施例中，是将上述两组指控按键旋转180°分布在握柄的对角上。握柄2包括分别位于后部上方的上部以及位于后部下方的下部，两个离合键5分别位于上部的上表面和下部的下表面，两个电切键4和电凝键6分别位于上部的右侧表面和下部的左侧表面。
为方便医生旋转此握柄时仍能易于使用，所述握柄的后部还具有一凸出于所述的握柄后表面的支撑轴（图中未显示），所述的支撑轴与所述的枢轴主体的轴心线重合。在转动握柄时，支撑轴抵在手心处，为手掌提供支撑。
在一个实施例中，各夹臂31的后端为啮合部311，啮合部311至少有部分周面为齿轮面，且一对夹臂31的后端部上的齿轮面相互啮合，因此当一侧指夹组件3受力转动时，另一侧指夹组件即使没有受力，也可以转动相同角度，医生在使用时更省力。而为了限制指夹组件转动的角度，在一个实施例中，各啮合部311上还具有与齿轮面相接的限位台312，将一对指夹组件的开合角度变化范围限定在0°-15°之间，一旦角度大于15°，两个指夹组件上的限位台就会抵靠在一起形成硬限位。设计制造时，可以按照一对指夹组件的开合角度确定两指夹组件的齿轮处的设计尺寸。
在一个实施例中，销轴11上套设有扭簧36，扭簧36的两端部分别抵在夹臂31与枢轴主体10之间。
本申请的输入控制装置的一对指夹组件3之间采用齿轮啮合结构连接，安装在枢轴主体10上，通过在一对指夹组件3的转动轴心处设置扭簧36，可以便于指夹组件的复位，并能在指夹组件做合拢的动作时，提供一定的阻力，提高操作的舒适性。当指夹组件做开合动作时，磁体34距离传感器35的距离变化，磁场强度跟着变化，由此可以检测出一对指夹组件3的开合角度。指垫33采用圆弧设计，很好的贴合了手指，使得手指的夹持非常舒适。
在一个实施例中，一种手术机器人系统，具有前述输入控制装置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (12)

1.一种医生控制台的输入控制装置，包括：
中枢单元，所述的中枢单元连接在手术机器人系统医生控制平台的操作侧，所述的中枢单元具有可绕自身轴心线转动的枢轴主体，且所述的枢轴主体与所述的医生控制平台信号连接；
握柄，固定连接在所述的枢轴主体上，并被构造成能够支撑手掌的至少一部分，所述的握柄具有与手掌位置相对的后部以及与手指位置相对的前部；
一对指夹组件，分别位于所述的握柄的左右两侧，且一对所述的指夹组件的后端部分别转动连接在所述的枢轴主体上；
多个指控按键，设置在所述的握柄的前部，用于感测来自手指的输入动作；
所述的指控按键包括离合键、电凝键、电切键、臂切换键、控制内窥镜键中至少两个。
2.根据权利要求1所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：所述的握柄大致呈C形自下向上包绕在所述的枢轴主体的后部外侧。
3.根据权利要求2所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：所述的握柄具有第一工作位置和相对于该第一工作位置旋转180°的第二工作位置，所述的多个指控按键分成两组，其中一组所述的指控按键被配置在当所述的握柄处于第一工作位置时，食指能够触控的位置处；另一组所述的指控按键被配置在当所述的握柄处于所述的第二工作位置时，食指能够触控的位置处。
4.根据权利要求3所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：所述的握柄包括分别位于所述的后部上方的上部以及位于所述的后部下方的下部，每一组所述的指控按键分别包括一个所述的离合键、一个电切键和一个电凝键，所述的离合键位于所述的上部的上表面和所述的下部的下表面，所述的电切键和电凝键位于所述的上部的右侧表面和所述的下部的左侧表面。
5.根据权利要求1所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：各所述的指夹组件分别包括沿前后延伸的夹臂，所述的夹臂的后端部至少有部分周面为齿轮面，且一对所述的夹臂的后端部上的齿轮面相互啮合。
6.根据权利要求5所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：所述的枢轴主体的后端部分别固定连接有一对销轴，所述的一对夹臂的后端分别通过对应的所述的销轴转动连接在所述的枢轴主体上。
7.根据权利要求6所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：所述的销轴上套设有扭簧，所述的扭簧的一端部抵在所述的夹臂的内侧，另一端部相对所述的中枢单元固定。
8.根据权利要求5所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：各所述的夹臂的后端部还具有与所述的齿轮面相邻接的限位台，以将所述的一对夹臂张开的角度限定在0-15°之间。
9.根据权利要求5所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：至少一个所述的夹臂的内侧设置有磁性元件，所述的枢轴主体的侧部设置有能够根据所述的磁性元件的远近产生电信号的传感器。
10.根据权利要求5所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：各所述的指夹组件还包括设置在夹臂外侧的指垫以及环绕在所述的指垫外的指环。
11.根据权利要求5所述的医生控制台的输入控制装置，其特征在于：所述握柄的后部还具有一凸出于所述的握柄后表面的支撑轴，所述的支撑轴与所述的枢轴主体的轴心线重合，以便在所述的握柄转动时为手掌提供支撑。
12.一种医生控制台，具有如权利要求1-11所述的输入控制装置。
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