CN114770573A - 具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器 - Google Patents
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Abstract
一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，所述具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器包括夹持部和控制部，其中，夹持部配置为固定安装手术操作器，确保手术操作器在手术过程中不晃动；控制部配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器完成手术动作；夹持部包括主安装板，主安装板为夹持部、控制部的零部件提供安装位置，并且主安装板分隔开夹持部和控制部；控制部包括外壳，所述外壳包括外壳前部和外壳后部；外壳前部为可拆卸部分，外壳后部固定在主安装板上。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域。具体涉及一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器。
背景技术
自上世纪九十年代开始，机器人辅助微创外科手术获得了突飞猛进的发展。多种外科手术机器人系统在临床上得到了成功的应用，这引起了世界范围内医学界和科技界极大的关注。手术机器人系统融合诸多新兴学科，实现了外科手术微创化、智能化和数字化，近年来，手术机器人已在全世界范围内得到了广泛的应用，手术种类涵盖泌尿科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。
手术机器人一般主要由三部分组成：1.医生控制系统；2.三维成像视频影像平台；3.机械臂。医生通过三维成像视频影像平台获得病人手术部位相关信息，然后通过控制系统输出操作指令，最后由机械臂实施手术动作。但是，一般情况下机械臂只提供大的手术动作(有点类似人类的手臂)，而细致、具体的手术动作还要由连接于机械臂末端的手术执行器来完成(手术执行器的功能类似于人类的手掌和手指)。
由于手术机器人执行器夹持着手术器械执行手术，在手术动作过程中要接近病变部位操作，不免在手术过程中被病人组织、体液等沾污。手术机器人执行器内部有一些部件例如电机等容易被水汽侵蚀。如果水汽进入电机内部、电路连接处等，还容易造成短路，给手术器械的可靠性带来严重影响。因此，可靠的、设计合理的防水结构对于手术机器人执行器特别重要。
发明内容
鉴于已有的手术机器人执行器存在的不足，本申请提出一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器。
本发明的实施例提供一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，所述具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器包括夹持部(01)和控制部(02)，其中，夹持部(01)配置为固定安装手术操作器(20X)，确保手术操作器(20X)在手术过程中不晃动；控制部(02)配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器(20X)完成手术动作；夹持部(01)包括主安装板(4)，主安装板(4)为夹持部(01)、控制部(02)的零部件提供安装位置，并且主安装板(4)分隔开夹持部(01)和控制部(02)；
控制部(02)包括外壳，所述外壳包括外壳前部(1)和外壳后部(2)；外壳前部(1)为可拆卸部分，外壳后部(2)固定在主安装板(4)上。
根据本发明的一种实施方式，例如，控制部(02)包括外壳前部(1)、外壳后部(2)、联轴器(3)、密封条(5)、油封(6)、电机(7)、电机架(8)、后部磁铁(9)、前部磁铁(10)、档边固定件(11)；前部磁铁(10)安装于外壳前部(1)靠近外壳后部(2)的一端，后部磁铁(9)安装于外壳后部(2)靠近外壳前部(1)的一端。
根据本发明的一种实施方式，例如，档边固定件(11)固定安装于主安装板(4)的前端，外壳前部(1)和外壳后部(2)接合处到档边固定件(11)的长度等于外壳前部(1)的长度，档边固定件(11)上设置卡槽(111)，外壳前部(1)和外壳后部(2)通过前部磁铁(10)与后部磁铁(9)吸合后，外壳前部(1)前端的凸沿嵌入卡槽(111)内，实现了外壳前部(1)的快速安装固定。
根据本发明的一种实施方式，例如，在多处位置设置磁铁；
优选的，在外壳后部(2)的侧壁周沿不同的四个位置设置了后部磁铁(9)，同样的，在与后部磁铁(9)对应的四个位置设置前部磁铁(10)。
根据本发明的一种实施方式，例如，油封(6)安装于电机架(8)的一侧，使得油封(6)位于外壳后部(2)的侧壁与电机架(8)之间，电机(7)安装于电机架(8)的另一侧，电机(7)的旋转轴依次穿过油封(6)、外壳后部(2)的侧壁，与联轴器(3)相连接。
根据本发明的一种实施方式，例如，光控开关走线穿过外壳后部(2)上的走线孔(25)，之后通过防水胶水对走线孔进行密封；
优选的，走线孔(25)的位置尽可能远离电机轴，防止线缆与运动件缠绕；走线孔(25)只设置一个且尺寸满足走线需求即可。
根据本发明的一种实施方式，例如，外壳后部(2)设置密封条固定槽，密封条固定槽在外壳后部(2)上环绕一圈，密封条(5)安装在密封条固定槽内，能与主安装板(4)、缆线盖(17)紧密贴合。
根据本发明的一种实施方式，例如，夹持部(01)包括前垫块(13)、前合盖(14)、后垫块(15)、后盒盖(16)、缆线盖(17)、灯带(18)、法兰转接件(19)、转接盘(20)、固定法兰(21)、摄像头垫块(22)、推动块(23)、挡水板(24)和主安装板(4)。
根据本发明的一种实施方式，例如，挡水板(24)通过机械尺寸配合嵌套在推动块(23)上，电机(7)驱动推动块(23)做前后直线运动时，挡水板(24)也会跟随推动快(23)运动；挡水板(24)与主安装板(4)之间留有间隙；挡水板(24)配置为用于防止大量液体从主安装板(4)上的推动块移动槽进入；
优选的，前垫块(13)、后垫块(15)和摄像头垫块(22)固定安装在主安装板(4)上，摄像头垫块(22)是一块具有一定厚度的板；
优选的，前垫块(13)、后垫块(15)在远离主安装板(4)的一侧具有与手术操作器(20X)的形状相适配的凹槽。
本发明的实施例还提供一种手术机器人系统，所述手术机器人系统包括：手术机器人装置(001)、手术监测装置(002)和手术控制装置(003)；其中，所述手术机器人装置(001)包括如上所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器。
附图说明
图1是本发明实施例提出的手术机器人执行系统的机械臂示意图。
图2是包括机械臂、手术机器人执行器和连接件的手术机器人装置结构示意图。
图3是一种手术操作器结构示意图。
图4是本发明实施例提出的一种手术机器人执行器的侧面剖视图。
图5是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的立体结构示意图。
图6是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的纵剖面结构图。
图7是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器去除外壳之后的立体结构示意图。
图8是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的立体结构示意图，其中具体展示了夹持部01的结构。
图9是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的立体结构示意图，其中具体展示了走线孔25的设置位置和尺寸。
图10是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器中密封条5的设置情况。
图11是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的剖面图，其中展示了推动块23、挡水板24等部件的连接关系。
图12是本发明实施例提出的手术机器人系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。
在发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“远”、“近”等所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用以区别技术特征，不具有实质含义，不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。
参照图1，图1展示了本领域常见的机械臂的基本结构。从图1可见，机械臂外观看起来像是一个缺少了手掌和手指的人体手臂。具体的手术动作需要由连接在机械臂末端的手术机器人执行器来完成。
图2展示了包括机械臂、手术机器人执行器和连接件的手术机器人装置的结构。由图2可见，机械臂0011末端连接了手术机器人执行器0012，手术机器人执行器0012一般包括电路以及与电路连接的机械动力机构和传动机构，手术机器人执行器0012中的电路结构与机械臂0011中的电路连接，通过上述电路连接，手术机器人执行器0012获得动作指令以及驱动其机械运动的电能，从而完成手术动作。如图2所示，手术机器人执行器0012与机械臂0011之间需要通过连接件0013连接成为一体。
手术机器人执行器0012并不能直接实施手术。实际上，手术机器人执行器0012起到的也是一个桥梁的作用，它通过与手术机器人相连接，接受外界的指令(例如，来自手术控制装置)，然后控制、把持着安装于其上的手术操作器来实施手术。作为示例，图3展示了一个手术操作器的结构。如图3所示，操作器20X包括镜身200、镜体201，镜身200的尾端连接镜体201，镜身200与镜体201内设有相互连通的管腔，镜体201上设置有观察口2011、操作通道2012、进水阀2013和光源入口2014。采用上述手术操作器实施手术时，医生手持镜体在患者身旁操作，容易受到患者体液污染；其次，手术效果受医生个体影响大，难以保证手术的精准、安全，无法实现手术的标准化、规范化，若医生经验欠缺，可能出现穿刺损伤临近脏器或大血管导致出血等并发症。
参照图4，本发明实施例提出了一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，该具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器够连接手术机器人的机械臂和手术操作器20X，以执行各种外科手术，完成各种难度的手术操作。由于采用手术机器人来辅助实施手术，可以很好地解决上述医生手持手术操作器完成手术时存在的问题。图4展示了本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的侧面剖视图，该具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器已经安装了手术操作器20X。如图4所示，本发明实施例提供的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器包括夹持部01和控制部02，其中，夹持部01主要功能在于固定安装手术操作器20X，确保手术操作器20X在手术过程中不晃动；控制部02的主要功能在于通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器20X完成手术动作。夹持部01包括主安装板4，夹持部01、控制部02的主要零部件都安装在主安装板4上，并且主安装板4分隔开夹持部01和控制部02。手术操作器20X与接口03不属于手术机器人执行器的一部分，但为了清楚地描述手术机器人的工作方式，也出现在附图中了。接口03的主要功能在于连接机械臂与手术机器人执行器。
图5是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的立体结构示意图。如图5所示，夹持部01未设置外壳，而控制部02则具有外壳，且该外壳包括外壳前部1和外壳后部2。图6是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的纵剖面结构图，其中，图6下部圆圈中的部分放大展示在图6上部。图7是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器去除外壳之后的立体结构示意图。如图6所示，控制部02的外壳采用分体设计，外壳前部1为可拆卸部分，外壳后部2(例如通过螺钉)固定在主安装板4上。分体设计主要考虑因素包括：第一、防止使用时外壳后部2有液体进入，提高整体防水性能；第二、外壳前部1有液体进入时，可便捷地对其进行拆卸并处理，能确保消毒后外壳前部1内无液体。
如图6所示，控制部02包括外壳前部1、外壳后部2、联轴器3、密封条5、油封6、电机7、电机架8、后部磁铁9、前部磁铁10、档边固定件11。前部磁铁10安装于外壳前部1靠近外壳后部2的一端，后部磁铁9安装于外壳后部2靠近外壳前部1的一端，这样，当安装外壳前部1时，外壳前部1和外壳后部2可以通过前部磁铁10和后部磁铁9之间的吸引力快速结合。
档边固定件11固定安装于主安装板4的前端，外壳前部1和外壳后部2接合处到档边固定件11的长度等于外壳前部1的长度，档边固定件11上设置卡槽111，外壳前部1和外壳后部2通过前部磁铁10与后部磁铁9吸合后，外壳前部1前端的凸沿嵌入卡槽111内，实现了外壳前部1的快速安装固定。若外壳前部1内部渗入液体，也可以同样地不借助任何工具快速拆除外壳前部1，清理其内部。如图7所示，为了加强前部磁铁10与后部磁铁9的吸合力，可以在多处位置设置磁铁。图7中，在外壳后部2的侧壁周沿不同的四个位置设置了后部磁铁9，同样的，在与磁铁9对应的四个位置设置前部磁铁10。
如图6所示，油封6安装于电机架8的一侧，使得油封6位于外壳后部2的侧壁与电机架8之间，电机7安装于电机架8的另一侧，电机7的旋转轴依次穿过油封6、外壳后部2的侧壁，与联轴器3相连接。油封6确保了液体不会顺着电机7的旋转轴进入外壳后部2之内的空间。
光控开关走线穿过外壳后部2上的走线孔25(参见图9)，之后通过防水胶水对走线孔进行密封。走线孔25设计尽可能远离电机轴，防止线缆与运动件缠绕。为保证密封性，走线孔25只设置一个且尺寸满足走线需求即可。
外壳后部2设计有密封条固定槽，密封条固定槽在外壳后部2上环绕一圈，密封条5安装在密封条固定槽内，能与主安装板4、缆线盖17紧密贴合(如图10所示)。
通过以上三层防水设计，使外壳后部2与主安装板4形成相对密封的腔体，防止液体进入。
图8是本发明实施例提供的一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器的立体结构示意图，其中具体展示了夹持部01的结构。如图8所示，夹持部01包括前垫块13、前合盖14、后垫块15、后盒盖16、缆线盖17、灯带18、法兰转接件19、转接盘20、固定法兰21、摄像头垫块22、推动块23、挡水板24和主安装板4。其中，挡水板24通过机械尺寸配合嵌套在推动块23上，电机7驱动推动块23做前后直线运动时，挡水板24也会跟随推动快23运动；由于挡水板24与主安装板4发生相对运动时，需考虑两者接触面有摩擦力且摩擦会产生噪音，所以在设计时挡水板24与主安装板4之间留有间隙；挡水板24主要用于防止大量液体从主安装板4上的推动块移动槽进入；因为有间隙的存在，有可能会有少量液体进入外壳前部1的仓内，所以使用后需要对外壳前部1进行拆卸。前垫块13、后垫块15和摄像头垫块22固定安装在主安装板4上，摄像头垫块22是一块具有一定厚度的板，作用是将安装于摄像头垫块22上方的摄像头垫起来，以便于摄像头与手术操作器20X的对接；前垫块13、后垫块15在远离主安装板4的一侧具有与手术操作器20X的形状相适配的凹槽，如图4所示，手术前，将手术操作器20X卡合到前垫块13、后垫块15的凹槽中，便可基本固定住手术操作器20X。灯带18可以通过亮度、发光颜色等显示手术机器人执行器的工作状态。主安装板4是一块平板，为诸多零件提供安装位置。
图12为本发明实施例提供的一种手术机器人系统结构示意图。如图12所示，手术机器人系统包括：手术机器人装置001、手术监测装置002和手术控制装置003。
所述手术机器人装置001与手术控制装置003相连接，根据所述手术控制装置003发送过来的手术控制指令，按照预设路径进行手术操作。
所述手术监测装置002与所述手术控制装置003连接，在手术中对当前手术实施位置进行实时扫描，将获取到的当前手术实施位置的扫描数据发送给所述手术控制装置003，并将所述扫描数据以图像形式展示给手术操作者。
所述手术控制装置003从外部扫描设备获取手术部位扫描数据，根据所述手术部位扫描数据建立病变部位三维模型；根据所述三维模型和预设模型的匹配结果，确定手术路径，根据所述手术路径和所述扫描数据确定导航信息，根据所述导航信息生成手术控制指令发送至所述手术机器人装置001，由所述手术机器人装置001执行手术操作。
在实施手术之前，先通过外部扫描装置对患者的病变部位进行扫描，然后通过手术控制装置003获取外部扫描装置扫描所得到的扫描数据，建立患者的病变部位三维模型。例如，所述手术控制装置003可以为计算机设备，并安装有根据扫描数据建立三维模型的软件，所述外部扫描装置可以是磁共振检查装置、电子计算机断层扫描装置和超声扫描装置中的至少一种。在建立三维模型后，可以通过与手术控制装置003连接的显示器将该三维模型展示给医生，以备医生根据该三维模型确定手术方案，并经计算机软件进行手术规划及模拟手术验证，通过所述手术控制装置003配置的输入设备(例如，鼠标和键盘)，输入针对该患者实施手术时的手术路径，还可以通过所述手术控制装置003中安装的手术方案制定软件，根据三维模型和预先存储的手术模型，确定手术路径。之后，需要医生确认软件得出的方案，或修改软件得出的方案。所述手术控制装置003根据设定好的手术路径以及所述手术监测装置002发送的扫描数据，确定实施手术的导航信息，向手术机器人装置001发送手术控制指令，所述手术机器人装置001中配置的手术装置实施手术。例如，手术机器人装置001包括本发明实施例提供的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器。
Claims (10)
1.一种具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，所述具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器包括夹持部(01)和控制部(02)，其中，夹持部(01)配置为固定安装手术操作器(20X)，确保手术操作器(20X)在手术过程中不晃动；控制部(02)配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器(20X)完成手术动作；夹持部(01)包括主安装板(4)，主安装板(4)为夹持部(01)、控制部(02)的零部件提供安装位置，并且主安装板(4)分隔开夹持部(01)和控制部(02)；
控制部(02)包括外壳，所述外壳包括外壳前部(1)和外壳后部(2)；外壳前部(1)为可拆卸部分，外壳后部(2)固定在主安装板(4)上。
2.根据权利要求1所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，控制部(02)包括外壳前部(1)、外壳后部(2)、联轴器(3)、密封条(5)、油封(6)、电机(7)、电机架(8)、后部磁铁(9)、前部磁铁(10)、档边固定件(11)；前部磁铁(10)安装于外壳前部(1)靠近外壳后部(2)的一端，后部磁铁(9)安装于外壳后部(2)靠近外壳前部(1)的一端。
3.根据权利要求2所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，档边固定件(11)固定安装于主安装板(4)的前端，外壳前部(1)和外壳后部(2)接合处到档边固定件(11)的长度等于外壳前部(1)的长度，档边固定件(11)上设置卡槽(111)，外壳前部(1)和外壳后部(2)通过前部磁铁(10)与后部磁铁(9)吸合后，外壳前部(1)前端的凸沿嵌入卡槽(111)内，实现了外壳前部(1)的快速安装固定。
4.根据权利要求3所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，在多处位置设置磁铁；
优选的，在外壳后部(2)的侧壁周沿不同的四个位置设置了后部磁铁(9)，同样的，在与后部磁铁(9)对应的四个位置设置前部磁铁(10)。
5.根据权利要求2-4任一项所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，油封(6)安装于电机架(8)的一侧，使得油封(6)位于外壳后部(2)的侧壁与电机架(8)之间，电机(7)安装于电机架(8)的另一侧，电机(7)的旋转轴依次穿过油封(6)、外壳后部(2)的侧壁，与联轴器(3)相连接。
6.根据权利要求2-4任一项所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，光控开关走线穿过外壳后部(2)上的走线孔(25)，之后通过防水胶水对走线孔进行密封；
优选的，走线孔(25)的位置尽可能远离电机轴，防止线缆与运动件缠绕；走线孔(25)只设置一个且尺寸满足走线需求即可。
7.根据权利要求2-4任一项所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，外壳后部(2)设置密封条固定槽，密封条固定槽在外壳后部(2)上环绕一圈，密封条(5)安装在密封条固定槽内，能与主安装板(4)、缆线盖(17)紧密贴合。
8.根据权利要求2-4任一项所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，夹持部(01)包括前垫块(13)、前合盖(14)、后垫块(15)、后盒盖(16)、缆线盖(17)、灯带(18)、法兰转接件(19)、转接盘(20)、固定法兰(21)、摄像头垫块(22)、推动块(23)、挡水板(24)和主安装板(4)。
9.根据权利要求8所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器，其特征在于，挡水板(24)通过机械尺寸配合嵌套在推动块(23)上，电机(7)驱动推动块(23)做前后直线运动时，挡水板(24)也会跟随推动快(23)运动；挡水板(24)与主安装板(4)之间留有间隙；挡水板(24)配置为用于防止大量液体从主安装板(4)上的推动块移动槽进入；
优选的，前垫块(13)、后垫块(15)和摄像头垫块(22)固定安装在主安装板(4)上，摄像头垫块(22)是一块具有一定厚度的板；
优选的，前垫块(13)、后垫块(15)在远离主安装板(4)的一侧具有与手术操作器(20X)的形状相适配的凹槽。
10.一种手术机器人系统，其特征在于，所述手术机器人系统包括：手术机器人装置(001)、手术监测装置(002)和手术控制装置(003)；其中，所述手术机器人装置(001)包括如权利要求1-9任一项所述的具有拆卸和静态防水结构的经尿道手术机器人执行器。
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