CN114948254A - 腔镜手术摄像头驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种腔镜手术摄像头驱动装置，包括：第一电机；第一滑轨，一端与所述第一电机的输出轴连接；第一滑块，设置在所述第一滑轨上，能够沿所述第一滑轨移动；第二电机，用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨移动；第二滑轨，设置在所述第一滑块上；第二滑块，设置在所述第二滑轨上，能够沿第二滑轨移动；第三电机，用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨移动；夹座，设置在所述第二滑块上，用于承载腔镜手术摄像头。本发明的驱动装置能够代替人手稳固的夹持图像采集设备，并且能够使得图像采集设备绕一个虚拟中心点进行空间转动。

Description

腔镜手术摄像头驱动装置

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及腔镜手术辅助装置，尤其涉及腔镜手术摄像头驱动装置。

背景技术

腔镜手术是一种微创手术，通过在患者体表开设较小的操作窗口，进行手术操作，但这会增加手术操作的难度。手术操作过程中，主刀医生往往需要双手操作器械进行手术，因此，需要安排一个助手手扶摄像头跟随手术操作者的操作角度进行图像采集，这样往往导致手术台上站位拥挤，不利于手术的进行，手术助手长时间的保持固定的动作也容易疲劳。

为此，现有技术中心提出了多种支架。例如，现有专利US12900055的方案采用多个球头关节链接的方式达到多角度的目的，但是需要手动锁定，锁定机构位置较远，操作不便利，并且装置没有设置虚拟旋转中心，仅靠患者皮肤窗口作为支点，整个装置稳定性不足。专利CN203001133U公开一种可调式腔镜手术用支架，采用硬质杆链接，通过螺丝旋钮固定，操作复杂，其末端容易发生晃动，不够稳定，存在手术安全风险。专利CN104921690B的方案采用两根气撑杆作为支架，关节采用球头关节及支架末端轴承，自由度不足，且手术过程中如果需要改变高度，两根气撑杆操作不便，同样也无虚拟旋转中心。

由此可见，现有方案的支架灵活性不够、不能电动驱动，不能进行摄像头的伸缩调节等操作，使用不方便。此外，现有的支架存在对切口部位存在长时间过高压力等安全性问题。

因此，需要设计一种具备电动驱动功能、可随时调节角度的腔镜摄像头支架装置。

发明内容

本发明提出一种腔镜手术摄像头驱动装置，采用电机驱动，使旋转关节、弧形滑轨、直线滑轨通过同一旋转中心，增加了驱动装置的自由度。

本发明提供了一种腔镜手术摄像头驱动装置，包括：

第一电机；

第一滑轨，一端与所述第一电机的输出轴连接；

第一滑块，设置在所述第一滑轨上，能够沿所述第一滑轨移动；

第二电机，用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨移动；

第二滑轨，设置在所述第一滑块上；

第二滑块，设置在所述第二滑轨上，能够沿第二滑轨移动；

第三电机，用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨移动；

夹座，设置在所述第二滑块上，用于承载腔镜手术摄像头。

进一步地，还包括控制单元，分别与所述第一电机、第二电机、第三电机电性连接。

进一步地，所述第一滑轨为弧形滑轨。

进一步地，所述弧形滑轨在相对的两侧面分别设置有滚轮槽；

所述第一滑块包括两组滚轮，两组滚轮分别与所述滚轮槽配合，使得所述第一滑块能够沿所述弧形滑轨移动且不脱离所述弧形滑轨。

进一步地，第一滑块包括三个滚轮，其中一个滚轮为偏心轮，所述偏心滚轮位于所述弧形滑轨的一侧，另两个滚轮位于所述弧形滑轨的另一侧。

进一步地，所述第二电机设置在所述第一滑块上，所述第二电机的输出轴设置有第一齿轮；

所述弧形滑轨在一侧设置有弧形齿条，所述第一齿轮与弧形齿条啮合。

进一步地，所述第二滑轨为直线滑轨，所述第二滑块为直线滑块，所述直线滑块可移动地设置在所述直线滑轨上。

进一步地，所述第三电机设置在所述直线滑轨的一侧，所述第三电机的输出轴上设置有第二齿轮；

所述夹座或直线滑块的一侧设置有直线齿条，所述第二齿轮与所述直线齿条啮合。

进一步地，进一步包括连接件，设置在所述第一电机的外壳上。

进一步地，还包括激光模块，设置在所述第一电机的输出轴附近。

本发明的腔镜手术摄像头驱动装置通过设置三个电机，可以实现腔镜手术摄像头在三个空间维度的电动驱动。通过将腔镜手术摄像头驱动装置安装在支架上，可以节省手术操作空间。

本发明的腔镜手术摄像头驱动装置设置有虚拟旋转中心，摄像头对患者皮肤窗口不容易产生长时间的压力，不容易发生局部的坏死，对伤口的愈合友好。

本发明的腔镜手术摄像头驱动装置整套设备尺寸小巧，能够为主刀医生节省更多的手术操作空间。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例的摄像头驱动装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的摄像头驱动装置的结构示意图。

图3是本发明实施例的直线滑轨与直线滑块的装配示意图。

图4是本发明实施例的摄像头镜体与摄像头驱动装置的连接示意图。

图5是本发明实施例的摄像头驱动装置安装在支架上的连接示意图。

附图标记：

第一电机1、支架5、接口6、摄像头镜体10、光纤接口11、信号线12、连接件13、第二电机14、第一齿轮16、第一滑块17、弧形滑轨18、弧形齿条19、滚轮槽20、滚轮21、直线滑轨22、第二滑块23、直线齿条24、第二齿轮25、第三电机26、腔镜夹座27、激光模块安装孔28。

具体实施方式

在本发明的描述中，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；可以是直接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

本发明涉及一种腔镜手术摄像设备的驱动装置，其具有兼容目前临床所使用腔镜摄像头的夹持结构，能够代替人手稳固的夹持图像采集设备，并能够使得图像采集设备绕一个虚拟中心点进行空间转动。

本发明提供了一种腔镜手术摄像头驱动装置，包括：

第一电机；

第一滑轨，一端与所述第一电机的输出轴连接；

第一滑块，设置在所述第一滑轨上，能够沿所述第一滑轨移动；

第二电机，用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨移动；

第二滑轨，设置在所述第一滑块上；

第二滑块，设置在所述第二滑轨上，能够沿第二滑轨移动；

第三电机，用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨移动；

夹座，设置在所述第二滑块上，用于承载腔镜手术摄像头。

本发明的腔镜手术摄像头驱动装置可以为摄像头镜体提供三自由度运动，手术操作更加灵活。

可选地，在第一电机的壳体上设置有连接件，可以与第一电机的外壳一体成型，连接件与第一电机的轴向垂直。可以通过连接件将驱动装置连接到支架上，不需要人手持腔镜手术摄像头，节约人力和手术操作空间。

优选地，第一滑轨为弧形滑轨，在相对的两侧面分别设置有滚轮槽。弧形滑轨在一侧设置有弧形齿条。第一滑块括两组滚轮，两组滚轮分别与滚轮槽配合，使得第一滑块能够沿所述弧形滑轨移动。

第一电机的输出轴可以为D型轴，端面可开设有螺纹孔，相应的，弧形滑轨的一端设置有与之相匹配的D型通孔，第一电机的输出轴可以紧密的嵌套进弧形滑轨的D型通孔内，并通过螺丝固定防止弧形滑轨从输出轴上滑脱，从而第一电机可以驱动弧形滑轨绕输出轴的轴向转动。

可选地，第二电机的壳体的一部分成型于第一滑块上，其输出轴与第一齿轮通过D型孔不旋转连接，三个滚轮与弧形滑轨正确适配后，第一齿轮刚好可以与弧形齿条啮合。因此，第二电机能够驱动第一齿轮沿弧形齿条运动，从而驱动第一滑块沿弧形轨道运动。

优选地，第二滑轨为直线滑轨，第二滑块为直线滑块，直线滑块可移动地设置在所述直线滑轨上。

可选地，第二滑轨通过螺丝固定于第一滑块上，腔镜夹座通过螺丝固定于第二滑块上，第二滑轨与第二滑块可滑动连接，腔镜夹座可沿直线滑轨前后滑动，腔镜夹座一侧成型有直线齿条。

第三电机安装在第一滑块上，位于直线齿条侧面。第三电机的输出轴与第二齿轮通过D型孔不旋转连接，第二齿轮与腔镜夹座一侧的直线齿条啮合。因此，第三电机能够驱动第二齿轮沿直线齿条运动，从而驱动直线滑块沿直线滑轨运动。

优选地，还包括控制单元，分别与所述第一电机、第二电机、第三电机电性连接。控制单元接收到摄像头镜体移动的目标位置信息后，控制第一电机、第二电机、第三电机启动，从而将摄像头镜体移动到预定位置。

本发明中，摄像头镜体安装在腔镜夹座上，通过三个电机驱动可以实现摄像头镜体在三个空间维度的运动，可以使镜头到达患者体腔内的任何位置，从而满足手术操作的需求。

激光模块安装于激光模块安装孔位置。激光模块可以是直线型激光，也可采用平面型激光模块，目的都是在摄像头镜体上显示虚拟旋转中心的位置。摄像头镜体的延长线刚好通过本发明的虚拟旋转中心。当腔镜手术摄像头驱动装置通过连接件连接到被动臂或者外部支架时，可以通过激光光斑的指示来调整被动臂或者外部支架的位置，使得虚拟旋转中心(光斑的位置)位于摄像头镜体与皮肤切口交界处。手术中镜体围绕虚拟旋转中心转动，摄像头镜体对患者皮肤窗口不容易产生长时间的压力，不容易发生局部的坏死，对伤口的愈合友好。

可选地，本发明弧形齿条是直接成型于弧形滑轨上的，也可以是分别成型后固接在一起，直线齿条是直接成型于腔镜夹座上的，也可以是分别成型后固接在一起。

可选地，本发明腔镜夹座可以采用半包裹卡扣样式，也可以是带有弹性的钳夹机构或者是全包裹式的环形结构，目的是牢固的固定腔镜镜体，并允许腔镜镜体做轻微的旋转。

可选地，本发明第一齿轮及弧形齿条，第二齿轮及直线齿条的安装方向与第一滑块运动平面平行，在满足功能要求的前提下，其他的安装方向也可以，例如直线齿条与第一滑块运动平面垂直。此外，齿轮及齿条也可以更换为其他传动件如伞齿轮，螺旋齿轮结构。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明实施例的摄像头驱动装置包括第一电机1，连接到弧形滑轨18的一端。第一电机1可以驱动弧形滑轨18绕第一电机1的输出轴转动。第一电机1的外壳上设置有连接件13，用于连接到支架5上。

第一滑块17通过滚轮21可滑动地装配在弧形滑轨18上。具体地，第一滑块17包括三个滚轮21，分为两组，两个滚轮21在弧形轨道18的上侧，一个滚轮21在弧形轨道18的下侧。弧形轨道18上下两个侧面还设置有滚轮槽20，滚轮21嵌入在滚轮槽20中，可以沿着滚轮槽20移动。位于弧形轨道18下侧的滚轮21为偏心轮，通过调整偏心滚轮21的朝向，使得三个滚轮21可以刚好压紧弧形滑轨18的滚轮槽20，并且可以沿滚轮槽20滑动。

弧形滑轨18在其一侧的上表面设置有弧形齿条19，弧形齿条19的弧度与弧形滑轨18的弧度一致。3个滚轮21与弧形滑轨18正确适配后，第一齿轮16刚好可以与弧形齿条19啮合。第二电机14的输出轴连接至第一齿轮16，通过第二电机14可以驱动第二齿轮16沿着弧形齿条19移动，从而带动第一滑块17在弧形滑轨18上移动。

第一滑块17上设置有直线滑轨22，第二滑块23装配在直线滑轨22上。直线滑轨22为U型槽结构，在两个侧壁上对称地设置有凹槽，第二滑块23的两侧对应地设置线形凸起，凸起与凹槽配合，使得第二滑块23可以在直线滑轨22上滑动。优选地，在直线滑轨22的凹槽内设置有直线轴承。

腔镜夹座27连接在第二滑块23上，可以随着第二滑块23一起移动，腔镜夹座27的一侧设置有直线齿条24。在直线齿条24的外侧设置有第三电机26，第三电机26的输出轴的一端安装有第二齿轮25，第三电机26的输出轴与第二齿轮25通过D型孔不旋转连接。第二齿轮25与直线齿条24啮合。因此，可以通过第三电机26驱动第二齿轮25在直线齿条24上移动，从带动第二滑块23沿着直线滑轨22移动。

由于腔镜夹座27设置在第二滑块23上，摄像头镜体10安装在腔镜夹座27。因此，通过控制第一电机1、第二电机14和第三电机26的启动和转动方向，可以实现摄像头镜体10在空间三个维度自由运动。本实施例中三个电机为步进电机。

如图所示，弧形滑轨18的端部设置有激光模块安装孔28，位于第一电机1的输出轴附近。激光模块安装在激光模块安装孔28中，激光模块可以为直线型激光发生器，激光模块开启时可以在摄像头镜体上显示出一激光光斑，此光斑处为虚拟旋转中心位置。

如图4所示，摄像头镜体10设置在腔镜夹座27上，随着腔镜夹座27移动。腔镜手术摄像头包括摄像头镜体10、光纤接口11和信号线12，为现有的摄像头。

如图5所示，本实施例的摄像头驱动装置通过连接件13连接在支架5的接口6上，支架5可以是被动臂，通过床夹连接在手术床上。

本实施例的腔镜手术摄像头驱动装置工作过程如下：

首先通过连接件13将驱动装置固定于床旁支架5的接口6上，腔镜夹座27位置装载摄像头镜体10并打开设备电源，此时，激光模块会启动，并在摄像头镜体10上显示有一激光光斑，此光斑处为虚拟旋转中心位置，通过调整支架5将光斑位置与患者体表的手术操作窗口重合，设备准备完毕。

手术中，控制单元会接收到控制信号，指示摄像头镜体10移动的目标位置信息，根据摄像头镜体10的当前位置与目标位置信息，控制单元计算第一电机1、第二电机14、第三电机26需要转动角度，分别向三个电机发出驱动信号，在三个电机的作用下，将摄像头镜体10移动到预定位置。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，包括：

第一电机；

第一滑轨，一端与所述第一电机的输出轴连接；

第一滑块，设置在所述第一滑轨上，能够沿所述第一滑轨移动；

第二电机，用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨移动；

第二滑轨，设置在所述第一滑块上；

第二滑块，设置在所述第二滑轨上，能够沿第二滑轨移动；

第三电机，用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨移动；

夹座，设置在所述第二滑块上，用于承载腔镜手术摄像头。

2.根据权利要求1所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，进一步包括控制单元，分别与所述第一电机、第二电机、第三电机电性连接。

3.根据权利要求1所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，所述第一滑轨为弧形滑轨。

4.根据权利要求3所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，所述弧形滑轨在相对的两侧面分别设置有滚轮槽；

所述第一滑块包括两组滚轮，两组滚轮分别与所述滚轮槽配合，使得所述第一滑块能够沿所述弧形滑轨移动且不脱离所述弧形滑轨。

5.根据权利要求4所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，包括三个滚轮，其中一个滚轮为偏心轮，所述偏心滚轮位于所述弧形滑轨的一侧，另两个滚轮位于所述弧形滑轨的另一侧。

6.根据权利要求3所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，所述第二电机设置在所述第一滑块上，所述第二电机的输出轴设置有第一齿轮；

所述弧形滑轨在一侧设置有弧形齿条，所述第一齿轮与弧形齿条啮合。

7.根据权利要求1所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，所述第二滑轨为直线滑轨，所述第二滑块为直线滑块，所述直线滑块可移动地设置在所述直线滑轨上。

8.根据权利要求7所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，所述第三电机设置在所述直线滑轨的一侧，所述第三电机的输出轴上设置有第二齿轮；

所述夹座或直线滑块的一侧设置有直线齿条，所述第二齿轮与所述直线齿条啮合。

9.根据权利要求1所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，进一步包括连接件，设置在所述第一电机的外壳上。

10.根据权利要求1所述的腔镜手术摄像头驱动装置，其特征在于，进一步包括激光模块，设置在所述第一电机的输出轴附近。

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