CN116236287A - 一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术穿刺器械，具体涉及一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，包括夹持系统、运动系统和控制系统，穿刺针夹持限位于夹持系统中；所述的运动系统包括运动导轨、运动工作台、固定支架和动力件；所述的运动工作台滑动设置于运动导轨上，所述的固定支架固定安装于运动导轨的一端，所述的动力件固定安装于运动导轨的另一端并驱动运动工作台在运动导轨上滑动；所述的夹持系统包括一对夹持座，分别固定于运动工作台和固定支架上，所述的夹持座夹持穿刺针于穿刺针手柄处；所述的控制系统与动力件电气连接。与现有技术相比，本发明解决现有技术中医生手动进针容易疲乏以及穿刺速度、力度无法保持稳定一致的问题。

Description

一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手

技术领域

本发明涉及一种手术穿刺器械，具体涉及一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手。

背景技术

超声内窥镜穿刺手术，主要是在临床医疗过程中针对消化道腔外原因和性质不明病变进行诊断和治疗的一个过程。通常情况下医生在超声内镜下确定好穿刺部位后，通过采样专用超声穿刺针注入到靶目标，然后需要手动退回并再次插入穿刺针，如此同一部位需要反复数次甚至数十次同样来回穿刺动作，从而获取靶病变的不同区域的样本。因穿刺位置组织硬度、厚度等存在不同，使得手动退回、推进过程的时间长短、推进距离也会产生不同，导致长时间用力的手部会出现快速疲劳；并且每次穿刺针推进与退回的速度、力度均不能控制一致，导致穿刺效果会有所不同。

由此可见，现有技术的缺点包括：

1)目前穿刺手术基本为手动穿刺，工作强度大大，手部长时间用力推进、退回穿刺针会疲劳，多台穿刺手术下来，医护人员身体会极度疲乏；

2)手动穿刺手术时，每次穿刺针推进退回速度、力度不能控制一致。

若能实现自动穿刺，将大大降低穿刺手术工作强度。

中国专利CN 114601538 B公开了穿刺针夹持装置及穿刺设备，但是该结构在调整推进距离时仍需要手动调节持针滑块与导向滑块之间的距离，操作繁琐，且难以应用于医院现用的穿刺针；并且，该结构对穿刺针的夹持方法容易损伤穿刺针，而当穿刺针被压弯后，结构对穿刺针的定位与导向均会产生偏差而使得穿刺失败。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，以解决现有技术中医生手动进针容易疲乏以及穿刺速度、力度无法保持稳定一致的问题，实现了人工手动穿刺进针的替代，大大降低医护人员穿刺手术工作强度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，包括夹持系统、运动系统和控制系统，穿刺针夹持限位于夹持系统中；

所述的运动系统包括运动导轨、运动工作台、固定支架和动力件；所述的运动工作台滑动设置于运动导轨上，所述的固定支架固定安装于运动导轨的一端，所述的动力件固定安装于运动导轨的另一端并驱动运动工作台在运动导轨上滑动；

所述的夹持系统包括一对夹持座，分别固定于运动工作台和固定支架上，所述的夹持座夹持穿刺针于穿刺针手柄处；

所述的控制系统与动力件电气连接。

优选地，所述的运动系统还包括一对运动限位器，所述的运动限位器分别安装于运动导轨和运动工作台上。

优选地，所述的运动限位器包括安装于运动导轨上的限位板和安装于运动工作台上的距离传感器，所述的距离传感器与控制系统电气连接。

优选地，所述的夹持座包括夹持组件和固定底座，所述的夹持组件安装于固定底座上；夹持组件为可调高结构，所述的穿刺针夹持于夹持组件内。

优选地，所述的夹持组件包括调节螺丝、上限位架、滑动架、下限位架和导向柱；所述的下限位架固定于固定底座上，所述的上限位架与所述的下限位架之间通过导向柱固定连接，所述的滑动架设置于上限位架与下限位架之间且套设于导向柱上，所述的上限位架开设螺纹孔，所述的调节螺丝穿过螺纹孔并与滑动架固定连接，所述的穿刺针夹持于滑动架与下限位架之间。

优选地，所述的导向柱为端部设置螺纹的螺丝，通过螺母锁紧固定上限位架与下限位架。

优选地，所述的滑动架与所述的下限位架均设置有V型槽结构，V型槽开口相对，所述的穿刺针夹持于开口之间。

优选地，所述的滑动架与所述的下限位架之间形成的开口用于Φ10-22的穿刺针的限位。

优选地，所述的调节螺丝为蝶形螺丝。

优选地，所述的夹持座还包括锁定螺丝，所述的夹持组件与固定底座插接配合，所述的固定底座侧面开设螺纹孔，所述的锁定螺丝穿过螺纹孔抵接于夹持组件表面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明替代人工手动穿刺进针，大大降低医护人员穿刺手术工作强度。

2.控制精度高；采用控制系统进行自动控制，运动距离精度可控制在±0.02mm以内，运动速度0-120mm/s，且能够保证稳定输出；可根据需求调整穿刺针运动速度、运动距离、推进力度，适用于不同场景的穿刺手术需求。

3.适用范围广；穿刺针手柄直径一般在Φ14mm-Φ18mm，本发明可适用于手柄直径在Φ10mm-Φ22mm的不同规格型号的穿刺针。

4.结构小巧，操作简单；本发明运动系统和夹持系统总重量在750g～1250g，可手持，也可用气动机械手臂固定于病床两侧。将穿刺针手柄分别锁紧固定在自动进针机械手的两个夹持系统上，再调整好穿刺针位置，将运动距离、运动速度参数输入控制系统，复位归零，启动运动，自动进针机械手工作，穿刺针往复运动，进行穿刺。

5.穿刺手术效率提升；一人可同时操作2-3台自动进针机械手，大大提升手术效率。

附图说明

图1为自动进针机械手的结构示意图；

图2为夹持系统的结构示意图；

图3为夹持座的结构示意图；

图4为运动系统的结构示意图；

图5为控制系统的示意图；

图中：1-夹持系统；11-调节螺丝；12-上限位架；13-滑动架；14-下限位架；15-导向柱；16-固定底座；17-锁定螺丝；

2-运动系统；21-运动导轨；22-运动工作台；23-固定支架；24-动力件；25-运动限位器；

3-控制系统；

4-穿刺针。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，如图1-5所示，包括夹持系统1、运动系统2和控制系统3，穿刺针4夹持限位于夹持系统1中；

所述的运动系统2包括运动导轨21、运动工作台22、固定支架23和动力件24；所述的运动工作台22滑动设置于运动导轨21上，所述的固定支架23固定安装于运动导轨21的一端，所述的动力件24固定安装于运动导轨21的另一端并驱动运动工作台22在运动导轨21上滑动；

所述的夹持系统1包括一对夹持座，分别固定于运动工作台22和固定支架23上，所述的夹持座夹持穿刺针4于穿刺针手柄处；

所述的控制系统3与动力件24电气连接。

更具体地，本实施例中：

该自动进针机械手整体可分为夹持系统1、运动系统2和控制系统3，如图1所示，其中的夹持系统1用于夹持锁紧穿刺针4，运动系统2用于承载夹持系统1并实现穿刺针4的推进和退回，控制系统3用于控制运动系统2的运动。

运动系统2由运动导轨21、运动工作台22、固定支架23、动力件24和运动限位器25共同构成，如图4所示。运动工作台22滑动设置于运动导轨21上，在运动导轨21的一端安装动力件24，动力件24可采用电机或气缸，动力件24的输出端连接至运动工作台22以驱动运动工作台22在运动导轨21上的滑动；运动导轨21的另一端设置固定支架23，夹持系统1分别固定安装于固定支架23与运动工作台22上，固定支架23与运动工作台22之间保证横向对齐，进而保证安装于其上的夹持座对齐；在运动导轨21靠近固定支架23一端的侧面以及运动工作台22的侧面分别设置有一对配合使用的运动限位器25，其中，运动导轨21上安装的是限位板，运动工作台22上安装的是距离传感器，可实现运动工作台22在运动导轨21上的精确定位。

动力件24的开关(电机)或气阀(气缸)以及距离传感器分别与控制系统3(图5)形成电气连接，进而可通过距离传感器的反馈与预设值比较确定动力件24进行的动作；控制系统3可采用可编程控制器，以满足功能需要。控制系统3输入端连接外部电源，输出端连接动力件24及运动限位器25，通过指令输出电流大小，可精确控制电机运动方向、运动速度、运动距离、推力，使每次推进退回速度、运动距离、推进力度等参数一致，同时也可根据需要随时急停。

夹持系统1由一对夹持座构成，如图2所示，其中一个夹持座固定于固定支架23上，另一个夹持座安装于运动工作台22上，夹持座分别夹持于穿刺针4的手柄位置。如图3所示，夹持座由上部的夹持组件和下部的固定底座16构成，固定底座16固定于固定支架23或运动工作台22上。夹持组件进一步分为上限位架12、下限位架14、滑动架13、导向柱15和调节螺丝11，下限位架14装配于固定底座16上，上限位架12通过一对导向柱15固定装配于下限位架14的正上方，滑动架13设置于上限位架12与下限位架14之间，且滑动架13上开设与导向柱15相匹配的通孔，使滑动架13移动时由导向柱15导向，上限位架12中心开设有螺纹孔，调节螺丝11穿过螺纹孔并与滑动架13的中心固定，通过旋转调节螺丝11即可调整滑动架13的高度。导向柱15采用端部设有螺纹的螺丝，通过螺母配合将上限位架12与下限位架14锁紧固定，滑动架13于未设置螺纹的部分滑动；滑动架13与下限位架14的中心位置均设计V型槽，槽开口相对设置形成一容置空间，穿刺针4夹持于该容置空间中；调节螺丝11可采用蝶形螺丝，装配时可免工具锁紧。下限位架14采用插接的形式装配于固定底座16中，在固定底座16的侧面开设有一螺纹孔，与锁定螺丝17相匹配，锁定螺丝17的端部直接抵接于下限位架14的表面，通过压紧力和摩擦力可实现下限位架14的固定，因而下限位架14可实现高度调节，进而可调整穿刺针4的设置高度。该锁定螺丝17也可采用蝶形螺丝以实现免工具安装。

该自动进针机械手使用时，首先旋转调节螺丝11上调滑动架13位置，将穿刺针手柄分别置于两个夹持座上后，调节滑动架13下移锁紧穿刺针手柄，使夹持组件与穿刺针手柄形成一个整体；随后调节下限位架14在固定底座16上的高度，使被夹持的两穿刺针手柄在Z向中心保持一致(高度一致)后锁紧锁定螺丝17以完成穿刺针4的定位固定；在控制系统3中设定运动参数，包括运动方向、运动速度、运动距离等，随后启动运行；控制系统3指令动力件24动作以驱动运动工作台22在运动导轨21上靠近或远离固定支架23以实现穿刺针4的推进和退回，通过设置的运动限位器25可感应运动工作台22的位置，进而控制系统3可对穿刺针4的运动实现可控调节。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，包括夹持系统(1)、运动系统(2)和控制系统(3)，穿刺针(4)夹持限位于夹持系统(1)中；

所述的运动系统(2)包括运动导轨(21)、运动工作台(22)、固定支架(23)和动力件(24)；所述的运动工作台(22)滑动设置于运动导轨(21)上，所述的固定支架(23)固定安装于运动导轨(21)的一端，所述的动力件(24)固定安装于运动导轨(21)的另一端并驱动运动工作台(22)在运动导轨(21)上滑动；

所述的夹持系统(1)包括一对夹持座，分别固定于运动工作台(22)和固定支架(23)上，所述的夹持座夹持穿刺针(4)于穿刺针手柄处；

所述的控制系统(3)与动力件(24)电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的运动系统(2)还包括一对运动限位器(25)，所述的运动限位器(25)分别安装于运动导轨(21)和运动工作台(22)上。

3.根据权利要求2所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的运动限位器(25)包括安装于运动导轨(21)上的限位板和安装于运动工作台(22)上的距离传感器，所述的距离传感器与控制系统(3)电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的夹持座包括夹持组件和固定底座(16)，所述的夹持组件安装于固定底座(16)上；夹持组件为可调高结构，所述的穿刺针(4)夹持于夹持组件内。

5.根据权利要求4所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的夹持组件包括调节螺丝(11)、上限位架(12)、滑动架(13)、下限位架(14)和导向柱(15)；所述的下限位架(14)固定于固定底座(16)上，所述的上限位架(12)与所述的下限位架(14)之间通过导向柱(15)固定连接，所述的滑动架(13)设置于上限位架(12)与下限位架(14)之间且套设于导向柱(15)上，所述的上限位架(12)开设螺纹孔，所述的调节螺丝(11)穿过螺纹孔并与滑动架(13)固定连接，所述的穿刺针(4)夹持于滑动架(13)与下限位架(14)之间。

6.根据权利要求5所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的导向柱(15)为端部设置螺纹的螺丝，通过螺母锁紧固定上限位架(12)与下限位架(14)。

7.根据权利要求5所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的滑动架(13)与所述的下限位架(14)均设置有V型槽结构，V型槽开口相对，所述的穿刺针(4)夹持于开口之间。

8.根据权利要求7所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的滑动架(13)与所述的下限位架(14)之间形成的开口用于Φ10-22的穿刺针的限位。

9.根据权利要求5所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的调节螺丝(11)为蝶形螺丝。

10.根据权利要求4所述的一种内窥镜穿刺手术自动进针机械手，其特征在于，所述的夹持座还包括锁定螺丝(17)，所述的夹持组件与固定底座(16)插接配合，所述的固定底座(16)侧面开设螺纹孔，所述的锁定螺丝(17)穿过螺纹孔抵接于夹持组件表面。

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