CN116439842B - 一种无菌隔离装置、方法及手术系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无菌隔离装置、方法及手术系统，包括罩体，设置于罩体上的驱动转接板，所述驱动转接板上设置有用于和机械臂/平台侧连接的第一卡接机构，以及用于和驱动盒侧连接的第二卡接机构；驱动转接板上设置有若干通孔，所述通孔内可拆卸设置有转接轴，所述转接轴的内沿与电机轴适配连接，所述转接轴的外周与驱动盒适配连接；驱动转接板上设置有一组插针，所述插针的两端分别为触头，插针中部设置有弹性结构。本发明能够保证在进行导管、导丝的运动时与机械臂(平台)的无菌隔离，同时，保证检测回路的正常检测。

Description

一种无菌隔离装置、方法及手术系统

技术领域

本发明属于医疗手术器械技术领域，涉及一种无菌隔离装置、方法及手术系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

血管介入手术是一种医生在血管减影造影(DSA)设备的指导下，将导丝、球囊支架通过导管沿着血管运动，准确到达病灶处进行治疗的方法。在传统血管介入手术过程中，医生需要长时间暴露在射线辐射环境中进行手术，操作医生需要穿上沉重的铅防护服，防止辐射的影响。同时，长时间持续的手术对医生的体力也形成较大的挑战，易使医生产生疲劳进而影响手术的质量。

随着机器人技术的发展，机器人技术的应用日益广泛，并成功在血管介入手术中得以应用，血管介入机器人应运而生。利用血管内介入机器人可以替代医生在手术床旁进行血管内介入手术，使医生免受X射线的伤害，同时，降低介入手术的学习曲线。

在利用机器人辅助血管介入手术时，医生借助细长的微创手术器械实施手术操作任务，需要将与患者相邻的区域保持在无菌条件下。然而，控制手术器械运动所必需的机械臂(平台)包含的电机、传感器、编码器和电气连接件等通常不能使用常规方法例如蒸汽、热或化学品进行灭菌，且机械臂(平台)已组装就位，不易进行灭菌操作，因此在手术操作中，一般会在机械臂(平台)上预先铺设无菌隔离罩单，将它们与手术器械进行隔离。

但对于血管介入手术，导丝、导管的驱动盒设置有芯片检测装置，用以检测器械使用情况。无菌罩单除满足无菌隔离及动力传递的功能，还需实现机械臂(平台)与器械的连接，实现检测回路的导通。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种无菌隔离装置、方法及手术系统，本发明能够保证在进行导管、导丝的运动时与机械臂(平台)的无菌隔离，同时，保证检测回路的正常检测。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种无菌隔离装置，包括罩体，设置于罩体上的驱动转接板，所述驱动转接板上设置有用于和机械臂/平台侧连接的第一卡接机构，以及用于和驱动盒侧连接的第二卡接机构；

所述驱动转接板上设置有若干通孔，所述通孔内可拆卸设置有转接轴，所述转接轴的内沿与电机轴适配连接，所述转接轴的外周与驱动盒适配连接；

所述驱动转接板上设置有一组插针，所述插针的两端分别为触头，插针中部设置有弹性结构。

上述技术方案中转接轴为驱动盒及机械臂/平台驱动电机的连接轴，相当于联轴器，带动驱动盒内的运动执行机构动作，从而实现电机动能和力的传递；通过弹性插针能够弥补零部件制造及装配误差，保证触点的接触良好和检测的稳定性，保证在罩体维持无菌下，导管、导丝的运动，以及检测回路的正常工作。

作为可选择的实施方式，所述罩体一侧开口，开口处能够包裹机械臂/平台，所述罩体和驱动转接板连接。

所述连接方式包括但不限于通过热熔或涂胶的方式粘接、卡接等。

作为可选择的实施方式，所述转接轴上设置有限位机构，所述限位机构的直径大于所述通孔的直径，以使所述转接轴在驱动转接板上轴向定位，所述转接轴在所述通孔内圆周向可旋转。

作为可选择的实施方式，所述转接轴为圆柱状结构，且与电机轴连接的一侧的中心开设圆柱孔，与驱动盒连接的一侧外延周向设置有多个键或槽，圆柱孔内也周向设置有多个键或槽。

作为可选择的实施方式，所述第一卡接机构为卡扣，所述第二卡接机构为卡扣,机械臂上设置有与所述第一卡接机构相匹配的卡槽，所述驱动盒上设置有与所述第二卡接机构相匹配的卡槽。

作为可选择的实施方式，所述驱动转接板上还设置有定位机构，以顺利和驱动盒/机械臂卡接。

作为可选择的实施方式，所述插针的两个触头通过连接杆连接，所述连接杆上套设有弹簧，两个触头在所述连接杆上具有一定的轴向自由度，且每个触头均抵接弹簧的一端。

一种上述无菌隔离装置的工作方法，包括：

转接轴、插针预先安装在驱动转接板上，将无菌罩罩体沿机械臂的走向将机械臂/平台包裹，将驱动转接板固定在机械臂/平台上，利用第一卡接机构，将驱动转接板与机械臂卡接连接，插针的一端与机械臂/平台的检测系统接触到位，将罩体整理到位、固定；

驱动转接板安装就位后，将驱动盒利用第二卡接机构安装到驱动转接板上，并保证驱动盒的运动执行机构与转接轴的接触良好，插针的另一端与驱动盒的检测系统连接，检测回路导通。

一种手术系统，包括上述无菌隔离装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过设置转接轴，利用转接轴的内外圆周面实现电机与驱动盒的连接和运动，将电机与转接轴的内侧接触，而转接轴的外周与驱动盒接触，这样电机始终处于无菌隔离罩单的内部，即有菌环境，转接轴的外周和驱动盒都处于无菌隔离罩单的外侧，即无菌环境，从而保证无菌环境和有菌环境的隔离。

本发明通过巧妙设置，驱动转接板的结构，既能够满足对于转接轴的轴向定位，又能不影响转接轴的转动。同时，驱动转接板与电机驱动组件固定可靠，可以作为驱动盒的安装固定平台，固定驱动盒。

本发明通过插针的结构设置，使得弹簧插针具备一定的浮动，消除零部件制造、装配带来的误差，保证插针触点的接触良好和回路的稳定性，驱动盒安装就位，检测回路就导通。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是无菌隔离装置的结构示意图；

图2是驱动转接板的结构示意图；

图3是转接轴、插针安装后的结构示意图；

图4是转接轴的结构细节图；

图5是弹性插针的结构示意图；

其中：1、驱动转接板，2、转接轴，3、罩体，4、插针，5、驱动盒侧卡扣，6、机械臂侧卡扣，7、触头，8、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为实现导丝、导管、驱动盒等无菌器械与机械臂(平台)的无菌隔离，设置无菌隔离罩单。无菌隔离罩单由罩体3、转接轴2及驱动转接板1组成。如图1所示，罩体3在本实施例中选用PE材质，一侧开口，将机器人机械臂(平台)等有菌器械包裹住，实现有菌与无菌环境的隔离。驱动转接板1与PE材质的罩体3连接一体，可通过热熔或涂胶的方式粘接在一起。

当然，在其他实施例中，也可以采用其他连接方式，如驱动转接板1的边缘设置可以开合的卡接件，利用卡接件卡住罩体等。在此不进行穷举。

转接轴2为驱动盒及机械臂(平台)驱动电机的连接轴，相当于联轴器，转接轴2安装在驱动转接板1上。

如图3和图4所示，转接轴2设置有限位机构(即图中转接轴中部向外凸起的一圈，类似于圆台形状)，转接轴2设置在驱动转接板1的通孔内，限位机构的直径大于通孔直径，通孔直径大于转接轴2其他部位的直径，限位机构可在驱动转接板1上进可轴向定位，同时转接轴2可360°旋转，带动驱动盒内的运动执行机构动作，从而实现电机动能和力的传递。

本实施例中，转接轴2为圆柱结构，如图4所示，并在中心开设圆柱孔。在转接轴2的外表面及圆柱孔的表面，均设置有类似花键的键(槽)。转接轴2的外表面键(槽)用以和驱动盒连接，带动驱动盒运动机构动作；圆柱孔表面的键(槽)用以与电机轴连接，将电机轴的转矩传递给驱动盒。

驱动转接板1除与转接轴2连接，还设置有定位/固定装置。在本实施例中，定位/固定装置为卡扣。如图2所示，驱动转接板1设置有机械臂侧卡扣6，通过机械臂侧卡扣6可将驱动转接板1固定在机械臂(平台)上，同时，在靠近驱动盒的一侧，同样设置有驱动盒侧卡扣5，用以将驱动盒固定在驱动转接板1上，以将驱动盒与机械臂(平台)连接为一体。

驱动盒为一次性使用耗材，为记录驱动盒的使用情况，在驱动盒底部设置有检测芯片，需与机械臂(平台)检测部件连接，形成检测回路/电路。

本实施例为实现检测电路的导通，在驱动转接板1上设置有一组插针4。插针4两侧设置有触头7，触头7之间设置有弹性伸缩机构(本实施例为弹簧8，弹簧8分别和两端的触头7抵接)，一端触头7用以与器械上的芯片连接，一端触头7用以与机械臂(平台)的检测板连接。当无菌罩驱动转接板1安装就位后，插针4与机械臂(平台)的电路板接触就位，然后安装驱动盒安装就位，此时，驱动盒通过插针4与机械臂(平台)的检测板连接，检测回路导通。

插针4的弹性伸缩机构能很好地弥补零部件制造及装配误差，保证触点的接触良好和检测的稳定性。

本实施例中，插针4通过粘接或者一体注塑工艺固定在驱动转接板1上。

具体使用时，先将无菌罩罩体3沿机械臂的走向将机械臂(平台)包裹，然后将驱动转接板1固定在机械臂(平台)上。驱动转接板1带有卡扣装置，机械臂上有相应的卡槽，将驱动转接板1的卡扣与机械臂的卡槽对齐，用力将驱动转接板1按下，此时卡扣与卡槽配合到位，驱动转接板1就在机械臂上固定就位。最后，将罩体3整理到位、固定。

驱动转接板1安装就位后，将驱动盒安装到驱动转接板1上。驱动盒的固定与驱动转接板1的固定相似。将驱动盒放置到驱动转接板1上时，通过固定板上的卡扣等固定装置，将驱动盒固定在固定板上。同时，在驱动转接板1上设置有定位柱，当驱动盒安装在固定板上时，通过定位柱限制驱动盒的位置，保证驱动盒运动执行机构与转接轴2的接触良好。

固定之后，由于预先安装好插针，插针的长度根据需求，预先配置，以保证，驱动盒一固定，插针的两端就和驱动盒和机械臂上的检测芯片/检测板连接，形成检测回路。

本发明将机器人系统的电机等部件能与驱动盒接触，传动动能，且能保证电机与驱动盒非直接接触。

在本装置中通过设置转接轴2，将电机与转接轴2的内侧接触，而转接轴2的外周与驱动盒接触，这样电机始终处于无菌隔离罩单的内部，即有菌环境，转接轴2的外周和驱动盒都处于无菌隔离罩单的外侧，即无菌环境，从而保证无菌环境和有菌环境的隔离的同时，实现电机与驱动盒连接，传动。同时，设置弹性伸缩机构，保证检测回路触点接触良好。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种无菌隔离装置，其特征是，包括罩体，设置于罩体上的驱动转接板，所述驱动转接板上设置有用于和机械臂/平台侧连接的第一卡接机构，以及用于和驱动盒侧连接的第二卡接机构；

所述驱动转接板上设置有若干通孔，所述通孔内可拆卸设置有转接轴，所述转接轴的内沿与电机轴适配连接，所述转接轴的外周与驱动盒适配连接；

所述驱动转接板上设置有一组插针，所述插针的两端分别为触头，插针中部设置有弹性结构；

一端触头用来与机械臂的检测板连接，另一端触头用来与驱动盒的检测芯片连接，当无菌罩驱动转接板安装就位后，插针与机械臂/平台的电路板接触就位，然后安装驱动盒安装就位，此时，驱动盒通过插针与机械臂/平台的检测板连接，检测回路导通；

所述转接轴上设置有限位机构；

所述限位机构的直径大于所述通孔的直径，所述转接轴的其他部位的直径小于所述通孔的直径，以使所述转接轴在驱动转接板上轴向定位，所述转接轴在所述通孔内圆周向可旋转；

所述驱动转接板上还设置有定位机构，以顺利和驱动盒/机械臂卡接。

2.如权利要求1所述的一种无菌隔离装置，其特征是，所述罩体一侧开口，开口处能够包裹机械臂/平台，所述罩体和驱动转接板连接。

3.如权利要求1所述的一种无菌隔离装置，其特征是，所述转接轴为圆柱状结构，且与电机轴连接的一侧的中心开设圆柱孔，与驱动盒连接的一侧外延周向设置有多个键或槽，圆柱孔内也周向设置有多个键或槽。

4.如权利要求1所述的一种无菌隔离装置，其特征是，所述第一卡接机构为卡扣，所述第二卡接机构为卡扣,机械臂上设置有与所述第一卡接机构相匹配的卡槽，所述驱动盒上设置有与所述第二卡接机构相匹配的卡槽。

5.如权利要求1所述的一种无菌隔离装置，其特征是，所述插针的两个触头通过连接杆连接，所述连接杆上套设有弹簧，两个触头在所述连接杆上具有一定的轴向自由度，且每个触头均抵接弹簧的一端。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的无菌隔离装置的工作方法，其特征是，包括：

转接轴、插针预先安装在驱动转接板上，将无菌罩罩体沿机械臂的走向将机械臂/平台包裹，将驱动转接板固定在机械臂/平台上，利用第一卡接机构，将驱动转接板与机械臂卡接连接，插针的一端与机械臂/平台的检测系统接触到位，将罩体整理到位、固定；

驱动转接板安装就位后，将驱动盒利用第二卡接机构安装到驱动转接板上，并保证驱动盒的运动执行机构与转接轴的接触良好，插针的另一端与驱动盒的检测系统连接，检测回路导通。

7.一种手术系统，其特征是，包括权利要求1-5中任一项所述的无菌隔离装置。