CN117357043A - 柔性末端可控医疗器械运动控制系统及医疗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统及医疗设备,属于医疗器械技术领域,其中柔性末端可控医疗器械运动控制系统包括安装主体、鞘控制装置和插入部摆动装置,鞘控制装置与安装主体连接,插入部摆动装置包括插入部驱动机构、插入部摆臂机构和插入部安装机构,插入部驱动机构与安装主体连接,插入部安装机构通过插入部摆臂机构与插入部驱动机构连接;插入部驱动机构用于通过驱动插入部摆臂机构带动插入部安装机构摆动;插入部摆臂机构用于驱动插入部安装机构转动。本发明通过插入部安装机构摆动实现插入部相对鞘的移动,并通过插入部摆臂机构调整插入部安装机构的姿态,从而调整插入部的姿态,避免插入部进入鞘控制装置时的弯折。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统及医疗设备。
背景技术
近年来,柔性末端可控医疗器械及其手术器械大量的用于微创诊断与治疗领域。在柔性手术器械系统中,使用柔性末端可控医疗器械检查人体内部有无病变,而柔性末端可控医疗器械为二级同心管式结构,可通过口腔或其他人体自然腔道进入人体体内,借助柔性末端可控医疗器械可以观察人体体内的病变情况。
在现有技术中,柔性末端可控医疗器械主要包括鞘和插入部,插入部需要通过鞘进入被作用对象体内。柔性末端可控医疗器械控制系统主要包括鞘安装机构和插入部安装机构,鞘设置在鞘安装机构上,插入部设置在插入部安装机构上,在插入部安装机构靠近鞘安装机构的移动过程中,插入部安装机构上的插入部穿过鞘安装机构以及鞘安装机构上的鞘进入被作用对象体内。
但上述现有技术中,在插入部安装机构的中心线和鞘安装机构的中心线之间存在较大角度偏差时,插入部安装机构上的插入部相对鞘安装机构移动时易发生弯折,这样会导致插入部内部的电源线等发生损伤,因此,亟需提出一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,以避免插入部弯折。
发明内容
本发明提供一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统及医疗设备,用以解决现有技术中插入部进入鞘易发生弯折的缺陷。
本发明提供一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,包括:
安装主体;
鞘控制装置,与所述安装主体连接;
插入部摆动装置,包括插入部驱动机构、插入部摆臂机构和插入部安装机构,所述插入部驱动机构与所述安装主体连接,所述插入部安装机构通过所述插入部摆臂机构与所述插入部驱动机构连接;
所述插入部驱动机构用于通过驱动所述插入部摆臂机构带动所述插入部安装机构在第一位置和第二位置之间摆动,在所述第一位置时,所述插入部安装机构靠近所述鞘控制装置,在所述第二位置时,所述插入部安装机构远离所述鞘控制装置;所述插入部摆臂机构用于驱动所述插入部安装机构在第三位置和第四位置之间转动,在所述第三位置时,所述插入部安装机构靠近所述鞘控制装置,在所述第四位置时,所述插入部安装机构远离所述鞘控制装置。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述插入部摆臂机构包括插入部摆臂、插入部姿态调整驱动组件和传动组件;
所述插入部摆臂的一端与所述插入部驱动机构的输出轴连接,所述插入部安装机构与所述插入部摆臂的另一端转动连接;所述插入部姿态调整驱动组件设置在所述插入部摆臂上,且所述插入部姿态调整驱动组件通过所述传动组件与所述插入部安装机构连接;
所述插入部姿态调整驱动组件,用于通过驱动所述传动组件带动所述插入部安装机构在第三位置和第四位置之间转动。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述插入部安装机构包括插入部直线丝驱动组件和与所述插入部直线丝驱动组件可拆卸连接的插入部安装组件;
所述插入部直线丝驱动组件与所述传动组件连接。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述插入部摆臂机构还包括转动组件;
所述转动组件包括旋转轴和与所述旋转轴连接的连接件,所述旋转轴转动设置在所述插入部摆臂上,且所述旋转轴与所述传动组件连接,所述连接件与所述插入部直线丝驱动组件连接。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述传动组件包括主传动件和与所述主传动件传动配合的从传动件;
所述主传动件与所述插入部姿态调整驱动组件的输出轴连接;所述从传动件套设于所述转动轴上。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述插入部摆动装置还包括锁定组件,所述锁定组件设置在所述插入部摆臂上和/或所述插入部安装机构上;
所述锁定组件,用于在所述插入部安装机构转动至所述第四位置时,对所述插入部安装机构进行锁定。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述锁定组件包括第一磁铁和与所述第一磁铁磁吸配合的第二磁铁;
所述第一磁铁设置在所述插入部摆臂上,所述第二磁铁设置在所述插入部安装机构上。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述鞘控制装置包括鞘臂和鞘安装机构,所述鞘安装机构包括鞘直线丝驱动组件和与所述鞘直线丝驱动组件可拆卸连接的鞘安装组件;
所述鞘直线丝驱动组件通过所述鞘臂与所述安装主体连接。
根据本发明提供的一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,所述插入部驱动机构包括插入部驱动电机;所述插入部摆动装置还包括设置在所述安装主体上的传感组件;
所述传感组件用于对所述插入部驱动电机的转动角度进行检测。
本发明还提供一种医疗设备,包括位移驱动系统和如上述任一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统;
所述柔性末端可控医疗器械运动控制系统的安装主体与所述位移驱动系统连接。
本发明提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统及医疗设备,将插入部安装机构通过插入部摆臂机构与插入部驱动机构连接,通过插入部驱动机构控制插入部安装机构和插入部摆臂机构整体发生摆动,从而在插入部安装机构摆动过程中实现了插入部相对鞘的移动,并通过插入部摆臂机构调整插入部安装机构的姿态,从而调整插入部的姿态,避免插入部进入鞘控制装置时的弯折。另外,插入部驱动机构驱动插入部摆动,插入部为摆动运动方式,使得在插入部弯曲进入鞘内时可进行精准控制,插入部不需保持直线状态进入鞘内,插入部的摆动运动方式可节省系统空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的结构示意图之一;
图2是本发明提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的结构示意图之二;
图3是本发明提供的鞘控制装置的结构示意图;
图4是本发明提供的插入部摆动装置的结构示意图之一;
图5是本发明提供的插入部摆动装置的结构示意图之二;
图6是本发明提供的插入部摆动装置的结构示意图之三;
图7是本发明提供的插入部摆动装置的结构示意图之四;
图8是本发明提供的转动组件和传动组件的结构示意图;
图9是本发明提供的插入部摆动装置的局部结构示意图;
图10是本发明提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的姿态示意图之一;
图11是本发明提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的姿态示意图之二;
图12是本发明提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的姿态示意图之三;
附图标记:
101、鞘;102、插入部;103、安装主体;104、鞘控制装置;105、插入部摆动装置;
201、鞘臂;202、鞘安装机构;203、插入部驱动机构;204、插入部摆臂机构,205、插入部安装机构;
301、鞘直线丝驱动组件;302、鞘安装组件;303、鞘导管固定件;
401、插入部摆臂;402、插入部姿态调整驱动组件;403、传动组件;404、插入部直线丝驱动组件;405、插入部安装组件;406、转动组件;407、插入部导管固定件;408、第一磁铁;409、第二磁铁;
501、旋转轴;502、连接件;503、主动轮;504、同步带;505、从动轮;
601、第一限位传感器;602、第二限位传感器;603、第三限位传感器;604、限位感应片,605、限位传感器安装板。
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,下面将结合本发明中的附图,对本发明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作出创造性劳动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。
下面结合图1-图12描述本发明的柔性末端可控医疗器械运动控制系统。
图1是本发明实施例提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的结构示意图之一,图2是本发明实施例提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的结构示意图之二,如图1和图2所示,该柔性末端可控医疗器械运动控制系统包括安装主体103、鞘控制装置104和插入部摆动装置105。
其中,本发明柔性末端可控医疗器械可为医疗领域中应用的内窥镜,如支气管镜、尿道镜、十二指肠镜、胆道镜、肾盂镜等纤细的柔性电子内窥镜。柔性末端可控医疗器械为二级同心管式结构,可通过人体的口腔或者其他自然腔道进入人体内的待测部位,以检查人体内有无病变情况。柔性末端可控医疗器械主要包括相配合的鞘101和插入部102,插入部102穿设在鞘101内并可相对鞘101移动,鞘101和插入部102可同步进入人体内的待测部位,进行病变检测;但在人体内的待测部位空间受限时,由于插入部102的径向尺寸小于鞘101的径向尺寸,可仅驱动插入部102移动,则插入部102相对鞘101向前伸出并进入待测部位。
图3是本发明实施例提供的鞘控制装置的结构示意图,如图2和图3所示,鞘控制装置104包括鞘臂201和鞘安装机构202;鞘臂201的一端与安装主体103连接,鞘安装机构202与鞘臂201的另一端连接,鞘101的尾部安装在鞘安装机构202上。
图4是本发明实施例提供的插入部摆动装置的结构示意图之一,图5是本发明实施例提供的插入部摆动装置的结构示意图之二,如图2、图4和图5所示,插入部摆动装置105包括插入部驱动机构203、插入部摆臂机构204和插入部安装机构205,插入部驱动机构203与安装主体103连接,插入部驱动机构203可为插入部驱动电机,也可为旋转气缸或伺服机构等;插入部驱动机构203的固定座设置在安装主体103上,插入部摆臂机构204与插入部驱动机构203的输出轴连接,并且插入部安装机构205与插入部摆臂机构204连接;通过插入部驱动机构203驱动插入部摆臂机构204摆动,插入部摆臂机构204带动插入部安装机构205在第一位置和第二位置之间的摆动,从而插入部102在插入部摆臂机构204的摆动过程中实现了相对移动鞘101的移动。另外,插入部摆臂机构204还用于驱动插入部安装机构205在第三位置和第四位置之间的转动。
需要说明的是,安装主体103的移动可以实现插入部102和鞘101的同步移动,插入部驱动机构203可实现插入部102相对鞘101的移动,在安装主体103的移动和插入部驱动机构203的移动可实现鞘101相对插入部102的移动。具体地,在插入部102和鞘101同步移动至人体的待测部位附近,由于空间受限,此时,仅通过插入部驱动机构203驱动插入部102向前(靠近待测部位)移动,则插入部102的首部伸出鞘101到达目标待测部位,插入部102的首部用于进行病变检测以及微创手术治疗。具体地,在安装主体103移动的同时,插入部驱动机构203驱动插入部102向相反的方向移动,插入部102的移动距离同安装主体103的移动距离相同,可实现鞘101的单独驱动。
具体地,如图1所示,鞘控制装置104和插入部摆动装置105前后间隔设置在安装主体103上,本实施例插入部驱动机构203为驱动电机,插入部驱动机构203驱动插入部安装机构205沿靠近鞘安装机构202方向或远离鞘安装机构202方向摆动,也就是图1中的前后摆动;插入部驱动机构203驱动插入部摆臂机构204和插入部安装机构205整体前后摆动,插入部安装机构205向前(插入部安装机构205靠近鞘安装机构202)摆动的极限位置作为第一位置,插入部安装机构205向后(插入部安装机构205远离鞘安装机构202)摆动的极限位置作为第二位置,则插入部安装机构205在该第一位置和第二位置之间摆动。
插入部摆臂机构204用于驱动所述插入部安装机构205沿第一方向或第二方向转动,实现插入部安装机构205姿态的调整,也就是插入部102姿态的调整;第一方向为插入部安装机构205靠近鞘控制装置104的方向,也就是图1中顺时针方向;第二方向为与第一方向相反的方向,具体地,第二方向为插入部安装机构205背离鞘控制装置104的方向,也就是图1中逆时针方向。插入部安装机构205沿第一方向转动的极限位置作为第三位置,插入部安装机构205沿第二方向转动的极限位置作为第四位置,则插入部安装机构205在该第三位置和第四位置之间转动,实现插入部102姿态的调整。
本发明提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统将插入部安装机构205通过插入部摆臂机构204与插入部驱动机构203连接,通过插入部驱动机构203控制插入部安装机构205和插入部摆臂机构204整体发生摆动,从而在插入部安装机构205摆动过程中实现了插入部102相对鞘101的移动,并通过插入部摆臂机构204调整插入部安装机构205的姿态,从而调整插入部102的姿态,避免插入部102进入鞘控制装置104时的弯折。
具体地,如图4所示,插入部摆臂机构204包括插入部摆臂401、插入部姿态调整驱动组件402和传动组件403;插入部摆臂401的一端与插入部驱动机构203的输出轴连接,插入部安装机构205与插入部摆臂401的另一端转动连接,则插入部安装机构205可相对插入部摆臂401转动;插入部姿态调整驱动组件402设置在插入部摆臂401上,且插入部姿态调整驱动组件402的输出轴与传动组件403的输入连接,传动组件403的输出轴与插入部安装机构205连接,插入部姿态调整驱动组件402通过驱动传动组件403带动插入部安装机构205相对插入部摆臂401沿第一方向或第二方向转动,也就是在第三位置和第四位置之间转动,实现插入部安装机构205姿态的调整。
需要说明的是,鞘安装机构202是用于安装鞘101的,插入部安装机构205是用来安装插入部102的,在鞘101和插入部102每完成一次检测及治疗后,需对鞘101和插入部102进行消毒。现有技术中,鞘101与鞘安装机构202是固定连接,插入部102和插入部安装机构205也是固定连接,鞘101及插入部102均是无法进行拆卸后消毒的,只能是对装配好的鞘101和插入部102进行消毒,但会存在消毒不彻底的隐患,鞘101和插入部102再次使用时易造成交叉感染。因此,本发明将鞘安装机构202和插入部安装机构205均设计为可拆结构,实现鞘101及插入部102一次性更换的设计;操作人员每完成一次检测及治疗后,对鞘101及插入部102进行消毒或更换。
具体地,如图3所示,鞘安装机构202包括鞘直线丝驱动组件301和与鞘直线丝驱动组件301可拆卸连接的鞘安装组件302,鞘直线丝驱动组件301与鞘臂201连接,这里需要说明的是,鞘直线丝驱动组件301和鞘安装组件302均为现有的部件。鞘安装组件302是用来安装鞘101的,鞘101包括鞘导管和设置在鞘导管前端的鞘柔性可控器械,鞘直线丝驱动组件301用于控制鞘导管前端的鞘柔性可控器械的弯曲姿态。鞘导管的尾部通过鞘导管固定件303固定在鞘安装组件302上,鞘安装组件302连接在鞘直线丝驱动组件301的侧板上,鞘直线丝驱动组件301与鞘臂201连接。鞘直线丝驱动组件301的侧板上设有鞘压紧组件,在鞘压紧组件中压爪打开时,鞘安装组件302可从鞘直线丝驱动组件301上分离,在鞘压紧组件中压爪闭合时,可将鞘安装组件302夹紧固定在鞘直线丝驱动组件301上。鞘直线丝驱动组件210包括鞘线性驱动机构和鞘拉线传感器,鞘拉线传感器安装在鞘线性驱动机构中的丝杆上,鞘拉线传感器与鞘柔性可控器械拉线连接,并可实时检测鞘柔性可控器械拉线上的拉力,具体的,鞘柔性可控器械拉线的一端与鞘拉线传感器可拆卸连接,另一端连接在鞘柔性可控器械内侧,鞘线性驱动机构数量同鞘柔性可控器械拉线数量相同,均为多个,优选多个鞘柔性可控器械拉线沿圆周均匀焊接在鞘柔性可控器械内侧,则鞘安装组件211用于固定鞘导管和鞘柔性可控器械拉线,通过在鞘线性驱动机构的驱动下,带动鞘柔性可控器械拉线的前后运动而控制鞘柔性可控器械的弯曲姿态。
如图4所示,插入部安装机构205包括插入部直线丝驱动组件404和与插入部直线丝驱动组件404可拆卸连接的插入部安装组件405,插入部直线丝驱动组件404与插入部摆臂401转动连接,插入部直线丝驱动组件404可相对插入部摆臂401转动,这里需要说明的是,插入部直线丝驱动组件404和插入部安装组件405均为现有的部件。插入部安装组件405是用来安装插入部102的,插入部102包括插入部导管和设置在插入部导管前端的插入部柔性可控器械,插入部直线丝驱动组件404用于控制插入部导管前端的插入部柔性可控器械的弯曲姿态。插入部导管的尾部通过插入部导管固定件407固定在插入部安装组件405上,插入部安装组件405连接在插入部直线丝驱动组件404的侧板上,插入部直线丝驱动组件404与插入部摆臂401连接。插入部直线丝驱动组件404的侧板上设有插入部压紧组件,在插入部压紧组件中压爪打开时,插入部安装组件405可从插入部直线丝驱动组件404上分离,在插入部压紧组件中压爪闭合时,可将插入部安装组件405夹紧固定在插入部直线丝驱动组件404上。插入部直线丝驱动组件404的具体结构与鞘直线丝驱动组件301的结构相同,本发明在此不再赘述。
需要说明的是,插入部驱动机构203和插入部姿态调整驱动组件402的配合使用,可使得插入部102在鞘导管内部发生位移时不会发生弯折,也可使得插入部102在进入鞘控制装置104前不会发生弯折。
本发明柔性末端可控医疗器械运动控制系统将鞘直线丝驱动组件301和鞘安装组件302设计为可拆卸连接,插入部直线丝驱动组件404和插入部安装组件405为可拆卸连接,便于每完成一次检测及治疗后,对鞘101及插入部102的更换,避免鞘101和插入部102消毒不彻底,造成再次使用时造成的交叉感染。
根据本发明的实施例,如图2所示,鞘安装组件302、鞘直线丝驱动组件301、插入部安装组件405和插入部直线丝驱动组件404由前至后依次布设,此时,鞘安装机构202和插入部安装机构205均处于最低位置,且均为水平设置,从而鞘101和插入部102也为水平设置。
具体地,在需要拆卸鞘101时,将鞘直线丝驱动组件301侧板上的鞘压紧组件中压爪打开,鞘安装组件302从鞘直线丝驱动组件301上分离,实现鞘安装组件302的拆除,从而实现鞘101的拆除。在需要拆卸插入部102时,将插入部直线丝驱动组件404侧板上的插入部压紧组件中压爪打开,插入部安装组件405与插入部直线丝驱动组件404分离时,由于插入部直线丝驱动组件404的存在,插入部安装组件405无法后移,只能向靠近鞘直线丝驱动组件301一侧移动,但是,若将插入部安装组件405向前移动拆卸时,会与鞘直线丝驱动组件301发生碰撞,引起鞘直线丝驱动组件301和/或插入部安装组件405的损坏。因此,本发明在插入部姿态调整驱动组件402和传动组件403的作用下,驱动插入部直线丝驱动组件404相对插入部摆臂401转动,使插入部直线丝驱动组件404翻转至第四位置,给插入部安装组件405的后移提供运动空间。
图6是本发明实施例提供的插入部摆动装置的结构示意图之三,图7是本发明实施例提供的插入部摆动装置的结构示意图之四,如图6所示,插入部摆动装置105上的插入部102为正常工作状态;在需要插入部102拆卸消毒时,插入部安装组件405同插入部直线丝驱动组件404拆卸后,将插入部直线丝驱动组件404转动至第四位置,可以是插入部直线丝驱动组件404翻转至插入部摆臂401背离鞘控制装置104的一侧,此时,插入部直线丝驱动组件404与插入部摆臂401平行。本实施例中,第四位置为插入部直线丝驱动组件404绕插入部摆臂401由图6状态逆时针转动90°后停留在图7所示的竖直位置。
本发明柔性末端可控医疗器械运动控制系统将插入部安装组件405与插入部摆臂401之间转动连接,并在插入部摆臂401上设置插入部姿态调整驱动组件402和传动组件403,使插入部直线丝驱动组件404可相对插入部摆臂401转动,给与插入部直线丝驱动组件404分离后的插入部安装组件405后移(远离鞘直线丝驱动组件301移动)提供运动空间,避免插入部安装组件405拆卸过程中与鞘直线丝驱动组件301的碰撞问题,从而便于插入部安装组件405的拆卸和安装,进一步便于插入部102的拆卸和安装。
进一步地,图8是本发明实施例提供的转动组件和传动组件的结构示意图,插入部直线丝驱动组件404通过转动组件406与插入部摆臂401转动连接,如图8所示,转动组件406包括旋转轴501和与旋转轴501连接的连接件502,旋转轴501转动设置在插入部摆臂401上,且旋转轴501与传动组件403连接,连接件502与插入部直线丝驱动组件404连接。具体地,旋转轴501通过轴承转动设置在插入部摆臂401上,旋转轴501可在插入部摆臂401上自转,通过插入部直线丝驱动组件404与旋转轴501固连,即可实现插入部直线丝驱动组件404相对插入部摆臂401转动;为了便于插入部直线丝驱动组件404与旋转轴501的连接,在旋转轴501上固连一个连接件502,通过连接件502与插入部直线丝驱动组件404的固连,可实现旋转轴501与插入部直线丝驱动组件404的固连,连接件502与插入部直线丝驱动组件404可采用螺钉连接,则插入部直线丝驱动组件404、连接件502、旋转轴501整体可相对插入部摆臂401转动。传动组件403与旋转轴501连接,传动组件403用于驱动旋转轴501转动。
本发明柔性末端可控医疗器械运动控制系统通过设置在插入部摆臂401上的旋转轴501,实现插入部直线丝驱动组件404的转动,结构简单;且插入部直线丝驱动组件404与旋转轴501之间通过一个连接件502实现连接,连接方式简单。
更进一步地,图9是本发明实施例提供的插入部摆动装置的局部结构示意图,如图8和图9所示,传动组件403包括主传动件503和与主传动件503传动配合的从传动件505;主传动件503与插入部姿态调整驱动组件402的输出轴连接;从传动件505套设于旋转轴501上,通过插入部姿态调整驱动组件402驱动主传动件503转动,主传动件503同步带动从传动件505转动,从传动件505带动旋转轴501转动,进而实现与旋转轴501固连的插入部直线丝驱动组件404的转动。
需要说明的是,插入部姿态调整驱动组件402可为插入部姿态调整驱动电机,也可为旋转气缸或伺服机构等,本实施例插入部姿态调整驱动组件402为驱动电机。另外,传动组件403可以是带传动或链传动或齿传动等,在本发明实施例中,传动组件403采用带传动,相应的,主传动件503为主动轮,从传动件505为从动轮,主动轮和从动轮之间通过同步带504连接,主动轮与插入部姿态调整驱动组件402的输出轴连接,从动轮套设在旋转轴501上,并通过顶丝顶紧。
可选地,本发明的实施例中插入部摆动装置105还包括锁定组件,锁定组件设置在插入部摆臂401上和/或插入部直线丝驱动组件404上;锁定组件,用于在插入部直线丝驱动组件404绕转动组件406转动至插入部摆臂401背离鞘安装机构202的一侧,即使当插入部姿态调整驱动电机去使能时,也可对插入部直线丝驱动组件404进行锁定。
需要说明的是,即使无锁定组件,插入部姿态调整驱动电机仍可保证插入部直线丝驱动在竖直位置。
其中,在需要对插入部安装组件405进行拆卸时,先将插入部压紧组件中压爪的打开,插入部安装组件405和插入部直线丝驱动组件404分离;然后通过插入部姿态调整驱动组件402驱动主传动件503转动,主传动件503同步带动从传动件505转动,从传动件505带动旋转轴501转动沿第二方向转动(图1中逆时针),使与旋转轴501固连的插入部直线丝驱动组件404绕旋转轴501的轴线进行翻转,插入部直线丝驱动组件404翻转,如图7所示。
具体地,如图4和图5所示,锁定组件为磁体对,磁体对包括第一磁铁408和与第一磁铁408磁吸配合的第二磁铁409;第一磁铁408设置在插入部摆臂401上,第二磁铁409设置在插入部直线丝驱动组件404上;通过第一磁铁408和第二磁铁409的磁吸力,即使插入部姿态调整驱动电机去使能时,保证插入部直线丝驱动组件404停留在竖直位置。
需要说明的是,磁铁对可以是一对或者多对,比如,磁铁对为两对,第一个磁铁对远离旋转轴501设置,第二个磁铁对靠近旋转轴501设置。
需要说明的是,锁定组件还可以是设置在插入部摆臂401或插入部直线丝驱动组件404上的锁扣件;或者实现插入部摆臂401或插入部直线丝驱动组件404连接的连接件,比如螺钉;或者其他可实现将插入部直线丝驱动组件404固定在插入部摆臂401上连接结构,本发明对此不作限定。
本发明柔性末端可控医疗器械运动控制系统在插入部直线丝驱动组件404相对插入部摆臂401向上翻转后,通过插入部姿态调整驱动电机或锁定组件保证插入部直线丝驱动组件404停留在竖直位置,便于插入部安装组件405的更换。
进一步地,图10是本发明实施例提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的姿态示意图之一,图11是本发明实施例提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的姿态示意图之二,图12是本发明实施例提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统的姿态示意图之三;如图9所示,本发明的实施例中插入部摆动装置105还包括传感组件,传感组件用于对插入部驱动机构203的输出轴的转动角度进行检测,插入部驱动机构203的输出轴的转动角度表示插入部安装机构205的摆动角度。在本实施例中,传感组件包括限位感应片604和与限位感应片604配合的限位传感器,限位传感器连接在安装主体103上,限位感应片604包括触发端和固定端,限位感应片604的固定端与插入部驱动机构203的输出轴连接,在插入部驱动机构203的输出轴转动时,限位感应片604的触发端绕限位感应片604的固定端转动,通过限位感应片604的触发端触发限位传感器,可以确定插入部安装机构205的摆动位置;具体的,本实施例限位传感器为三个,分别为依次间隔设置的第一限位传感器601、第二限位传感器602和第三限位传感器603,且第一限位传感器601靠近鞘控制装置104设置,三个限位传感器可安装在同一个限位传感器安装板605上,限位传感器安装板605连接在安装主体103上;在插入部驱动机构203驱动插入部安装机构205的摆动过程中,限位感应片604同步转动,在限位感应片604的触发端触发第一限位传感器601,表示插入部安装机构205处于图10所示的初始状态,在本发明柔性末端可控医疗器械运动控制系统需要恢复至初始状态时,在限位感应片604的触发端触发第一限位传感器601时,第一限位传感器601产生第一控制信号,并将第一控制信号发送给控制系统,控制系统接收到该第一控制信号时,控制插入部驱动机构203停止,可使插入部安装机构205停在图10的第一位置;在限位感应片604的触发端触发第二限位传感器602时,表示插入部安装机构205处于第二位置,如图11所示;在限位感应片604的触发端触发第三限位传感器603时,表示插入部安装机构205处于第三位置,如图12所示,第二限位传感器602和第三限位传感器603与第一限位传感器601具有相同的作用,本发明在此不再赘述。
需要说明的是,传感组件也可以是设置在安装主体103上的角传感器,对插入部驱动机构203的输出轴的转动角度的测量,进而通过测得的角度确定插入部直线丝驱动组件404的位置。
本发明柔性末端可控医疗器械运动控制系统通过传感组件可对插入部直线丝驱动组件404的位置进行限位保护。
需要说明的是,本发明实施例在插入部姿态调整驱动组件402和插入部摆臂401之间也可设置上述传感组件,用于对插入部姿态调整驱动组件402的输出轴的转动角度进行检测,插入部姿态调整驱动组件402的输出轴的转动角度表示插入部安装机构205在第三位置和第四位置之间转动角度,本发明在此不再赘述。
如图10至图12所示,本发明实施例给出了插入部102和鞘101在3个不同位置时,柔性末端可控医疗器械运动控制系统的姿态示意图,如图10、图11至图12的运动过程为插入部驱动机构203驱动插入部安装机构205靠近鞘直线丝驱动组件301摆动的过程,同时,在插入部安装机构205靠近鞘直线丝驱动组件301摆动过程中,通过插入部姿态调整驱动组件402调整插入部安装机构205的姿态,避免插入部102进入鞘控制装置104时的弯折,从而避免插入部102内部的工具通道和电线等的损伤。
本发明还提供了一种医疗设备,包括位移驱动系统和上述任一项实施例所提供的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,柔性末端可控医疗器械运动控制系统的安装主体103与位移驱动系统的输出工作轴连接,通过位移驱动系统可以使鞘控制装置104和插入部摆动装置105整体移动和转动,进而调整鞘101和插入部102的位置和姿态。
其中,位移驱动系统可以是机械手,或者是多轴驱动机构等驱动结构。
本发明提供的医疗设备,将安装鞘101的鞘控制装置104和驱动插入部102的插入部摆动装置105可集成在一个机械手上,由于现有鞘101和插入部102分别由机械手进行安装及控制,则控制鞘101和插入部102的运动需采用两个机械手,导致占用空间大,且控制流程复杂。因此,本发明通过单个机械手可实现鞘101和插入部102的统一驱动,占用空间小,且控制流程较为简单;另外,插入部102的移动过程中,仅需插入部驱动机构203的驱动,无需其他部件与电机进行配合,在降低了柔性末端可控医疗器械运动控制系统的结构复杂性的同时,降低了柔性末端可控医疗器械运动控制系统的重量,从而便于机械手的控制。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
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)
1.一种柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,包括:
安装主体;
鞘控制装置,与所述安装主体连接;
插入部摆动装置,包括插入部驱动机构、插入部摆臂机构和插入部安装机构,所述插入部驱动机构与所述安装主体连接,所述插入部安装机构通过所述插入部摆臂机构与所述插入部驱动机构连接;
所述插入部驱动机构用于通过驱动所述插入部摆臂机构带动所述插入部安装机构在第一位置和第二位置之间摆动,在所述第一位置时,所述插入部安装机构靠近所述鞘控制装置,在所述第二位置时,所述插入部安装机构远离所述鞘控制装置;所述插入部摆臂机构用于驱动所述插入部安装机构在第三位置和第四位置之间转动,在所述第三位置时,所述插入部安装机构靠近所述鞘控制装置,在所述第四位置时,所述插入部安装机构远离所述鞘控制装置。
2.根据权利要求1所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述插入部摆臂机构包括插入部摆臂、插入部姿态调整驱动组件和传动组件;
所述插入部摆臂的一端与所述插入部驱动机构的输出轴连接,所述插入部安装机构与所述插入部摆臂的另一端转动连接;所述插入部姿态调整驱动组件设置在所述插入部摆臂上,且所述插入部姿态调整驱动组件通过所述传动组件与所述插入部安装机构连接;
所述插入部姿态调整驱动组件,用于通过驱动所述传动组件带动所述插入部安装机构在第三位置和第四位置之间转动。
3.根据权利要求2所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述插入部安装机构包括插入部直线丝驱动组件和与所述插入部直线丝驱动组件可拆卸连接的插入部安装组件;
所述插入部直线丝驱动组件与所述传动组件连接。
4.根据权利要求3所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述插入部摆臂机构还包括转动组件;
所述转动组件包括旋转轴和与所述旋转轴连接的连接件,所述旋转轴转动设置在所述插入部摆臂上,且所述旋转轴与所述传动组件连接,所述连接件与所述插入部直线丝驱动组件连接。
5.根据权利要求4所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述传动组件包括主传动件和与所述主传动件传动配合的从传动件;
所述主传动件与所述插入部姿态调整驱动组件的输出轴连接;所述从传动件套设于所述转动轴上。
6.根据权利要求2至5任一项所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述插入部摆动装置还包括锁定组件,所述锁定组件设置在所述插入部摆臂上和/或所述插入部安装机构上;
所述锁定组件,用于在所述插入部安装机构转动至所述第四位置时,对所述插入部安装机构进行锁定。
7.根据权利要求6所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述锁定组件包括第一磁铁和与所述第一磁铁磁吸配合的第二磁铁;
所述第一磁铁设置在所述插入部摆臂上,所述第二磁铁设置在所述插入部安装机构上。
8.根据权利要求1至5任一项所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述鞘控制装置包括鞘臂和鞘安装机构,所述鞘安装机构包括鞘直线丝驱动组件和与所述鞘直线丝驱动组件可拆卸连接的鞘安装组件;
所述鞘直线丝驱动组件通过所述鞘臂与所述安装主体连接。
9.根据权利要求7所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统,其特征在于,所述插入部驱动机构包括插入部驱动电机;所述插入部摆动装置还包括设置在所述安装主体上的传感组件;
所述传感组件用于对所述插入部驱动电机的转动角度进行检测。
10.一种医疗设备,其特征在于,包括位移驱动系统和如权利要求1至9任一项所述的柔性末端可控医疗器械运动控制系统;
所述柔性末端可控医疗器械运动控制系统的安装主体与所述位移驱动系统连接。
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