CN206178399U - 一种微创内窥镜四自由度定位机的智能控制电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种微创内窥镜四自由度定位机的智能控制电路系统。其特征在于其包括电源模块、稳压电路、微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路，电源模块与稳压电路直接电连接，稳压电路分别与微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路电连接为微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路提供工作电源。本实用新型智能控制电路系统简单、中央处理电路的运算量小、灵敏度高，操作使用方便。

Description

一种微创内窥镜四自由度定位机的智能控制电路系统

技术领域

本发明涉及到药疗器械领域，特别涉及到一种微创内窥镜四自由度定位机的智能控制电路系统。

背景技术

近年来医疗科技得以迅猛发展，外科手术由原来的开肠破肚发展到穿刺微创手术，随之诞生了微创内窥镜定位的相关技术与产品。在现有技术中有一款类似机器人手臂似的微创内窥镜定位机，它由三个关节和相应臂杆组成，每个关节均有三个自由度。微创内窥镜设置在类似机器人的手掌中。这种微创内窥镜定位机的控制电路因需要控制三个关节九个自由度的电机，因而控制电路较为复杂，中央处理电路的运算量大，导致各自由度的电机动作相对迟缓。另外没有手动控制功能，在手术前其初调定位是极为不便。如何客服现有技术的不足，其关键在于对机械结构必须做出彻底的改进并对改进后的微创内窥镜四自由度定位机的智能控制电路系统做出相应设计，使之智能控制电路简单、减少中央处理电路的运算量、提高灵敏度、增设手动控制功能、自动对焦功能、自动定位插入功能。这就是本发明的主要研究课题。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术的不足，为改进后的微创内窥镜四自由度定位机（已另案申请）提供一种智能控制电路简单、中央处理电路的运算量相对较小、具有手动控制功能的一种微创内窥镜四自由度定位机智能控制电路系统。

为实现以上目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种微创内窥镜四自由度定位机智能控制电路系统，其特征在于其包括电源模块、稳压电路、微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路、管臂横向位移电机、管臂旋转电机、丝杆驱动电机、纵向旋转电机，所述电源模块与稳压电路直接电连接，所述稳压电路分别与微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路电连接为微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路直接提供工作电源，所述微创内窥镜电路与视频自动对焦跟踪电路电连接，X光机或超声波探测仪通过数据线与X光或超声波微创口定位电路电连接，视频自动对焦跟踪电路和X光或超声波微创口定位电路与中央处理电路电连接，手动控制电路和中央处理电路与电机驱动控制电路电连接，电机驱动控制电路又分别与管臂横向位移电机、管臂旋转电机、丝杆驱动电机、纵向旋转电机电连接。

进一步的，为了便于操作，在微创内窥镜四自由度定位机的微创内窥镜纵向位移旋转定位机构的外壳上设有手动操作的管臂横向位移和管臂旋转操作键、丝杆驱动和纵向旋转操作键，另外还设有自动对焦跟踪功能键、自动插入功能键和电源开关。

本发明是这样工作的：1、微创内窥镜手动操作状态：根据X光或超声波确定好患者微创手术的准确位置，接着用手术器具在患者身上切开微创内窥镜插入口和微创手术刀手术钳插入口以便于微创内窥镜和微创手术刀手术钳伸入体内。接着操作手动控制电路中的手动操作键发出指令给电机驱动控制电路，电机驱动控制电路根据指令去控制管臂横向位移电机、管臂旋转电机、丝杆驱动电机、纵向旋转电机，使管臂或横向位移或旋转，使微创内窥镜或纵向位移或旋转将微创内窥镜调整到最佳的准确位置对准微创内窥镜插入口的入口处，并慢慢点动微创内窥镜纵向位移操作键，将微创内窥镜伸入到体内接近病灶的位置；2、微创内窥镜自动操作状态：用X光或超声波确定好患者微创手术的准确影像位置参数并予以保存，接着用手术器具在患者身上切开微创内窥镜插入口和微创手术刀手术钳插入口以便于微创内窥镜和微创手术刀手术钳伸入体内。启动微创内窥镜自动插入功能，这时X光机或超声波探测仪将准确影像位置参数通过数据线传输给X光或超声波微创口定位电路，X光或超声波微创口定位电路将影像位置参数转化为四维数据并传输给中央处理电路，中央处理电路接收到由X光或超声波微创口定位电路传来的四维数据后进行运算处理确定四维数据的矢量值及各矢量值先后顺序并将此各矢量值按先后顺序传输给电机驱动控制电路，电机驱动控制电路根据四维数据的矢量值和先后顺序去控制管臂横向位移电机、管臂旋转电机、丝杆驱动电机、纵向旋转电机正反转及正反转的角度量值，从而实现微创内窥镜在智能控制电路的控制下准确对准微创内窥镜插入口进入患者体内病灶的位置；3、在手动或自动操作状态下，完成了微创内窥镜进入患者体内病灶的位置位置后，再将微创手术刀手术钳从插入口插入到接近病灶的位置并靠近微创内窥镜视频的中心位置，接着开启微创内窥镜视频自动对焦跟踪功能，手术医生便可进行微创手术了。随着微创手术刀手术钳不断地移动，微创内窥镜电路将实时的影像数据传输给视频自动对焦跟踪电路，视频自动对焦跟踪电路根据影像数据确定微创内窥镜视频焦距中心与手术刀手术钳的偏差值并将此偏差值传输给中央处理电路，中央处理电路在接收到由视频自动对焦跟踪电路传来的偏差值后进行快速运算处理并将处理结果分解成四维数据的矢量值及各矢量值先后顺序发送到电机驱动控制电路，电机驱动控制电路根据四维数据的矢量值和先后顺序去控制管臂横向位移电机、管臂旋转电机、丝杆驱动电机、纵向旋转电机正反转及正反转的角度量值，直到矢量值为零截止。从而实现微创内窥镜在智能控制电路的控制下完成自动对焦的工作，使微创内窥镜视频焦距中心始终自动跟随着微创手术刀手术钳。

通过以上的技术方案中可以看出，本发明没有像类似机器人手臂似的微创内窥镜定位机那样有三个关节九个自由度和相应臂杆，因而智能控制电路简单、中央处理电路的运算量小、灵敏度高，增设了手动控制功能、自动对焦功能、自动定位插入功能，因而操作使用方便。

为了更好的说明本发明，下面结合具体的实施方式及其实施例附图作进一步的说明。

附图说明

图1是一种微创内窥镜四自由度定位机的主视图。

图2是图1的D-D剖视图。

图3是图2的B-B剖视图。

图4是图2的D-D剖视图。

图5是图3的A局部放大图。

图6是图2的A向视图。

图7是图6的A局部放大图。

图8是本发明具体实施例的智能控制电路系统图。

图中：1-主体外壳后盖；2-管臂横向位移电机；4-主体外壳；5-电源模块；6-横向位移丝杆；7-管臂转动齿轮；8-稳压电路；9-管臂丝杆螺母；10-管臂；11-微创内窥镜电路；12-驱动齿轮柱；13-视频自动对焦跟踪电路；14-X光或超声波微创口定位电路；15-X光机或超声波探测仪；16-中央处理电路；17-电机驱动控制电路；18-手动控制电路；19-管臂旋转电机；32-扁担； 34-丝杆驱动电机；35-大头轴；36-微创内窥镜；40-外壳；41-连接杆；43-锂电池；51-电源开关；52-薄膜开关面板；55-丝杆螺母；56-纵向位移丝杆；60-小头轴；62-纵向旋转电机。

具体实施方式

从以上 具体实施例的附图中可以看出，本发明包括电源模块5、稳压电路8、微创内窥镜电路11、视频自动对焦跟踪电路13、X光或超声波微创口定位电路14、手动控制电路18、电机驱动控制电路17、中央处理电路16、管臂横向位移电机2、管臂旋转电机19、丝杆驱动电机34、纵向旋转电机62，所述电源模块2与稳压电路8直接电连接，稳压电路8分别与微创内窥镜电路11、视频自动对焦跟踪电路13、X光或超声波微创口定位电路14、手动控制电路18、电机驱动控制电路17、中央处理电路16电连接，分别为微创内窥镜电路11、视频自动对焦跟踪电路13、X光或超声波微创口定位电路14、手动控制电路18、电机驱动控制电路17、中央处理电路16直接提供工作电源，微创内窥镜电路11与视频自动对焦跟踪电路13电连接，X光机或超声波探测仪15通过数据线与X光或超声波微创口定位电路14电连接，视频自动对焦跟踪电路13和X光或超声波微创口定位电路14与中央处理电路16电连接，手动控制电路18和中央处理电路16与电机驱动控制电路17电连接，电机驱动控制电路17又分别与管臂横向位移电机2、管臂旋转电机19、丝杆驱动电机34、纵向旋转电机62电连接。为了便于操作，在微创内窥镜四自由度定位机的微创内窥镜纵向位移旋转定位机构的外壳40上设有薄膜开关面板52，薄膜开关面,52上设有手动操作的管臂横向位移和管臂旋转操作键、丝杆驱动和纵向旋转操作键，另外还设有自动对焦跟踪功能键、自动插入功能键和电源开关51（详见图6、图7）。

本发明具体实施方式有以下几种工作模式。

1、微创内窥镜手动操作模式：根据X光或超声波15确定好患者微创手术的准确位置，接着用手术器具在患者身上切开微创内窥镜36插入口和微创手术刀手术钳插入口以便于微创内窥镜36和微创手术刀手术钳伸入体内。接着操作手动控制电路18中外壳40上薄膜开关面板52上的手动操作键发出指令给电机驱动控制电路17，电机驱动控制电路17根据指令去控制管臂横向位移电机2、管臂旋转电机19、丝杆驱动电机34、纵向旋转电机62，使管臂或横向位移或旋转，使微创内窥镜或纵向位移或旋转将微创内窥镜36调整到最佳的准确位置对准微创内窥镜36插入口的入口处，并慢慢点动微创内窥镜36的纵向位移操作键，将微创内窥镜36伸入到体内接近病灶的位置。

2、微创内窥镜自动操作模式：用X光或超声波15确定好患者微创手术的准确影像位置参数并予以保存，接着用手术器具在患者身上切开微创内窥镜插入口和微创手术刀手术钳插入口以便于微创内窥镜和微创手术刀手术钳伸入体内。按下微创内窥镜36自动插入功能键，这时X光机或超声波探测仪15将准确影像位置参数通过数据线传输给X光或超声波微创口定位电路14，X光或超声波微创口定位电路14将影像位置参数转化为四维数据并传输给中央处理电路16，中央处理电路16接收到由X光或超声波微创口定位电路14传来的四维数据后进行运算处理确定四维数据的矢量值及各矢量值先后顺序并将此各矢量值按先后顺序传输给电机驱动控制电路17，电机驱动控制电路17根据四维数据的矢量值和先后顺序去控制管臂横向位移电机2、管臂旋转电机19、丝杆驱动电机34、纵向旋转电机62正反转及正反转的角度量值，从而实现微创内窥镜36在智能控制电路的控制下准确对准微创内窥镜36的插入口并进入患者体内病灶的位置。

3、自动对焦工作模式：在手动或自动操作下，完成了微创内窥镜36进入患者体内病灶的位置位置后，再将微创手术刀手术钳从插入口插入到接近病灶的位置并靠近微创内窥镜36视频焦距的中心位置，接着按下外壳40上薄膜开关面板52上的微创内窥镜视频自动对焦功能键，手术医生便可进行微创手术了。随着微创手术刀手术钳不断地移动，微创内窥镜电路11将实时的影像数据传输给视频自动对焦跟踪电路13，视频自动对焦跟踪电路13根据影像数据确定微创内窥镜36视频焦距中心与手术刀手术钳的偏差值并将此偏差值传输给中央处理电路16，中央处理电路16在接收到由视频自动对焦跟踪电路13传来的偏差值后进行快速运算处理并将处理结果分解成四维数据的矢量值及各矢量值先后顺序发送到电机驱动控制电路17，电机驱动控制电路17根据四维数据的矢量值和先后顺序去控制管臂横向位移电机2、管臂旋转电机19、丝杆驱动电机34、纵向旋转电机62正反转及正反转的角度量值，直到矢量值为零截止。从而实现微创内窥镜36在智能控制电路系统的控制下完成自动对焦的工作，使微创内窥镜视频焦距中心始终自动跟随着微创手术刀手术钳。

通过以上的具体的实施方式及其实施例中可以看出，本发明没有像类似机器人手臂似的微创内窥镜定位机那样有三个关节九个自由度和相应臂杆，因而智能控制电路简单、中央处理电路的运算量小、灵敏度高，增设了手动控制功能、自动对焦功能、自动定位插入功能，因而操作使用方便。

以上所列举的具体实施例仅仅是众多实施例的一种，无法一一列举。凡依本发明的保护范围所做的改进修改和修饰均属于本发明的保护范围，理应受到保护。

Claims (2)

1.一种微创内窥镜四自由度定位机智能控制电路系统，其特征在于其包括电源模块、稳压电路、微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路、管臂横向位移电机、管臂旋转电机、丝杆驱动电机、纵向旋转电机，电源模块与稳压电路直接电连接，稳压电路分别与微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路电连接为微创内窥镜电路、视频自动对焦跟踪电路、X光或超声波微创口定位电路、手动控制电路、电机驱动控制电路、中央处理电路直接提供工作电源，微创内窥镜电路与视频自动对焦跟踪电路电连接，X光机或超声波探测仪通过数据线与X光或超声波微创口定位电路电连接，视频自动对焦跟踪电路和X光或超声波微创口定位电路与中央处理电路电连接，手动控制电路和中央处理电路与电机驱动控制电路电连接，电机驱动控制电路又分别与管臂横向位移电机、管臂旋转电机、丝杆驱动电机、纵向旋转电机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种微创内窥镜四自由度定位机智能控制电路系统，其特征在于在所述的微创内窥镜四自由度定位机的微创内窥镜纵向位移旋转定位机构的外壳上设有手动操作的管臂横向位移和管臂旋转操作键、丝杆驱动和纵向旋转操作键，另外还设有自动对焦跟踪功能键、自动插入功能键和电源开关。