Opis wzoru
Przedmiotem wzoru użytkowego jest manipulator medyczny znajdujący zastosowanie przy wspomaganiu operacji i zabiegów chirurgicznych, przeznaczony w szczególności do utrzymywania toru wizyjnego bądź narzędzi chirurgicznych w ustalonej pozycji podczas operacji laparoskopowych W stanie techniki, z polskiego opisu patentowego PL 208988 znany jest manipulator medyczny wyposażony w ramię, którego struktura mechaniczna ma pierwszy człon w postaci belki zamocowanej suwliwie w prowadnicy liniowej. Jednocześnie wzdłużna oś prowadnicy liniowej nachylona jest do poziomu pod ustalonym, kątem, zawierającym się w przedziale od 0° do 20°. Struktura mechaniczna ramienia posiada również drugi człon, który osadzony jest na pierwszym członie - belce, za pośrednictwem połączenia obrotowego. Oś obrotu tego połączenia jest nachylona względem osi wzdłużnej prowadnicy linowej pod kątem z przedziału od 15° do 75°. Z kolei trzeci człon struktury mechanicznej osadzony jest na drugim członie również za pośrednictwem połączenia obrotowego, którego oś obrotu nachylona jest do osi pierwszego połączenia obrotowego pod kątem zawierającym się w przedziale od 45° do 90°. W korzystnym wykonaniu manipulatora medycznego ma on postać trzech ramion posadowionych na trzech strukturach mechanicznych umieszczonych na wspólnej podstawie. Równocześnie manipulator może być wyposażony w urządzenie do przenoszenia napędu ruchu liniowego. Z polskiego opisu patentowego PL 211067 znany jest również manipulator medyczny zawierający co najmniej jedno ramię składające się z członów połączonych przegubami. Jeden koniec tego ramienia osadzony jest nieruchomo w podstawie, zaś jego drugi koniec poprzez układ do wymuszania ruchu liniowego połączony jest z jednym końcem narzędzia medycznego w postaci tulei. Na drugim końcu tulei osadzona jest kiść z członami, do których rozłącznie przyłączone są końcówki robocze instrumentów chirurgicznych. Ponadto manipulator wyposażony jest w port oraz w magazyn instrumentów chirurgicznych. W magazynie instrumentów chirurgicznych wydrążone są otwory z wybrania-mi przeznaczone na instrumenty chirurgiczne. Kiść manipulatora może posiadać zakres ruchu o więcej niż dwóch stopniach swobody, zaś zewnętrzne powierzchnie końcówek roboczych instrumentów chirurgicznych mogą być wyposażone w zapadki zatrzasku współpracujące z członami kiści, na których znajdują się uchwyty przeznaczone do współpracy z zapadkami końcówek roboczych.
Celem wzoru użytkowego jest opracowanie prostej i lekkiej konstrukcji manipulatora medycznego umożliwiającego utrzymywanie narzędzia medycznego, przykładowo toru wizyjnego podczas dowolnej operacji w ustalonej pozycji nad ciałem pacjenta. Tym samym celem jest również zapewnienie uniwersalności opracowywanej konstrukcji. Jeszcze innym celem opracowania konstrukcji manipulatora medycznego jest zapewnienie dużej przestrzeni pracy wewnątrz ciała pacjenta, przy zachowaniu niewielkich rozmiarów manipulatora, a w konsekwencji niewielkiej przestrzeni zajmowanej nad stołem operacyjnym.
Istota wzoru użytkowego polega na tym, że w manipulatorze medycznym na wale obrotowym pierwszego silnika napędowego zamocowana jest obrotowa platforma, w której górnej części zamocowany jest drugi silnik tak, że oś wału obrotowego pierwszego silnika i oś wału obrotowego drugiego silnika przecinają się wzajemnie pod kątem prostym. Jednocześnie manipulator ma pierwsze skośne ramię i drugie skośne ramię oraz pierwsze pionowe ramię i drugie pionowe ramię. Pierwsze skośne ramię zamocowane jest na sztywno jednym końcem na wale obrotowym drugiego silnika, a drugi koniec pierwszego skośnego ramienia połączony jest z pierwszym pionowym ramieniem, poprzez obrotowy element przegubowy. Z kolei drugi koniec pierwszego pionowego ramienia połączony jest obrotowo z korpusem prowadzącym narzędzia medycznego poprzez przegub, a pierwsze pionowe ramię połączone jest ponadto z drugim ramieniem skośnym w jego środkowej części poprzez obrotowy przegub. Drugie skośne ramię swym jednym końcem połączone jest obrotowo z platformą obrotową poprzez przegub, natomiast drugim końcem połączone jest z pierwszym końcem drugiego pionowego ramienia poprzez obrotowy przegub, zaś dragi koniec drugiego pionowego ramienia połączony jest obrotowo z korpusem prowadzącym poprzez przegub. Ponadto na korpusie prowadzącym usytuowany jest przesuwnie wysunięty korpus zaopatrzony w narzędzie medyczne.
Podstawową zaletą manipulatora medycznego według wzoru użytkowego jest możliwość prostego ustawienia manipulatora w pożądanej pozycji przy równoczesnej możliwości jego zastosowania podczas dowolnego zabiegu bądź operacji. Inną zaletą manipulatora medycznego jest jego odpowiednia sztywność, przy równoczesnym zachowaniu małych rozmiarów i niewielkiej wagi. Ponadto małe rozmiary manipulatora skutkują pozostawieniem większej przestrzeni nad stołem operacyjnym. Oprócz tego inną zaletą jest stosunkowo duża przestrzeń pracy wewnątrz pacjenta.
Wzór użytkowy został bliżej przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia manipulator medyczny w pozycji rozłożonej - podczas pracy. fig. 2 - manipulator medyczny w pozycji złożonej, zaś fig. 3 - manipulator medyczny zamocowany do przykładowej struktury nośnej. Manipulator medyczny przyłączony jest do platformy stałej 1 (fig. 1, fig. 2) stanowiącej część dodatkowej struktury nośnej (fig. 3) mocowanej do stołu operacyjnego bądź też do systemu montażu narzędzi i robotów chirurgicznych, nie stanowiącej przedmiotu wzoru użytkowego. Wspornik 1 posiada dwie powierzchnie mocujące - boczną A oraz górną B. Do wspornika 1 przykręcony jest korpus silnika napędowego 2. Na wale obrotowym 3 silnika napędowego 2 zamocowana jest platforma obrotowa 4, zaś w jej górnej części zamocowany jest drugi silnik napędowy 5. Mocowanie silników napędowych 2, 5 wykonane jest w taki sposób, że oś wału obrotowego 3 pierwszego silnika 2 oraz oś wału obrotowego 6 drugiego silnika 5 przecinają się wzajemnie pod kątem prostym. Równocześnie konstrukcja manipulatora medycznego wyposażona jest w cztery ramiona - pierwsze skośne ramię 7 oraz drogie skośne ramię 12 i pierwsze pionowe ramię 8 i drugie pionowe ramię 15. Pierwsze skośne ramię 7, swoim pierwszym końcem zamocowane jest na sztywno na wale obrotowym 6 drugiego silnika napędowego 5, zaś drugi koniec tego skośnego ramienia 7 połączony jest z końcem pierwszego pionowego ramienia 8 poprzez obrotowy element przegubowy 9. Drugi koniec pierwszego pionowego ramienia 8 połączony jest obrotowo z korpusem prowadzącym 10 narzędzia medycznego poprzez przegub 11. Dodatkowo, pierwsze pionowe ramię 8 w swojej środkowej części połączone jest z drugim ramieniem skośnym 12 poprzez obrotowy przegub 13 znajdujący się również w środkowej części ramienia skośnego 12. Jednocześnie samo drugie skośne ramię 12 jednym końcem połączone jest obrotowo z platformą obrotową 4 poprzez przegub 14, natomiast drugi koniec ramienia 12 połączony jest z pierwszym końcem drugiego pionowego ramienia 15 poprzez obrotowy przegub 16. Dodatkowo przeciwległy koniec pionowego ramienia 15 połączony jest obrotowo z korpusem prowadzącym 10 poprzez przegub 17. Na korpusie prowadzącym 10 umieszczony jest korpus wysuwny 18, którego regulacja wysuwu odbywa się poprzez zwolnienie śruby zaciskowej 19 oraz ponowne jej zablokowanie w momencie, gdy korpus 18 będzie w pożądanej pozycji. Z kolei wzdłuż korpusu wysuwnego 18 przemieszcza się platforma mocująca 20, do której mocowane jest narzędzie medyczne 21. Pozycja narzędzia medycznego 21 względem stołu operacyjnego może być ustalana poprzez obrót platformy obrotowej 4 napędzanej sinikiem 2. Natomiast drugi silnik napędowy 5 ustala pozycję manipulatora - składając bądź rozkładając połączone obrotowo pionowe ramiona 8, 15 oraz skośne ramiona 7, 12 manipulatora, co bezpośrednio przekłada się na pozycję korpusu prowadzącego 10 i w konsekwencji pozycję końcówki narzędzia medycznego 21.