RU190171U1

RU190171U1 - Adapter

Info

Publication number: RU190171U1
Application number: RU2018143506U
Authority: RU
Inventors: Курманбек Апендиевич Сулайманов; Темирлан Курманбекович Сулайманов; Александр Федорович Батанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НПФ "ЭлМед"
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-06-21

Abstract

Полезная модель относится к эндоскопическим хирургическим аппаратам и может быть использована для применения во время проведения эндохирургических вмешательств. Может применяться в таких областях эндоскопической хирургии, как нейрохирургия, лапарохирургия, ринохирургия абдоминальная хирургия и т.д. Область применения интегратора зависит от назначения используемого эндохирургического инструмента. Адаптер для установки хирургического инструмента на роботизированную руку, содержащий: основание (1) для соединения держателя (3) хирургических инструментов (4) и механической руки робота, при этом основание (1) и держатель (3) закреплены к корпусу (2) адаптера с помощью резьбы, причем основание (1) выполнено в виде цилиндра, держатель (3) выполнен в виде втулки с резьбой, а сам адаптер оснащен сервоприводом (10) для движения рабочих частей хирургических инструментов (4). Проведены испытания в ООО "Специальное конструкторско-технологическое бюро прикладной робототехники" на роботизированном медицинском манипуляторе «РММ-2» с нашими инструментами через наш адаптер и получили положительный результат. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to endoscopic surgical apparatus and can be used for use during endosurgical interventions. It can be used in such fields of endoscopic surgery as neurosurgery, laparosurgery, rhinosurgery, abdominal surgery, etc. The scope of application of the integrator depends on the purpose of the endosurgical instrument used. An adapter for mounting a surgical instrument on a robotic arm, comprising: a base (1) for connecting the holder (3) of the surgical instruments (4) and the mechanical arm of the robot; using a thread, the base (1) made in the form of a cylinder, the holder (3) made in the form of a threaded sleeve, and the adapter itself is equipped with a servo drive (10) for moving the working parts of the surgical instruments (4). The tests were carried out at LLC Special Design and Technology Bureau of Applied Robotics on the RMM-2 robotic medical manipulator with our tools through our adapter and received a positive result. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к эндоскопическим хирургическим аппаратам и может быть использована для применения во время проведения эндохирургических вмешательств. Может применяться в таких областях эндоскопической хирургии, как нейрохирургия, лапарохирургия, ринохирургия абдоминальная хирургия и т.д. Область применения адаптера зависит от назначения, используемого эндохирургического инструмента.The invention relates to endoscopic surgical apparatus and can be used for use during endosurgical interventions. It can be used in such fields of endoscopic surgery as neurosurgery, laparosurgery, rhinosurgery, abdominal surgery, etc. The scope of the adapter depends on the purpose used by the endosurgical instrument.

Из существующего уровня техники известен концевой эффектор эндоскопического хирургического аппарата, включающий хирургический инструмент, соединенный с рычагами штифтами и механизм приведения его в действие, содержащий корпус, толкатель, соединенный посредством сварки с гибким валом и посредством оси с рычагами, причем, механизм приведения его в действие соединен через гибкий и приводной валы с ведущим колесом косозубой передачи механизма управления приводом. (см. патент № RU 161078, МПК A61B 17/00, опубл. 10.04.2016г.).From the current level of technology known end effector endoscopic surgical apparatus, including a surgical instrument connected to the levers with pins and a mechanism for bringing it into action, comprising a housing, a pusher connected by welding with a flexible shaft and through an axis with levers, and, the mechanism for bringing it into action It is connected via flexible and drive shafts to the drive wheel of the helical transmission of the drive control mechanism. (see patent number RU 161078, IPC A61B 17/00, publ. 10.04.2016).

Недостатком данного технического решения является сложная конструкция и то что инструмент соединен с адаптером жестко, то есть нет возможности использовать его с другими инструментами. The disadvantage of this technical solution is the complex structure and the fact that the tool is rigidly connected to the adapter, that is, it is not possible to use it with other tools.

Известен узел манипулятора для удержания и манипулирования хирургическим инструментом в телероботизированной системе, включающей в себя держатель инструмента, подвижно установленный на основании. Держатель инструмента включает в себя шасси и опору инструмента, подвижно установленные на корпусе и имеющие сопряжение, находящееся в зацеплении с хирургическим инструментом для разъемного монтажа инструмента на держателе инструмента. Приводной узел функционально соединяется с держателем инструмента для обеспечения, по меньшей мере, двух степеней свободы инструмента. Шасси включает центральную полость для приема хирургического инструмента и кронштейн в поперечном направлении от шасси. Кронштейн зафиксирован приводным ремнем от поворота держателя инструмента в аксиальном направлении вдоль валов. (заявка США №20120150154, опубл. 12.04.2012 г.)A known node of the manipulator for retaining and manipulating a surgical instrument in a telerobotized system, including a tool holder movably mounted on the base. The tool holder includes a chassis and a tool holder, movably mounted on the body and having a mate that is in engagement with a surgical instrument for detachable mounting of the tool on the tool holder. The drive unit is operatively connected to the tool holder to provide at least two degrees of freedom of the tool. The chassis includes a central cavity for receiving a surgical instrument and a bracket in the transverse direction from the chassis. The bracket is fixed by the drive belt against rotation of the tool holder in the axial direction along the shafts. (US application number 20120150154, published on 12.04.2012)

Недостатком этого технического решения является ненадежность фиксации от поворота держателя инструмента с помощью приводного ремня, большое количество деталей, что усложняет сборку и точность работы сопрягаемых деталей. The disadvantage of this technical solution is the unreliability of fixation from the rotation of the tool holder using the drive belt, a large number of parts, which complicates the assembly and accuracy of the work of the mating parts.

Известен привод для инструмента эндоскопического хирургического аппарата, содержащий корпус и систему приводных валов, связанных с шарнирными узлами, причем привод содержит управляющие механизмы концевого эффектора, выполненные в виде четырех независимых косозубых редукторов, каждый из которых соединен с приводным валом, причем приводные валы расположены коаксиально, имеют разный диаметр и длину и передают крутящий момент к соответствующим шарнирным узлам, а один косозубый редуктор содержит ведомое колесо с запрессованной резьбовой втулкой для преобразования крутящего момента в движение приводного вала по направляющей, выполненной во вкладыше между ведущими колесами косозубых пар. (см. патент № RU 2570939, МПК A61B 17/00, опубл. 20.12.2015г.)A known actuator for a tool of an endoscopic surgical apparatus, comprising a housing and a system of drive shafts connected to articulated assemblies, the drive comprising end effector control mechanisms made in the form of four independent helical gears, each of which is connected to the drive shaft, and the drive shafts are located coaxially, have a different diameter and length and transmit torque to the respective hinge nodes, and one helical gearbox contains a driven wheel with pressed threaded sleeve for torque conversion drive shaft in motion along a guide formed in the insert between pairs of helical drive wheels. (see patent number RU 2570939, IPC A61B 17/00, publ. 12/20/2015)

Недостатком данного технического решения является сложный механизм управления приводом инструментов, сопрягаемого с управляющей частью ассистирующего роботизированного хирургического комплекса.The disadvantage of this technical solution is a complex mechanism for controlling the drive of instruments, which is mated with the control part of an assistive robotic surgical complex.

Адаптер для установки хирургического инструмента на роботизированную руку, содержащий: основание, используемое для соединения держателя хирургических инструментов и механической руки робота, и держатель, используемый для фиксации различных хирургических инструментов. Основание и держатель скручиваются как вместе, так и по отдельности. (см. патент. № CN 1843304, МПК A61 B19/00 B25 J19/00, опубл. 05.10.2006г.). An adapter for mounting a surgical instrument on a robotic arm, comprising: a base used to connect the holder of the surgical instruments and the mechanical arm of the robot, and a holder used to fix various surgical instruments. The base and the holder are twisted both together and separately. (see patent. No. CN 1843304, IPC A61 B19 / 00 B25 J19 / 00, publ. 05.10.2006).

Недостатками данного технического решения являются отсутствие оснащения сервоприводом для движения рабочих частей эндоскопических инструментов, ненадежное крепление хирургических инструментов к адаптеру.The disadvantages of this technical solution are the lack of equipment with a servo drive for movement of the working parts of endoscopic instruments, unreliable attachment of surgical instruments to the adapter.

Была поставлена задача: создать простой по конструкции и совместимый с эндохирургическими инструментами адаптер российского производства, при этом решая проблему импортозамещения.The task was set: to create a Russian-made adapter that is simple in design and compatible with endosurgical instruments, while solving the problem of import substitution.

Поставленная задача решается тем, что адаптер для установки хирургического инструмента на роботизированную руку, содержащий: основание, используемое для соединения держателя хирургических инструментов и механической руки робота. Основание и держатель скручиваются как вместе, так и по отдельности, при этом основание выполнено в виде цилиндра, держатель выполнен в виде втулки с резьбой, а сам адаптер оснащен сервоприводом для движения рабочих частей эндоскопических частей инструментов. The problem is solved in that an adapter for mounting a surgical instrument on a robotic arm, comprising: a base used to connect the holder of the surgical instruments and the mechanical arm of the robot. The base and the holder are twisted both together and separately, with the base made in the form of a cylinder, the holder is made in the form of a threaded sleeve, and the adapter itself is equipped with a servo drive for moving the working parts of the endoscopic parts of the instruments.

Основание, выполненное в виде цилиндра, обеспечивает надежное крепление к роботизированной руке.The base, made in the form of a cylinder, provides a secure attachment to the robotic arm.

Держатель, выполненный в виде втулки с наружной резьбой, позволяет просто, а главное надежно закрепить медицинский инструмент.The holder, made in the form of a sleeve with an external thread, allows you to simply, and most importantly, secure the medical instrument.

Наличие сервопривода позволяет организовать движения рабочих частей хирургических инструментов. На направляющей интегратора установлен сервопривод с тягой, позволяющий открывать и закрывать бранши с пульта управления адаптером. The presence of a servo drive allows you to organize the movement of the working parts of surgical instruments. A servo drive with a pitch is installed on the integrator guide, allowing you to open and close the branches from the adapter's control panel.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень». The analysis of the known technical solutions carried out according to the scientific, technical and patent documentation showed that the set of essential features of the proposed technical solution is not known from the prior art, therefore, it meets the conditions of patentability "novelty" and "inventive step".

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:The claimed technical solution is illustrated by the drawings:

Фиг. 1 – общий вид с инструментом;FIG. 1 - general view with the tool;

Фиг. 2 - общий вид с сервоприводом.FIG. 2 - a general view with a servo.

Адаптер для установки хирургического инструмента на роботизированную руку, содержащий: основание 1, выполненное в виде цилиндра, заканчивающееся с наружного конца цилиндрическим фланцем, закрепленное с помощью резьбы с корпусом 2, к фланцу основания 1 закрепляется механическая рука робота. Держатель 3 имеет резьбовое соединение с корпусом 2. В держатель 3 устанавливается съемно хирургический инструмент 4. Причем держатель 3 выполнен в виде втулки с наружной резьбой. Стенка 5 и 6 корпуса 2 служат для усиления конструкции и ограничения движения направляющей 7. На стенку 6 с помощью резьбы закреплен винт 8, прижимающий направляющую 7 к стенке 5. При перемещении направляющей 7 к стенке 5, тяга 9, расположенная на сервоприводе 10, надвигается на хвостовик хирургического инструмента 4 и позволяет оттягивать и задвигать его, что способствует открытию и закрытию бранш, используемого хирургического инструмента 4.An adapter for mounting a surgical instrument on a robotic arm, comprising: a base 1, made in the form of a cylinder, ending at the outer end with a cylindrical flange, secured by means of a thread with the body 2, the mechanical arm of the robot is fixed to the flange of the base 1. The holder 3 has a threaded connection with the housing 2. In the holder 3, a removable surgical instrument 4 is mounted. Moreover, the holder 3 is made in the form of a sleeve with an external thread. The wall 5 and 6 of the housing 2 serve to strengthen the structure and limit the movement of the guide 7. On the wall 6 by means of a thread, a screw 8 is fixed, which presses the guide 7 to the wall 5. When the guide 7 moves to the wall 5, the thrust 9 located on the servo drive 10 moves on the shank of the surgical instrument 4 and allows you to delay and retract it, which contributes to the opening and closing of the branches used by the surgical instrument 4.

Адаптер работает следующим образом: The adapter works as follows:

Устанавливаем необходимый хирургический инструмент 4 в держатель 3 и закручиваем винт 8 до упора, тем самым задвинув тягу 9 на хвостовик медицинского инструмента. После чего, хирург может приступать к проведению операционных. С помощью робота-манипулятора адаптер с хирургическим инструментом 4 подводится в операционное поле, после чего, хирург выполняет необходимые манипуляции, используя пульт управления сервоприводом, размещенным на адаптере, например, взятие биопсии с пораженных участков с помощью щипцов. Адаптер обеспечивает раскрытие и закрытие бранш хирургического инструмента. После проведения всех необходимых манипуляций хирургический инструмент 4 отводят из оперируемого поля с помощью робота-манипулятора. Далее демонтируется хирургический инструмент с адаптера и отправляется на стерилизацию. We install the necessary surgical instrument 4 into the holder 3 and tighten the screw 8 until it stops, thereby sliding the thrust 9 onto the shank of the medical instrument. After that, the surgeon can proceed to the operating room. Using a robotic arm, an adapter with a surgical instrument 4 is fed into the operative field, after which the surgeon performs the necessary manipulations using the servo drive control panel located on the adapter, for example, taking a biopsy from the affected areas using forceps. The adapter provides opening and closing branches of the surgical instrument. After all the necessary manipulations have been carried out, the surgical instrument 4 is removed from the operated field with the help of a robotic arm. Next, the surgical instrument is removed from the adapter and sent for sterilization.

Для адаптации инструмента, например, биопсийного выкусывателя, был разработан адаптер имитирующий работу рукоятки инструмента. Адаптер закрепляется на фланце привода последнего звена робота-манипулятора с помощью шести винтов. Инструмент вкручивается в устройство аналогично рукоятке, после чего сервопривод с установленной на нем тягой надвигается на хвостовик инструмента и фиксируется винтом. В качестве сервопривода можно использовать сервомотор MG 995 с пиковым моментом 9 кг*см (0.88 Н*м). Управление сервоприводом осуществляется с отдельного пульта управления с помощью маховика, установленного на валу потенциометра. Сервопривод с маховиком отслеживает положение маховика в заданном диапазоне углов от полностью раскрытого инструмента до полностью закрытого. Предусмотрены режимы перехода в крайние положения с помощью тумблера. To adapt a tool, for example, a biopsy device, an adapter was designed that simulates the operation of the tool's handle. The adapter is attached to the flange of the drive of the last link of the robotic arm with six screws. The tool is screwed into the device in the same way as the handle, after which the servo drive with the pitch mounted on it slides over the tool shank and is fixed with a screw. As a servo, you can use the MG 995 servo with a peak moment of 9 kg * cm (0.88 N * m). The servo drive is controlled from a separate control panel using a handwheel mounted on the potentiometer shaft. A flywheel servo tracks the position of the flywheel in a given range of angles from a fully opened tool to a fully closed one. There are modes of transition to the extreme positions with the help of a toggle switch.

Проведены испытания в ООО "Специальное конструкторско-технологическое бюро прикладной робототехники" на роботизированном медицинском манипуляторе «РММ-2» с нашими инструментами через наш адаптер и получили положительный результат. Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий. The tests were carried out at LLC Special Design and Technology Bureau of Applied Robotics on the RMM-2 robotic medical manipulator with our tools through our adapter and received a positive result. The claimed technical solution meets the requirement of industrial applicability and can be manufactured on standard equipment using modern materials and technologies.

Claims

1. Adapter for mounting a surgical instrument with working parts in the form of branches on a robotic arm, comprising: a base for attaching to a robotic arm, a holder for attaching a medical instrument, the base and the holder being fixed to the adapter body using a thread, characterized in that the base made in the form of a cylinder, the holder is made in the form of a threaded sleeve, and a servo-driver with a bolt mounted on the body guide is arranged to accommodate a surgical instrument on the shank and for the movement of the working parts of the surgical instrument, and a servo motor with a peak moment of 9 kg-cm (0.88 N8m) is used as a servo drive.

2. Adapter according to claim. 1, characterized in that the sleeve is made with an external thread.