TW201300070A - 微創醫療裝置 - Google Patents

Abstract

一種微創醫療裝置，其包括有：一工具端、一操作端、一偵測單元、一訊號處理模組、一資訊控制模組、以及一警示裝置。該操作端係控制該工具端進行動作，該偵測單元係設置於該工具端之上；該訊號處理模組係與該偵測單元電性連接；該資訊控制模組係與該訊號處理模組電性連接；該警示裝置係設置於該操作端之上。利用該工具端上之偵測單元將該工具端所接觸之資料轉換成一電子訊號，且經由該訊號處理模組傳送並透過該資訊控制模組判斷是否驅動該警示裝置產生一警示以通知該操作端上之使用者。

Description

微創醫療裝置

本發明是關於一種微創醫療裝置，利用於一工具端上所設置之偵測單元經由該訊號處理模組傳送並透過該資訊控制模組判斷比對是否驅動位於操作端上之一警示裝置產生一警示，以達到通知使用者(醫生)加以注意之目的。

微創手術一向都與現代科技緊密相連，在新科技廣泛使用於病人前，確立新儀器的安全性是非常重要的。內視鏡外科所帶來微創手術(Minimally Invasive Surgery,MIS)的觀念，是透過內視鏡及各種影像技術，使外科醫師在無須對患者造成巨大傷口的情況下施行手術，對於傳統的外科帶來了巨大的改變及衝擊。內視鏡外科正是現代科技發展造福醫療健康的最好寫照，近年來，一些新醫療科技發展出的器械使得一些原本內視鏡外科不可能執行的手術都陸續成為可能。

內視鏡微創手術目前在醫界中發展蓬勃，外科醫師只須通過幾個小傷口，便能將內視鏡及各種微創手術器械放入人體，替代傳統需要偌大傷口才能完成的手術，能減少手術對組織帶來的創傷和出血，使病人在術後能較快康復、較早出院，微小的傷口也不至於影響外觀，使傷口痛苦和感染機會大幅降低。基本上，微創外科手術是透過小的切口所進行的外科手術，通常是藉由顯微鏡或者是內視鏡顯像來進行，透過某種非常小的CAM或是攝影鏡頭用以觀看身體的內部。也就是說，內視鏡原理是將攝影裝置經由一個細長的鏡頭連結電纜和光源機，光源機可透過鏡頭提供光源，照亮欲見物體的視野，電纜則連結攝影裝置與電視螢幕顯示欲見之物體。但是，僅以視覺的方式於螢幕上判別身體內部的組織種類顯然是不夠的，例如神經、血管、尿管、腹膜等，尤其伸入於具有積血或血肉模糊處的人體組織中往往無法經由肉眼分辨而產生視覺誤判，使手術上的風險相對提高。

因此，本發明揭露一種微創醫療裝置，係在微創手術工具的前端增設一偵測單元來感測應力、應變、壓力、溫度或震動等訊號，並將這些感測到的訊號傳送至一資訊控制模組進行比對判讀後，再加以視覺化顯示於螢幕上或是以其他警示方式來通知執行手術的醫師。藉此在進行微創手術的過程中，醫師將可不再只憑自身感覺來進行手術，而是可以參考螢幕上所視覺化顯示之應力、應變、壓力、溫度或震動等訊號或是其他警示方式，來得知病患體內或是手術工具前端之狀態，達到令手術過程更精確、更安全，也更易於實施的功效。

本發明的主要目的是在於提供一種微創醫療裝置，利用於一工具端上所設置之偵測單元將該工具端所接觸之資料轉換成一電子訊號，且經由該訊號處理模組傳送並透過該資訊控制模組判斷是否驅動位於操作端上之一警示裝置產生一警示，以達到通知使用者(醫生)加以注意之目的。

為連上述之目的，本發明之一種微創醫療裝置，其包括有：一工具端、一操作端、一偵測單元、一訊號處理模組、一資訊控制模組，以及一警示裝置。該操作端係控制該工具端進行動作，該偵測單元係設置於該工具端之上；該訊號處理模組係與該偵測單元電性連接；該資訊控制模組係與該訊號處理模組電性連接；該警示裝置係設置於該操作端之上。利用該工具端上之偵測單元將該工具端所接觸之資料轉換成一電子訊號，且經由該訊號處理模組傳送並透過該資訊控制模組判斷是否驅動該警示裝置產生一警示以通知該操作端上之使用者。

為了能更清楚地描述本發明所提出之微創醫療裝置，以下將配合圖示詳細說明之。

請參閱圖一、圖二所示，圖一、圖二係分別為本發明微創醫療裝置之操作流程示意圖和配置示意圖。其中，本發明微創醫療裝置1係通常使用於醫學臨床上之微創外科手術中使用的器具，其包括有：一工具端11、一操作端12、一偵測單元13、一訊號處理模組14、一資訊控制模組15，以及一警示裝置16，也就是利用本發明微創醫療裝置1進行生物體軟組織的夾持、切割或修補，透過該工具端11上所設置之偵測單元13將該工具端11所接觸之生物體軟組織的狀態資料轉換成一電子訊號，且經由該訊號處理模組14傳送並透過該資訊控制模組15內所建檔之資料庫加以比對，進一步判斷該工具端11上是否接觸到並非要處理的生物體軟組織(例如：神經、血管、尿管等)，倘若是，則透過該資訊控制模組15驅動位於該操作端12上之警示裝置16，以觸覺感應的方式或是其他種類之警示方式(例如但不侷限於：以警示燈產生警示光、以揚聲器產生警示聲響、以震動元件產生震動、以電擊元件產生微弱電擊等等)來產生一警示，進而通知執行手術之醫事人員使用時能即時加以辨別。

該工具端11係可以是：一刀具、一鉗具或一夾具，或是其他目前已知悉用的微創醫療器械中用來接觸生物體的前端工具。該操作端12係與該工具端11相連接並可控制該工具端11進行機械性動作。於本發明之一較佳實施例中，該偵測單元13係設置於該工具端11之上，用以感測該工具端11所接觸之物體狀態；而該警示裝置16則設置於該操作端12之上，令使用者(醫生)控制該操作端12時可同時接觸到該警示裝置16。

該偵測單元13係可以是：一壓力規、一應變規(strain gauge)或已知習用的力量感測器(如超音波等)其中之一。該訊號處理模組14係設置於該操作端12之上，並與該偵測單元13電性連接。該訊號處理模組14係包括：一角度量測器141、，以及一集線器143。其中，該角度量測器141係用以量化該操作端12之開合角度。該訊號處理模組14可透過一排線、一纜線或是一光纖等是有線連接方式，或是透過紅外線、藍牙、無線區域網路(WLAN)等無線傳輸方式，來與該資訊控制模組15進行電性連接或資訊的整合連結。該資訊控制模組15更包括有：一資料擷取器151、一回饋單元152、一控制電路153、一電源供應器154，以及一訊號擴大器155。透過該資料擷取器151將來自該訊號處理模組14之電子訊號傳遞至該控制電路153，並經由該控制電路153判斷後決定是否啟動該回饋單元152，令該操作端12上之該警示裝置16通知使用者(醫生)。

請參閱圖三並配合圖二所示，圖三係為本發明微創醫療裝置之實施狀態示意圖。其中，於本實施例中，該工具端11係為一鉗具(以下該工具端稱之為鉗具)，而該鉗具11係包括有：一上顎夾111和一下顎夾112所組合而成。該偵測單元13係為一應變規(以下該偵測單元稱之為應變規)，其至少設置於該鉗具11之該上顎夾111或該下顎夾112其中之一的末端處之上，亦可於該上顎夾111及該下顎夾112之上同時設置，用以偵測該鉗具11接觸某軟組織時所產生之壓力或應力訊號，並且於該鉗具11末端處包含該上或下顎夾111、112上所設置之該應變規13均具有防水和防滲漏之設計。此外，控制該鉗具11所連結之另一端也就是該操作端12係為兩環形指套121、122交所構成之交叉狀剪刀柄結構，分別提供使用者(醫生)之拇指與食指套入並進而控制該鉗具11之該上顎夾111及該下顎夾112進行開/閉之夾合動作。

該訊號處理模組14之該角度量測器141係可以是透過一傳動軸或是一齒輪組其中之一結合於兩環形指套121、122呈交叉狀之軸心處，進一步使該傳動軸或是齒輪組得以將兩環形指套121、122開/閉合之程度(亦即該鉗具11之該上顎夾111及該下顎夾112開/閉合之角度)經由該角度量測器141予以量化後，經由該集線器143將電子訊號傳送至該資訊控制模組15上。當然，在此同時也可一併將該鉗具11上所設之該應變規13感測之應力與應變訊號透過該集線器143彙整後傳送至該資訊控制模組15上進一步判讀比對分析。

該資訊控制模組15係透過電源供應器154以提供該資料擷取器151、回饋單元152、控制電路153，以及訊號擴大器155所需之必要電力來源。該資料擷取器151係將來自該訊號處理模組14所蒐集之角度、應力、應變等訊號經訊號擴大器155予以放大後傳遞至該控制電路153進行判別辨識。於本實施例中，該回饋單元152係為一氣閥(以下該回饋單元稱之為氣閥)，該氣閥152係與一氣瓶或是一空氣幫浦(圖中未示)其中之一相連接，並可經由該控制電路153透過電子訊號控制的方式操作該氣閥152開啟與否。該控制電路153係可以是一電腦終端機或一分析儀其中之一(以下該控制電路稱之為電腦終端機)，該電腦終端機153基本上必須具備有：一分析軟體、一資料庫，以及一螢幕，且透過該資料擷取器151將所蒐集之訊號資料與該資料庫中所內建眾多不同實施狀態(手術環境)下生物模型試驗所呈現之軟組織應力與應變關係圖加以透過該分析軟體進行判讀比對，並將所蒐集之訊號資料以圖形化視覺的方式呈現於該螢幕之上。

該警示裝置16係為一氣動元件或是一氣囊其中之一(以下該警示裝置稱之為氣囊)，並與該資訊控制模組15之該氣閥152相連結，令該氣瓶或是該空氣幫浦得以接受來自於該電腦終端機153之判斷命令開啟該氣閥152將氣體充填至該氣囊16之中。其中，該氣囊16係設置於該操作端12之兩環形指套121、122其中之一。於本實施例中，該氣囊16係設置於該兩環形指套121、122其中之一的內緣處，並與套入於兩環形指套121、122內之使用者(醫生)的手指皮膚表面進行接觸。如圖三所示，該氣囊16通常設置於供拇指套附之該環形指套121內，以填充氣體的方式將該氣囊16予以充氣，藉以使該氣囊16產生一預設之膨脹壓力直接接觸於使用者(醫生)伸於該環形指套121內之該拇指表面，以達到警示的作用。為了避免氣囊16膨脹過大會影響使用者(醫生)的手術操作，或是因氣囊16膨脹不足而無法達到警示效果，該氣囊16的膨脹程度應被加以規範。於本實施例中，在該氣囊16經充氣後膨脹程度的尺寸範圍係可以是1mm～2mm為較佳，且該氣囊16充氣力量回饋的上限為700mN；此外，該氣囊16充氣警示的時間之頻率與次數可經由該資訊控制模組15予以設定其時間的長短。

請參閱圖四並參考圖二、圖三所示，圖四係為本發明微創醫療裝置之生物模型試驗之應力與應變關係圖的一示意圖。其中，於該電腦終端機153之該資料庫中係預存眾多有關於醫療相關之實驗數據檔案和不同之生物模型實驗的樣本資料，以提供於不同微創手術環境下所面臨之各種不同之軟組織的資料樣本參考。舉例來說，當本發明微創醫療裝置1之該鉗具11夾持某一軟組織使該軟組織持續變形時，該上顎夾111及該下顎夾112上之該應變規13所感測產生之應力或應變訊號經該分析軟體換算後將所感測的數據記錄於該資料庫中並於螢幕上顯示應力與應變關係圖，並且亦可經由該電腦終端機153之分析軟體針對該應變規13感測的數據對應於該資料庫中現有如圖四所示之有關生物模型試驗之應力與應變關係圖，以判別該鉗具11所夾持為何種軟組織。是以因應眾多不同手術環境情況下之軟組織的種類以及應力與應變關係圖所成立之該資料庫檔案來比對與判別目前該鉗具11所夾持之軟組織的種類與型態，進而以應力與應變關係圖的方式呈現於該螢幕之上，並同時控制該氣閥152是否予以啟動該氣囊16以通知使用者(醫生)該鉗具11目前所夾持的是否為正確夾持之軟組織。

進一步舉例來說，於生物模型試驗之應力與應變關係圖中樣本組織A以及樣本組織B係分別代表著同一手術環境下之不同種類的兩款軟組織型態，當然有更多種不同的組織同時存在於同一手術環境中，在此僅以樣本組織A以及樣本組織B代表做比較。由於不同的軟組織型態(例如：腹膜、尿道、血管、神經...等)其軟硬程度經該鉗具11夾持後由該應變規13所感測出各有不同之力量大小反應並且轉換成電子訊號，透過訊號放大後也同時會有呈現不同的應力與應變訊號所構成之曲線反應，更可藉由其訊號曲線的差異進一步透過該電腦終端機153記錄於該資料庫預先建檔以提供日後不同手術環境之微創手術辨識比對該鉗具11所夾持的組織之種類。

例如，樣本組織A和樣本組織B在相同之應變strain大小之下所呈現的應力stress(Pa)大小就截然不同，顯然的，於該電腦終端機153之該資料庫中與手術環境相關(類似圖四)之應力與應變關係圖中可輕易發現，樣本組織A於相同條件之應變數據大小下所呈現之應力會比樣本組織B之應力較為大，也正意謂著樣本組織A的軟硬度大於該樣本組織B。舉例來說，以血管與神經兩種軟組織為例，樣本組織A即代表為相對較硬之「血管組織」，而樣本組織B即代表為相對較軟之「神經組織」。而於樣本組織A曲線(血管組織)和樣本組織B曲線(神經組織)之間虛擬有該樣本組織A曲線與該樣本組織B曲線之數據平均值所構成的一平均曲線X以供辨識參考的分界線，使得該平均曲線X將樣本組織A(血管組織)和樣本組織B(神經組織)於應力與應變關係圖中大致區分成第Ⅰ區和第Ⅱ區。

換句話說，本發明微創醫療裝置1於施行某特定手術環境下之微創手術時，會於該電腦終端機153之該資料庫取出符合本發明微創醫療裝置1所施行微創手術之相關生物模型試驗之應力與應變關係圖(類似圖四所示)以供比對辨識，使該鉗具11所夾持軟組織之應力與應變數據經由該應變規13的感測量化後，透過該訊號處理模組14之該集線器143將電子訊號藉由該資料擷取器151傳遞至該電腦終端機153內進而呈現於該螢幕之上，並經由該電腦終端機153與所執行之微創手術相關生物模型試驗的應力與應變關係圖加以比對，倘若其應力數據落於該第Ⅰ區時，即判斷為樣本組織A(血管組織)；此外，倘若其應力數據落於該第Ⅱ區時，則判斷為樣本組織B(神經組織)。

於本發明微創醫療裝置1之操作實例上而言，當該鉗具11所夾持或碰觸之軟組織為樣本組織B(神經組織)時，隨即經由該電腦終端機153內所預設警示的樣本組織(神經組織)經判斷辨識後啟動該氣閥152，令該操作端12上之該氣囊16於一定的時間與頻率內進行充氣膨脹之動作，進而觸動並通知使用者(醫生)位於該操作端12之該環形指套121以觸動其拇指表面皮膚，以觸覺的方式告知使用者(醫生)目前該鉗具11所夾持或碰觸之軟組織為樣本組織B(神經組織)，也避免於手術時切斷或傷害神經組織之風險。相反的，當該鉗具11所夾持或碰觸之軟組織為樣本組織A(血管組織)時，由於並非是預設警示之樣本組織型態，因此該氣閥152則不會動作呈現關閉狀態。

請參閱圖五所示，圖五係為本發明微創醫療裝置另一較佳實施例之實施狀態示意圖。其中，由於圖五之本發明微創醫療裝置另一較佳實施例其大體上與圖二所示之實施例類似，故相同之元件與結構以下將不再贅述。本發明之另一較佳實施例的微創醫療裝置與前述圖二實施例之不同點在於，該警示裝置16係可以是一震動元件且設置於該操作端12之該環形指套121內緣，透過細微震動的方式觸動使用者(醫生)之拇指表面，達到提醒警示之功能。此外，該訊號處理模組14與該資訊控制模組15間係可以是透過一無線傳輸方式將該電子訊號進行雙向傳輸。該無線傳輸方式係可以是：紅外線、藍牙、無線區域網路(WLAN)等悉知無線傳輸方式其中之一。

綜上所述，本發明微創醫療裝置之一種微創醫療裝置1其包括有：一工具端11、一操作端12、一偵測單元13、一訊號處理模組14、一資訊控制模組15，以及一警示裝置16。該操作端12係控制該工具端11進行機械化動作，該偵測單元13係設置於該工具端11之上，係用以感測該工具端13所接觸之軟組織並產生一應力電子訊號傳送至該訊號處理模組14；該訊號處理模組14係與該資訊控制模組15電性連接；該警示裝置16係設置於該操作端12之上。經由該訊號處理模組14傳送並透過該資訊控制模組15比對資料庫中相關手術環境下的生物模型試驗之應力與應變關係圖，利用不同軟組織間各別之不同硬度差異，藉此辨識該工具端11是否夾持或接觸所預設警示之軟組織，進一步判斷是否驅動該警示裝置16以輔助通知該操作端12上之使用者(醫生)，達到避免於手術中誤判的效果。

以上所述之實施例不受限於本發明之可應用範圍，本發明之保護範圍應以本發明之申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所涵括之範圍為主者。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

1．．．微創醫療裝置

11．．．工具端

111．．．上顎夾

112．．．下顎夾

12．．．操作端

121．．．環形指套

122．．．環形指套

13．．．偵測單元

14．．．訊號處理模組

141．．．角度量測器

143．．．集線器

15．．．資訊控制模組

151．．．資料擷取器

152．．．回饋單元

153．．．控制電路

154．．．電源供應器

155．．．訊號擴大器

16．．．警示裝置

圖一為本發明微創醫療裝置之操作流程示意圖。

圖二為本發明微創醫療裝置之配置示意圖。

圖三為本發明微創醫療裝置之實施狀態示意圖。

圖四為本發明微創醫療裝置之生物模型試驗之應力與應變關係圖之示意圖。

圖五為本發明微創醫療裝置另一較佳實施例之實施狀態示意圖。

1．．．微創醫療裝置

11．．．工具端

12．．．操作端

13．．．偵測單元

14．．．訊號處理模組

141．．．角度量測器

142．．．訊號擴大器

143．．．集線器

15．．．資訊控制模組

151．．．資料擷取器

152．．．回饋單元

153．．．控制電路

154．．．電源供應器

16．．．警示裝置

Claims (10)

1. 一種微創醫療裝置，其包括有：一工具端；一操作端，係控制該工具端進行動作；一偵測單元，係設置於該工具端之上；利用該工具端上之偵測單元將該工具端所接觸之一物體狀態資料轉換成一電子訊號；一訊號處理模組，係與該偵測單元電性連接；一警示裝置，用以產生一警示；以及一資訊控制模組，係可與該訊號處理模組進行訊號傳輸；該訊號處理模組可將該電子訊號傳輸給該資訊控制模組，並由該資訊控制模組根據所傳輸來之該電子訊號來判斷是否驅動該警示裝置來產生該警示。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微創醫療裝置，其中，該工具端係可以是：一刀具、一鉗具，或一夾具其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微創醫療裝置，其中，該偵測單元係可以是：一壓力規、一應變規或一超音波其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微創醫療裝置，其中，該訊號處理模組係包括：一角度量測器以及一集線器；其中，該角度量測器係用以量化該工具端之開合角度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微創醫療裝置，其中，該資訊控制模組更包括有：一資料擷取器、一回饋單元、一控制電路、一訊號擴大器、以及一電源供應器；其中，透過該資料擷取器將來自該訊號處理模組之該電子訊號經訊號擴大器放大後傳遞至該控制電路，並經由該控制電路判斷後決定是否啟動該回饋單元，進而令該警示裝置產生該警示。
6. 如申請專利範圍第5項所述之微創醫療裝置，其中，該回饋單元係可以是：一氣閥；該警示裝置係設置於該操作端上且可以是一氣動元件或一氣囊其中之一；該控制電路係可以是一電腦終端機或一分析儀其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微創醫療裝置，其中，該警示裝置係可以是一震動元件、一警示燈、一揚聲器或一電擊元件其中之一。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微創醫療裝置，其中，該工具端之末端處係具有防水和防滲漏之設計。
9. 如申請專利範圍第1項所述之微創醫療裝置，其中，該訊號處理模組與該資訊控制模組間係透過一無線傳輸方式將該電子訊號進行傳輸。
10. 如申請專利範圍第9項所述之微創醫療裝置，其中，該無線傳輸方式係可以是：紅外線、藍牙、無線區域網路(WLAN)其中之一。