一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置及机器人穿刺系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置，包括穿刺针装置和力反馈控制装置；穿刺针装置包括穿刺针、磁性滑块及无杆缸，穿刺针安装在磁性滑块上，磁性滑块通过与磁性活塞磁性吸附连接在无杆缸上；力反馈控制装置包括手柄、活塞杆及有杆缸，活塞杆的一端连接在有杆缸内的有杆活塞上，活塞杆伸出有杆缸的一端开口并连接在手柄上；无杆缸上设有分别与缸筒内腔连通的第一流体出口和第一流体入口，所述穿刺针的穿刺力通过所述有杆缸和所述无杆缸内的流体反馈到所述手柄上。本发明专利技术能够有效地实现穿刺针在进针过程中的力反馈，便于手术医生掌握穿刺针在进针过程中力的大小，从而有利于提供虚拟真实的手术环境，并降低穿刺手术的风险性。

【技术实现步骤摘要】
一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置及机器人穿刺系统
本专利技术涉及自动化
，尤其是涉及一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置及机器人穿刺系统。
技术介绍
目前，穿刺手术属于一种微创手术，如经皮肾穿刺手术、经皮神经外科穿刺术、经皮骨科穿刺术等，用于建立进入体腔的人工通道。在穿刺手术中，主要通过穿刺针在患者皮肤的切口处穿透体壁进入体腔，通常需要医生握持穿刺针并施加较大的穿刺操作力，用于克服刺破和割开组织的阻力，以及扩张和胀大组织的阻力，由于医生的人工穿刺需要借助X光机进行，医生会暴露在X光线的照射下，穿刺过程在一定程度上会影响到手术医生的身体健康。为保证医护人员的身体健康，穿刺手术机器人代替医生的手动操作，医生可以远离X光机，在铅屏的保护下，一方面通过显示屏观察手术情况，另一方面通过操作台控制机器人操纵穿刺针执行穿刺手术动作。然而，这种穿刺手术机器人虽然能够代替医生手动操作穿刺手术，但是在进行穿刺手术时，医生却无法感知到穿刺针在穿透体壁进入体腔的过程中其力度的大小变化，仅仅依赖于人眼观察显示屏上的图像，导致医生只能通过操作台控制穿刺针的进入体腔的程度，而无法掌握穿刺针在进针过程中力的大小，不能全方位的掌握手术状况。这不仅导致这种穿刺手术的操作难度较大，且仍然具有一定的手术风险性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置及机器人穿刺系统，以解决现有的穿刺手术机器人无法向手术医生反馈穿刺针在进针过程中力的大小的技术问题，从而有效地实现穿刺针在进针过程中的力反馈，便于手术医生掌握穿刺针在进针过程中力的大小，进而有利于提供虚拟真实的手术环境，降低穿刺手术的风险性。为了解决上述技术问题，本专利技术一方面提供了一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置，包括穿刺针装置和力反馈控制装置；所述穿刺针装置包括穿刺针、磁性滑块及无杆缸，所述穿刺针安装在所述磁性滑块上，所述无杆缸的缸筒内设有磁性活塞，所述磁性滑块通过与所述磁性活塞磁性吸附连接在所述无杆缸上，且可带动所述穿刺针沿所述无杆缸的轴向往返运动；所述力反馈控制装置包括手柄、活塞杆及有杆缸，所述活塞杆的一端连接在所述有杆缸内的有杆活塞上，所述活塞杆的另一端伸出所述有杆缸的一端开口并连接在所述手柄上；所述无杆缸上设有分别与所述缸筒内腔连通的第一流体出口和第一流体入口，所述有杆缸上设有分别与所述有杆缸内腔连通的第二流体出口和第二流体入口，所述第一流体出口通过流体管路与所述第二流体入口连通，所述第一流体入口通过流体管路与所述第二流体出口连通，所述穿刺针的穿刺力通过所述有杆缸和所述无杆缸内的流体反馈到所述手柄上。作为优选方案，所述力反馈控制装置还包括安装架，所述有杆缸安装在所述安装架上。作为优选方案，所述有杆缸通过铰链连接在所述安装架的顶端上，且所述安装架的顶端上设有用于固定所述有杆缸与所述安装架之间的锁紧结构。作为优选方案，所述穿刺针的中心轴线与所述无杆缸的中心轴线平行，且所述穿刺针的尖端与所述磁性滑块的运动方向一致。作为优选方案，所述穿刺针装置还包括持针器，所述持针器固定在所述磁性滑块上，所述穿刺针可拆卸地安装在所述持针器上。作为优选方案，所述无杆缸的一端上设有导向槽，所述穿刺针可移动地穿设在所述导向槽内。为了解决上述技术问题，本专利技术另一方面提供了一种机器人穿刺系统，包括机械手、操作台、摄像头、处理器、显示装置以及如上述的流体式力反馈穿刺手术辅助装置；所述无杆缸的另一端通过连接法兰安装在所述机械手的机械臂上，所述力反馈控制装置、所述显示装置均设于所述操作台上，所述摄像头安装在所述连接法兰上，且所述穿刺针的运动范围位于所述摄像头的拍摄区域内；所述处理器分别与所述摄像头和所述显示装置电连接。作为优选方案，所述机器人穿刺系统还包括用于检测所述穿刺针的穿刺力信号的力传感器，所述力传感器与所述处理器电连接。作为优选方案，所述机器人穿刺系统还包括位置传感器，所述位置传感器安装在所述磁性滑块上，且所述位置传感器与所述处理器电连接。作为优选方案，所述显示装置包括工控机。相比于现有技术，本专利技术实施例具有如下有益效果：通过所述有杆缸、所述无杆缸以及内部流体的力传递原理，所述无杆缸和所述有杆缸通过流体管路连通为一体，当所述有杆缸内的流体压力发生变化时，所述无杆缸与所述有杆缸的液压/气压同步变化，从而通过流体压力的力传递推动所述有杆缸内的有杆活塞进行运动，以带动所述磁性滑块及连接在所述磁性滑块上的穿刺针沿所述无杆缸的轴向往返运动，进而实现了穿刺手术的机器操控，能够有效地避免手术医生长期暴露在X光机的照射下，保障医生的健康和安全。其中，当所述流体式力反馈穿刺手术辅助装置应用于穿刺手术时，将所述穿刺针装置和所述力反馈控制装置置放在机械臂、伸缩固定杆等位置上进行固定，并使所述穿刺针的尖端对准患者的手术部位，医生通过所述手柄推动所述有杆活塞以使所述有杆缸的流体压力发生变化，利用流体的力传递驱动所述无杆缸上所述穿刺针的运动。当所述穿刺针在穿透体壁进入体腔时，由于所述穿刺针需要克服刺破和割开组织的阻力，以及扩张和胀大组织的阻力，所述穿刺针会受到一个反向的穿刺力，且穿刺力会通过所述无杆缸内的流体传递到所述有杆缸内的流体上，从而反馈到医生手持的所述手柄上，这样，医生通过所述手柄能够切实地感受到穿刺力的大小，有效地实现了穿刺针在进针过程中的力反馈，便于手术医生掌握穿刺针在进针过程中力的大小，进而有利于提供虚拟真实的手术环境，降低穿刺手术的风险性。附图说明图1是本专利技术实施例一的流体式力反馈穿刺手术辅助装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例一的力反馈控制装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例一的穿刺针装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例二的机器人穿刺系统的结构示意图；图5是本专利技术实施例三的机器人穿刺系统的结构示意图；其中，说明书附图中的附图标记如下：1、力反馈控制装置；11、手柄；12、活塞杆；13、有杆缸；14、第二流体出口；15、第二流体入口；16、有杆活塞；17、安装架；2、穿刺针装置；21、穿刺针；22、磁性滑块；23、无杆缸；24、第一流体出口；25、第一流体入口；26、持针器；27、导向槽；3、机械手；31、连接法兰；4、操作台；41、处理器；42、摄像头；43、显示装置；5、力传感器；51、位置传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。请参见图1，本专利技术优选实施例提供了一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置，包括穿刺针装置2和力反馈控制装置1；所述穿刺针装置2包括穿刺针21、磁性滑块22及无杆缸23，所述穿刺针21安装在所述磁性滑块22上，所述无杆缸23的缸筒内设有磁性活塞，所述磁性滑块22通过与所述磁性活塞磁性吸附连接在所述无杆缸23上，且可带动所述穿刺针21沿所述无杆缸23的轴向往返运动；所述力反馈控制装置1包括手柄11、活塞杆12及有杆缸13，所述活塞杆12的一端连接在所述有杆缸内的有杆活塞16上，所述活塞杆12的另一端伸出所述有杆缸13的一端开口并连接在所述手本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置，其特征在于，包括穿刺针装置和力反馈控制装置；所述穿刺针装置包括穿刺针、磁性滑块及无杆缸，所述穿刺针安装在所述磁性滑块上，所述无杆缸的缸筒内设有磁性活塞，所述磁性滑块通过与所述磁性活塞磁性吸附连接在所述无杆缸上，且可带动所述穿刺针沿所述无杆缸的轴向往返运动；所述力反馈控制装置包括手柄、活塞杆及有杆缸，所述活塞杆的一端连接在所述有杆缸内的有杆活塞上，所述活塞杆的另一端伸出所述有杆缸的一端开口并连接在所述手柄上；所述无杆缸上设有分别与所述缸筒内腔连通的第一流体出口和第一流体入口，所述有杆缸上设有分别与所述有杆缸内腔连通的第二流体出口和第二流体入口，所述第一流体出口通过流体管路与所述第二流体入口连通，所述第一流体入口通过流体管路与所述第二流体出口连通，所述穿刺针的穿刺力通过所述有杆缸和所述无杆缸内的流体反馈到所述手柄上。

【技术特征摘要】
1.一种流体式力反馈穿刺手术辅助装置，其特征在于，包括穿刺针装置和力反馈控制装置；所述穿刺针装置包括穿刺针、磁性滑块及无杆缸，所述穿刺针安装在所述磁性滑块上，所述无杆缸的缸筒内设有磁性活塞，所述磁性滑块通过与所述磁性活塞磁性吸附连接在所述无杆缸上，且可带动所述穿刺针沿所述无杆缸的轴向往返运动；所述力反馈控制装置包括手柄、活塞杆及有杆缸，所述活塞杆的一端连接在所述有杆缸内的有杆活塞上，所述活塞杆的另一端伸出所述有杆缸的一端开口并连接在所述手柄上；所述无杆缸上设有分别与所述缸筒内腔连通的第一流体出口和第一流体入口，所述有杆缸上设有分别与所述有杆缸内腔连通的第二流体出口和第二流体入口，所述第一流体出口通过流体管路与所述第二流体入口连通，所述第一流体入口通过流体管路与所述第二流体出口连通，所述穿刺针的穿刺力通过所述有杆缸和所述无杆缸内的流体反馈到所述手柄上。2.如权利要求1所述的流体式力反馈穿刺手术辅助装置，其特征在于，所述力反馈控制装置还包括安装架，所述有杆缸安装在所述安装架上。3.如权利要求2所述的流体式力反馈穿刺手术辅助装置，其特征在于，所述有杆缸通过铰链连接在所述安装架的顶端上，且所述安装架的顶端上设有用于固定所述有杆缸与所述安装架之间的锁紧结构。4.如权利要求1所述的流体式力反馈穿刺手术辅助装置，其特征在于，所述穿刺针的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾国华，胡鹏，马建强，
申请(专利权)人：广州医科大学附属第一医院，广州市美太贸易有限公司，贵州泰诚科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44