一种消化道手术辅助机器人系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种消化道手术辅助机器人系统，具有移动底座单元以及固定在移动底座单元上的升降单元；其中升降单元上设置有柔性手术器械单元，柔性手术器械单元一端穿过辅助通道延伸至手术区域，操作控制手柄控制柔性手术器械单元自身的多自由度运动以及通过控制柔性手术器械驱动单元带动柔性手术器械单元的进给运动。本实用新型专利技术是基于不改变传统的消化内镜本身的结构，通过外部辅助器械腔道将多自由度的机械臂通过外部腔道送至目标手术区域，配合传统的内镜和电刀共同实现对目标粘膜的提拉、切割功能；而对于电刀和注射针，使用夹持装置将其固定，并能任意调节电刀头部和注射针头部的伸出长度，在降低了研发和维护成本的同时提高了使用效率。

A robotic assistant system for digestive tract surgery

The utility model provides a digestive tract surgery assistant robot system, which has a mobile base unit and a lifting unit fixed on the mobile base unit, in which a flexible surgical instrument unit is arranged on the lifting unit, one end of the flexible surgical instrument unit extends through the auxiliary channel to the operation area, and the operation control handle controls the multi-degree-of-freedom movement of the flexible surgical instrument unit itself. The driving unit of the flexible surgical instrument is controlled to drive the feeding movement of the flexible surgical instrument unit. The utility model is based on not changing the structure of traditional digestive endoscopy itself, sending a multi-degree-of-freedom manipulator to the target operation area through the external auxiliary instrument cavity, cooperating with the traditional endoscopy and electric knife to realize the lifting and cutting function of the target mucosa; for the electric knife and injection needle, the clamping device is used to fix them, and the electric knife head can be adjusted arbitrarily. The extension length of the part and the needle part of the syringe reduces the cost of research and development and maintenance, and improves the use efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种消化道手术辅助机器人系统
本技术涉及手术器械
，尤其涉及一种消化道手术辅助机器人系统。
技术介绍
传统的内镜下粘膜切割手术(ESD手术)是由消化科医生在消化内镜的帮助下完成对病变粘膜的切割手术。目前市面上用的内窥镜大多数是单器械通道的内窥镜，只能满足对病变粘膜的切割，无法在对其切割的时候实现提拉动作，因此整个手术过程中对医生个人技能及经验要求很高，增加了手术的并发症风险，延长了手术时间。虽然市面上有双器械通道的消化内镜在使用，因其两个通道的同轴性，使得提拉和切割不方便，同样造成手术并发症提高。为了满足消化内镜治疗过程中对目标粘膜在切割的时候具有辅助的提拉功能，国内外对该领域展开了不少研究，一般的研究是设计两个多自由的双机械臂系统置于传统的内镜的末端，一个机械臂用于对目标粘膜的提拉，另一个机械臂用于对粘膜的切割。但是这些研究大部分对内镜本身的结构进行了改变，增加了整个系统的研发成本以及后期推广的费用。不管是传统的EDS手术器械还是具有双机械臂的治疗系统，均没有解决手术过程中电刀和注射针的放置问题，仍需要护士一直手持，不仅枯燥而且增加了护士的劳动强度。
技术实现思路
为了实现本技术的主要目的，本技术提供的一种配合传统的内镜和电刀共同实现对目标粘膜的提拉、切割功能的消化道手术辅助机器人系统。为了解决上述问题，本技术的主要目的是提供一种消化道手术辅助机器人系统，具有移动底座单元以及固定在移动底座单元上的升降单元；其中，升降单元上设置有柔性手术器械单元，柔性手术器械单元一端穿过辅助通道延伸至手术区域，操作主操作手控制柔性手术器械单元自身的多自由度运动以及通过控制柔性手术器械驱动单元带动柔性手术器械单元的进给运动。更进一步的方案是，柔性手术器械单元包括器械盒，从器械盒出口伸出的柔性臂以及与柔性臂伸出端连接的柔性手术器械前端；器械盒中有多个驱动部驱动柔性臂带动柔性手术器械前端多自由度的运动，柔性手术器械前端一侧平行固定有电刀。更进一步的方案是，驱动部包括多个关节驱动部以及单个整体驱动部；关节驱动部包括两组结构相同的驱动单元，驱动单元包括驱动绳从弹簧管穿出之后经导线轮后绕在绕线盘的绕线槽上，两组驱动单元上的两个绕线盘的螺旋方向相反，两个绕线盘中间设置有齿轮轴，齿轮轴往一个方向转动时一个绕线盘上的驱动绳是绕进状态，另一个绕线盘上的驱动绳是绕出状态，两个驱动绳的绕进量和绕出量相同；整体驱动部具有一中心轴，中心轴的一端为半圆型轴，中心轴外安装有第一端盖和第二端盖。更进一步的方案是，柔性臂包括中心枝干和多根弹簧管，中心枝干安装在中心轴的中心通孔内，第一端盖和所述第二端盖将中心轴和中心枝干在半圆型轴处固定，使中心轴转动时带动中心枝干转动。更进一步的方案是，柔性手术器械前端依次由多个关节部件组成，每个关节部件由两根驱动绳驱动实现各个关节部件的正反运动，关节部件运动所需的驱动绳与关节部件固定连接，每个关节部件的驱动绳所需的弹簧管与后一个关节部件固定。更进一步的方案是，柔性手术器械驱动单元从上至下依次包括耗材接触层、主体驱动层、移动平台层以及移动基座层；主体驱动层上设置有多组驱动组件，驱动组件贯穿耗材接触层带动柔性手术器械单元运动；驱动组件底部设置有滑块，通过滑块与固定在底板上的滑轨卡接带动驱动组件的滑动；移动基座层带动耗材接触层、驱动主体层以及移动平台层进行整体运动。更进一步的方案是，驱动组件包括电机以及齿条，电机的轴上固定有绕线轮，绕线轮上缠绕有钢丝绳，钢丝绳两端分别连接在齿条两端。更进一步的方案是，升降单元包括放置主操作手的操作台面、固定在移动底座单元上的下立柱、放置柔性手术器械驱动单元并且安装在下立柱上的支撑板以及嵌套在下立柱上并且与操作台面下端固定连接的上立柱，下立柱通过电动推杆推动上立柱带动操作台面的升降。更进一步的方案是，还包括夹持单元，用以夹持电刀杆以及注射器，注射器和电刀杆固定在夹持座上，通过锁紧手柄进行松紧调整和位置调整。更进一步的方案是，注射器的前端设置有注射针滑块以及注射针活塞杆，注射器的前端安装在注射针活塞杆的安装孔中，注射针活塞杆安装在注射针滑块的凹槽中。本技术的有益效果是：本技术的消化道手术辅助机器人系统是基于不改变传统的消化内镜本身的结构，通过外部辅助器械腔道将多自由度的机械臂通过外部腔道送至目标手术区域，配合传统的内镜和电刀共同实现对目标粘膜的提拉、切割功能；而对于电刀和注射针等常用工具，使用夹持装置将其固定，并能任意调节电刀头部和注射针头部的伸出长度，解决了电刀和注射针的放置问题，在降低了研发和维护成本的同时提高了使用效率。附图说明图1是本技术实施例中消化道手术辅助机器人系统的整体结构示意图；图2是本技术实施例中柔性手术器械单元前端的连接示意图；图3是本技术实施例中柔性手术器械单元与辅助通道的连接示意图；图4是本技术实施例中柔性手术器械单元的整体结构示意图；图5是本技术实施例中器械盒内部主要结构；图6是本技术实施例中关节驱动原理示意图；图7a是本技术实施例中绕线盘结构第一示意图；图7b是本技术实施例中绕线盘结构第二示意图；图8a是本技术实施例中齿轮轴的示意图；图8b是齿轮轴及绕线盘连接示意图；图9是本技术实施例中整体驱动部的结构示意图；图10是本技术实施例中中心轴示意图；图11是本技术实施例中柔性手术器械前端的结构示意图；图12a是本技术实施例中法兰盘与中心枝干的连接方式示意图；图12b是本技术实施例中法兰盘及其固定方式的示意图。图13本技术实施例中手术器械柔性手术器械驱动单元与耗材的位置示意图；图14本技术实施例中手术器械柔性手术器械驱动单元的部分爆炸图；图15本技术实施例中本技术实施例中耗材接触层的结构示意图；图16本技术实施例中驱动主体层的侧视图；图17本技术实施例中移动平台层的结构示意图；图18本技术实施例中驱动主体层的结构示意图；图19本技术实施例中升降单元的结构示意图；图20本技术实施例中夹持单元的结构示意图。标号说明：1消化内镜；11内镜臂；12电刀；2辅助通道；21固定帽；3柔性手术器械单元；32柔性臂；33器械盒；311第一关节驱动部；3110导线轮支架；3111、第一弹簧管；3113第一端子；3115第一导线轮；3117第一驱动绳；3119第一绕线盘；3112第二弹簧管；3114第二端子；3116第二导线轮；3118第二驱动绳；3120第二绕线盘；3190绕线槽；3191第一槽口；3192第二槽口；3193弧形槽口；3194端子沉孔；3195第一摩擦面；390齿轮轴；3900第二摩擦面；3901螺纹孔；312第二关节驱动部；3121第三弹簧管；3122第四弹簧管；313第三关节驱动部；3131第五弹簧管；3132第六弹簧管；314第四关节驱动部；3141第七弹簧管；3142第八弹簧管；315整体驱动部；350中心轴；3501半圆形轴；3502轴面一；3503轴面二；351中心枝干；352第一端盖；353第二端盖；354第一轴承支座；355第二轴承支座；356齿轮；300出口；301上盖；302底板；31柔性手术器械前端；311夹子一；321本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消化道手术辅助机器人系统，具有移动底座单元以及固定在所述移动底座单元上的升降单元；其特征在于：所述升降单元上设置有柔性手术器械单元，所述柔性手术器械单元一端穿过辅助通道延伸至手术区域，操作主操作手控制所述柔性手术器械单元自身的多自由度运动。

【技术特征摘要】
1.一种消化道手术辅助机器人系统，具有移动底座单元以及固定在所述移动底座单元上的升降单元；其特征在于：所述升降单元上设置有柔性手术器械单元，所述柔性手术器械单元一端穿过辅助通道延伸至手术区域，操作主操作手控制所述柔性手术器械单元自身的多自由度运动。2.根据权利要求1所述的消化道手术辅助机器人系统，其特征在于：所述柔性手术器械单元包括器械盒，从所述器械盒出口伸出的柔性臂以及与所述柔性臂伸出端连接的柔性手术器械前端；所述器械盒中有多个驱动部驱动所述柔性臂带动所述柔性手术器械前端多自由度的运动，所述柔性手术器械前端一侧平行固定有电刀。3.根据权利要求2所述的消化道手术辅助机器人系统，其特征在于：所述驱动部包括多个关节驱动部以及单个整体驱动部；所述关节驱动部包括两组结构相同的驱动单元，所述驱动单元包括驱动绳从弹簧管穿出之后经导线轮后绕在绕线盘的绕线槽上，两组所述驱动单元上的两个所述绕线盘的螺旋方向相反，两个所述绕线盘中间设置有齿轮轴，所述齿轮轴往一个方向转动时一个所述绕线盘上的所述驱动绳是绕进状态，另一个所述绕线盘上的所述驱动绳是绕出状态，两个所述驱动绳的绕进量和绕出量相同；所述整体驱动部具有一中心轴，所述中心轴的一端为半圆型轴，所述中心轴外安装有第一端盖和第二端盖。4.根据权利要求3所述的消化道手术辅助机器人系统，其特征在于：所述柔性臂包括中心枝干和多根所述弹簧管，所述中心枝干安装在所述中心轴的中心通孔内，所述第一端盖和所述第二端盖将所述中心轴和所述中心枝干在所述半圆型轴处固定，使所述中心轴转动时带动所述中心枝干转动。5.根据权利要求4所述的消化道手术辅助机器人系统，其特征在于：所述柔性手术器械前端依次由多个关节部件组成，每个关节部件由两根所述驱动绳驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿敬然，侯西龙，李鹏，郭晓伟，孟令欢，张宪滨，
申请(专利权)人：深圳市罗伯医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44