具有耗材限制器的手术机器人执行器制造技术

一种具有耗材限制器的手术机器人执行器包括夹持部和控制部，夹持部配置为固定安装手术操作器，确保手术操作器在手术过程中不晃动；控制部配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器完成手术动作；夹持部包括主安装板，夹持部、控制部的零部件安装在主安装板上，并且主安装板分隔开夹持部和控制部；具有耗材限制器的手术机器人执行器还包括耗材限制器。用耗材限制器来控制手术机器人执行器的使用次数n，来保证手术机器人执行器的可靠性。手术机器人执行器的可靠性。手术机器人执行器的可靠性。

Surgical robot actuator with consumable limiter

【技术实现步骤摘要】
具有耗材限制器的手术机器人执行器


[0001]本专利技术属于医疗器械
具体涉及一种具有耗材限制器的手术机器人执行器。

技术介绍

[0002]自上世纪九十年代开始，机器人辅助微创外科手术获得了突飞猛进的发展。多种外科手术机器人系统在临床上得到了成功的应用，这引起了世界范围内医学界和科技界极大的关注。手术机器人系统融合诸多新兴学科，实现了外科手术微创化、智能化和数字化，近年来，手术机器人已在全世界范围内得到了广泛的应用，手术种类涵盖泌尿科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。
[0003]手术机器人一般主要由三部分组成：1.医生控制系统；2.三维成像视频影像平台；3.机械臂。医生通过三维成像视频影像平台获得病人手术部位相关信息，然后通过控制系统输出操作指令，最后由机械臂实施手术动作。但是，一般情况下机械臂只提供大的手术动作(有点类似人类的手臂)，而细致、具体的手术动作还要由连接于机械臂末端的手术执行器来完成(手术执行器的功能类似于人类的手掌和手指)。
[0004]在这些部件中，连接于机械臂末端的手术执行器起到了至关重要的作用。其不但要接受来自控制系统的指令，还要将指令转化为手术器械的具体手术动作。若手术过程中，手术执行器某些部件失灵，或者由于使用次数过多而损坏，则可能由此导致手术失败，给病人造成严重伤害。但目前已有的手术执行器中并没有设置与安全相关的监测和限制设备。

技术实现思路

[0005]鉴于已有的手术机器人执行器存在的不足，本申请提出一种具有耗材限制器的手术机器人执行器。
[0006]本专利技术的实施例提供一种具有耗材限制器的手术机器人执行器，所述具有耗材限制器的手术机器人执行器包括夹持部(01)和控制部(02)，其中，夹持部(01)配置为固定安装手术操作器(20X)，确保手术操作器(20X)在手术过程中不晃动；控制部(02)配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器(20X)完成手术动作；夹持部(01)包括主安装板(4)，夹持部(01)、控制部(02)的零部件安装在主安装板(4)上，并且主安装板(4)分隔开夹持部(01)和控制部02；
[0007]具有耗材限制器的手术机器人执行器还包括耗材限制器(103)，所述耗材限制器(103)安装于控制部(02)中；耗材限制器(103)包括PCB基板(31)、JK1继电器(32)和BUZ蜂鸣器(33)，PCB基板上有基础电路，包括电容C1、二极管D1、第一三极管Q2、第二三极管Q3、第一电阻R1、第二电阻R5、第三电阻R6、第一接线焊点J1、第二接线焊点J2、电压转换模块7150、单片机；
[0008]优选的，所述单片机为BJ8M605A。
[0009]根据本专利技术的一种实施方式，例如，耗材限制器(103)需要24V供电，电压转换模块
(7150)将24V转换成5V，给单片机供电。
[0010]根据本专利技术的一种实施方式，例如，单片机配置为计时和计次，单片机通过1脚+5V和8脚GND来供电；单片机2脚PWR通过第一电阻R1、第一三极管Q2和二极管D1控制JK1继电器线圈供电，通过继电器常开触点进一步控制第二接线焊点J2的3脚和4脚的通断，即手术机器人执行器中的电机供电的通断。
[0011]根据本专利技术的一种实施方式，例如，单片机3脚ALM通过第二电阻R5、第二三极管Q3和第三电阻R6控制BUZ蜂鸣器的供电；单片机1脚+5V、4脚RX、5脚TX和8脚GND通过第一接线焊点J1将串口引出，与电脑通讯；
[0012]优选的，通过串口可以设置时间和次数的值，可以根据不同的耗材设置不同的时间和次数，灵活应用。
[0013]本专利技术的实施例还提供一种如上所述的具有耗材限制器的手术机器人执行器的使用方法，所述使用方法包括：耗材限制器在安装到手术机器人执行器内之前，将时间t(作为计1次的标准)的值和限制具有耗材限制器的手术机器人执行器总使用次数n的值通过串口通讯写入耗材限制器中，将手术机器人执行器组装好之后，再将所述具有耗材限制器的手术机器人执行器与机械臂及手术器械连接。
[0014]根据本专利技术的一种实施方式，例如，根据不同的手术机器人执行器的不同需求来设定时间t和n的值；
[0015]优选的，使用时间t的设定包括：任意选取10台手术，统计每台手术完成的时间：t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t
10
，取t为这10台手术完成时间的最小值，即t＝min{t1,t2,t
3,
t4,t
5,
t6,t7,t8,t9,t
10
}。
[0016]根据本专利技术的一种实施方式，例如，使用次数n按照如下方法确定：
[0017]具有耗材限制器的手术机器人执行器在每次手术前都需要进行消毒，用高温高压的灭菌方式进行消毒，对手术机器人执行器进行测试，高温高压消毒灭菌条件：温度135℃，压力250kPa，维持10min，做如下测试：
[0018]具有耗材限制器的手术机器人执行器内部电气元件的工作温度范围：
[0019]光电开关工作温度：
‑
10℃
‑
50℃，
[0020]电机工作温度：
‑
30℃
‑
100℃，
[0021]编码器工作温度：
‑
25℃
‑
85℃，
[0022]高温会加速光电开关和电机、编码器内部电子器件老化，为保险起见，一般根据耐用性最差的零部件的老化情况来确定次数n，上述部件中光电开关的耐用性最差，因此，根据以上温度范围，对光电开关进行高温测验，过程如下：
[0023]第1
‑
14次135℃高温，持续10min，光电开关供电正常，光电开关触发后有信号输出，外观无明显变化；
[0024]第15次135℃高温，持续10min，光电开关供电正常，光电开关触发后有信号输出，但是外观有融化和凸起；
[0025]为了保障病人的安全，具有耗材限制器的手术机器人执行器使用次数n≤14；
[0026]优选的，为确保安全，设定具有耗材限制器的手术机器人执行器使用次数n≤10，用耗材限制器来限制手术机器人执行器的使用次数，以保证手术的安全性。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例提出的手术机器人执行系统的机械臂示意图。
[0028]图2是包括机械臂、手术机器人执行器和连接件的手术机器人装置结构示意图。
[0029]图3是一种手术操作器结构示意图。
[0030]图4是本专利技术实施例提出的一种手术机器人执行器的侧面剖视图。
[0031]图5是本专利技术实施例提供的一种具有耗材限制器的手术机器人执行器的立体结构示意图。
[0032]图6是本专利技术实施例提供的一种具有耗材限制器的手术机器人执行器中耗材限制器103的结构。
[0033]图7是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有耗材限制器的手术机器人执行器，其特征在于，所述具有耗材限制器的手术机器人执行器包括夹持部(01)和控制部(02)，其中，夹持部(01)配置为固定安装手术操作器(20X)，确保手术操作器(20X)在手术过程中不晃动；控制部(02)配置为通过线缆与外部的手术控制装置通信，获得手术动作指令后，驱动手术操作器(20X)完成手术动作；夹持部(01)包括主安装板(4)，夹持部(01)、控制部(02)的零部件安装在主安装板(4)上，并且主安装板(4)分隔开夹持部(01)和控制部02；具有耗材限制器的手术机器人执行器还包括耗材限制器(103)，所述耗材限制器(103)安装于控制部(02)中；耗材限制器(103)包括PCB基板(31)、JK1继电器(32)和BUZ蜂鸣器(33)，PCB基板上有基础电路，包括电容C1、二极管D1、第一三极管Q2、第二三极管Q3、第一电阻R1、第二电阻R5、第三电阻R6、第一接线焊点J1、第二接线焊点J2、电压转换模块7150、单片机；优选的，所述单片机为BJ8M605A。2.根据权利要求1所述的具有耗材限制器的手术机器人执行器，其特征在于，耗材限制器(103)需要24V供电，电压转换模块(7150)将24V转换成5V，给单片机供电。3.根据权利要求2所述的具有耗材限制器的手术机器人执行器，其特征在于，单片机配置为计时和计次，单片机通过1脚+5V和8脚GND来供电；单片机2脚PWR通过第一电阻R1、第一三极管Q2和二极管D1控制JK1继电器线圈供电，通过继电器常开触点进一步控制第二接线焊点J2的3脚和4脚的通断，即手术机器人执行器中的电机供电的通断。4.根据权利要求3所述的具有耗材限制器的手术机器人执行器，其特征在于，单片机3脚ALM通过第二电阻R5、第二三极管Q3和第三电阻R6控制BUZ蜂鸣器的供电；单片机1脚+5V、4脚RX、5脚TX和8脚GND通过第一接线焊点J1将串口引出，与电脑通讯；优选的，通过串口可以设置时间和次数的值，可以根据不同的耗材设置不同的时间和次数，灵活应用。5.一种如权利要求1
‑
4的任一项所述的具有耗材限制器的手术机器人执行器的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：耗材限制器在安装到手术机器人执行器内之前，将时间t的值和限制具有耗材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉忠，于泳，张洋，张文燕，
申请(专利权)人：北京科迈玄机医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：