外科器械方法、管理方法、外科器械及机器人系统与流程

1.本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种外科器械方法、管理方法、外科器械及机器人系统。


背景技术：

2.机器人外科器械，多为接触式或者近距离非接触式收集信息。例如，把外科手术器械插到器械盒上才能检测外壳器械的状态信息，且目前没有对手术器械从生产到使用结束全生命周期过程中信息收集与传输完整的id数据库，医护人员操作信息收集与传输不够方便快捷。
3.同时，手术外科器械信息传输是器械接触式传输或者近距离非接触式传输，且传输方式单一。
4.总之，现有技术中，收集外科器械信息的方式单一，信息内容也不够完整。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种外科器械方法、管理方法、外科器械及机器人系统，以解决现有技术中收集外科器械信息的方式单一，信息内容也不够完整的问题。
6.为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种外科器械方法，应用于外科器械，所述外科器械方法包括如下步骤：基于无线连接向管理设备传输第一信息；以及，基于有线连接向所述管理设备传输第二信息。其中，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数相同。
7.可选的，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数不同。
8.可选的，所述第一信息包括所述第一id信息、第一运行状态信息以及地理位置信息；所述第二信息包括第二id信息、第二运行状态信息以及所述地理位置信息；其中，所述第一id信息和所述第二id信息中的至少一部分参数相同，所述第一id信息和所述第二id信息中的至少一部分参数不同；所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息中的至少一部分参数相同，所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息中的至少一部分参数不同。
9.可选的，所述第二运行状态信息包括以下信息中的至少一部分：力矩参数、电流参数、电压参数、温度参数和运行位置；所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息均包括以下信息的至少一部分：已使用次数，正常/故障信息和电量信息。和/或，所述第二id信息包括所述外科器械接收到的控制指令；所述第一id信息和所述第二id信息均包括以下信息中的至少一部分：所述外科器械的类型和所述外科器械的剩余使用寿命。
10.可选的，所述外科器械方法包括如下步骤：判断所述外科器械是否与手术机械臂连接；若连接，基于有线连接向所述管理设备传输所述第二信息；以及，若未连接，基于无线连接向所述管理设备传输所述第一信息。
11.可选的，所述外科器械方法还包括：通过所述手术机械臂获取状态判断结果，基于
所述状态判断结果，切换所述外科器械的状态为手术状态或者故障状态。
12.为了解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，提供了一种外科器械管理方法，所述外科器械管理方法包括如下步骤：基于无线连接获取一部分的外科器械的第一信息；基于有线连接获取一部分的所述外科器械的第二信息；其中，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数相同；以及，汇总所述第一信息和所述第二信息。
13.可选的，所述外科器械管理方法包括：获取选择指令或者筛选指令；基于所述选择指令或者所述筛选指令，展示符合条件的所述外科器械的至少一部分的所述第一信息和/或至少一部分的所述第二信息。
14.为了解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，提供了一种外科器械，所述外科器械用于执行上述的外科器械方法。
15.为了解决上述技术问题，根据本发明的第四个方面，提供了一种机器人系统，所述机器人系统包括管理设备、外科器械和手术机械臂，其中，所述外科器械包括数据传输模块；所述数据传输模块用于基于无线连接向所述管理设备传输第一信息，以及，用于当所述外科器械与所述手术机械臂连接时基于有线连接通过所述手术机械臂向所述管理设备传输第二信息；其中，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数相同。
16.可选的，所述管理设备包括：主控设备和/或上位机，所述主控设备用于基于接收到的信息反馈控制指令，所述上位机用于监测接收到的信息。
17.可选的，所述第一信息和所述第二信息均包括地理位置信息，所述外科器械还包括定位模块，所述定位模块包括地理位置定位单元。
18.可选的，所述第二信息包括运行位置，所述定位模块还包括运行位置定位单元，所述运行位置定位单元用于当所述外科器械与所述手术机械臂连接时获取所述运行位置的信息。
19.可选的，所述第二信息包括力矩参数、电流参数、电压参数和温度参数；所述外科器械包括状态检测模块，所述状态检测模块包括力检测传感器、电流检测传感器、电压检测传感器和温度检测传感器；所述状态检测模块用于所述外科器械与所述手术机械臂连接时获取所述力矩参数、所述电流参数、所述电压参数和所述温度参数。
20.可选的，所述管理设备用于根据所述第二信息对所述外科器械的工作状态进行控制以驱使所述外科器械工作于目标状态。
21.可选的，所述机器人系统还包括交互子系统，所述管理设备包括主控设备，所述外科器械通过所述交互子系统与所述主控设备进行双向通讯。
22.可选的，所述交互子系统包括通讯设备和交互显示器，所述通讯设备用于和所述外科器械进行通讯，所述通讯设备还用于和所述主控设备进行通讯，所述交互显示器用于显示所述外科器械的至少一部分的所述第一信息和/或至少一部分的所述第二信息。
23.可选的，所述机器人系统还包括医生操作平台、数据库和图像平台，其中：所述医生操作平台用于获取医生的操作指令并通过所述主控设备转化为控制指令发送给所述手术机械臂以及所述外科器械。所述数据库用于存储所述第一信息和所述第二信息，所述数据库与所述主控设备通讯连接。所述图像平台用于展示手术图像，所述图像平台与所述主控设备通讯连接。
24.与现有技术相比，本发明提供的一种外科器械方法、管理方法、外科器械及机器人
系统中，所述外科器械方法包括如下步骤：基于无线连接向管理设备传输第一信息；以及，基于有线连接向所述管理设备传输第二信息。其中，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数相同。如此配置，采用多种途径进行输出传输，解决了现有技术中收集外科器械信息的方式单一，信息内容也不够完整的问题。
附图说明
25.本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
26.图1是本发明一实施例的外科器械方法的流程示意图；
27.图2是本发明一实施例的机器人系统的场景示意图；
28.图3是本发明一实施例的机器人系统的结构示意图；
29.图4是本发明一实施例的手术机械臂的结构示意图；
30.图5是本发明一实施例的外科器械的结构示意图；
31.图6是本发明一实施例的外科器械的又一结构示意图；
32.图7是本发明一实施例的定位模块的结构示意图；
33.图8是本发明一实施例的状态检测模块的结构示意图；
34.图9是本发明一实施例的数据传输模块的结构示意图；
35.图10是本发明一实施例的数据库的示意图；
36.图11是本发明一实施例的交互子系统的结构示意图；
37.图12是本发明一实施例的外科器械的控制流程示意图；
38.图13是本发明一实施例的外科器械管理方法的流程示意图；
39.图14是本发明一实施例的微控制流程示意图；
40.图15是本发明一实施例的无线连接的示意图；
41.图16是本发明一实施例的有线连接的示意图；
42.图17是本发明一实施例的外科器械信息监测场景的示意图。
43.附图中：
44.1-医生操作平台；2-手术机械臂；3-图像平台；4-器械操作平台；5-器械更换平台；6-调度平台；7-外科器械；8-管理设备；9-数据库；10-交互子系统；11-主控设备；12-上位机。
45.21-高度调整结构；22-机械臂悬挂结构；23-关节位置调整结构；24-外科器械安装结构；71-器械盒；72-器械杆；73-器械末端；711-定位模块；712-状态检测模块；713-数据传输模块；7111-地理位置定位单元；7112-运行位置定位单元；7113-定位功能模组；7114-地理位置定位芯片；7115-定位状态指示灯；7116-定位模组通信接口；7121-力检测传感器；7122-电流检测传感器；7123-电压检测传感器；7124-温度检测传感器；7125-状态检测模块通信接口；7131-有线数据传输单元；7132-无线数据传输单元；7133-有线/无线传输信息提示灯；7134-数据传输模块通信接口；91-存储设备；92-数据库显示器；93-数据库通讯装置；101-通讯设备；102-交互显示器。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
47.如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，术语“近端”通常是靠近操作者的一端，术语“远端”通常是靠近患者的一端，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.本发明的核心思想在于提供一种外科器械方法、管理方法、外科器械及机器人系统，以解决现有技术中收集外科器械信息的方式单一，信息内容也不够完整的问题。
49.以下参考附图进行描述。请参考图1～图17，其中，图1是本发明一实施例的外科器械方法的流程示意图；图2是本发明一实施例的机器人系统的场景示意图；图3是本发明一实施例的机器人系统的结构示意图；图4是本发明一实施例的手术机械臂的结构示意图；图5是本发明一实施例的外科器械的结构示意图；图6是本发明一实施例的外科器械的又一结构示意图；图7是本发明一实施例的定位模块的结构示意图；图8是本发明一实施例的状态检测模块的结构示意图；图9是本发明一实施例的数据传输模块的结构示意图；图10是本发明一实施例的数据库的示意图；图11是本发明一实施例的交互子系统的结构示意图；图12是本发明一实施例的外科器械的控制流程示意图；图13是本发明一实施例的外科器械管理方法的流程示意图；图14是本发明一实施例的微控制流程示意图；图15是本发明一实施例的无线连接的示意图；图16是本发明一实施例的有线连接的示意图；图17是本发明一实施例的外科器械信息监测场景的示意图。
50.如图1所示，本实施例提供了一种外科器械方法，应用于外科器械，所述外科器械方法包括如下步骤：
51.s10基于无线连接向管理设备传输第一信息。
52.以及，s20基于有线连接向所述管理设备传输第二信息。
53.其中，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数相同。
54.所述第一信息和所述第二信息的具体内容在后文中进行介绍。
55.同时，考虑到无线连接和有线连接必然对应于不同的使用工况，例如有线连接往往代表目前将要或者正在实施手术，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数不同。不同的参数基于所述外科器械的使用工况设置，以提高信息传输的效率和针对性。“至少一部分参数不同”应当理解为，前者中包含有后者所不包含的参数，和/或，后者中包含有前者所不包含的参数，后文中也应当这样理解。
56.如此配置，可以基于当前的连接状态选择合适的方式发送信息，进而使得接收信息的系统能够获得较为完整的信息，以便后续进行全局的统筹规划。
57.所述外科器械从属于一机器人系统。
58.如图2所示，所述机器人系统包括医生操作平台1、手术机械臂2、图像平台3、器械操作平台4、器械更换平台5和调度平台6。其中，所述手术机械臂2通过所述医生操作平台1获取操作指令进行手术，所述手术机械臂2的末端用于按照所述外科器械7。
59.如图3所示，所述机器人系统还包括管理设备8、数据库9和交互子系统10。进一步地，所述管理设备8包括：主控设备11和上位机12，所述主控设备11用于基于接收到的信息反馈控制指令，所述上位机12用于监测接收到的信息。当所述上位机12发现当前的信息符合警报条件时，采取任意一种或者多种报警动作通知相关人员，所述警报条件可根据实际需要进行设置，在此不进行展开描述。在其他的实施例中，所述管理设备8也可以仅包括所述主控设备11或者仅包括所述上位机12。
60.所述医生操作平台1用于获取医生的操作指令并通过所述主控设备11转化为控制指令发送给所述手术机械臂2以及所述外科器械7。所述数据库9用于存储所述第一信息和所述第二信息，所述数据库9与所述主控设备11通讯连接。所述图像平台3用于展示手术图像，所述图像平台3与所述主控设备11通讯连接。所述器械操作平台4、所述器械更换平台5和所述调度平台6的功能可根据命名进行理解，在此不进行展开描述。
61.如图4所示，所述手术机械臂2包括：高度调整结构21、机械臂悬挂结构22、关节位置调整结构23、以及，外科器械安装结构24。图4中还示出了病人手术平台13；病人在手术时躺于所述病人手术平台13。
62.请参考图5，所述外科器械包括：器械盒71、器械杆72和器械末端73。
63.其中，所述器械盒71内设置有：定位模块711、状态检测模块712以及数据传输模块713，可以通过有线及无线传输方式，把相关状态信息如力、温度、电压电流及位置信息传输给所述管理设备8；所述管理设备8也可以通过无线及有线方式把控制信息传给该外科器械7。所述器械杆72用于连接所述器械末端73，内部具有用于动力传动的机构，实现器械盒部分动力和运动传递至所述器械末端73。所述器械末端73具有4个自由度，能够实现自转、俯仰、摆动和开合动作，以完成缝合、夹持等各项手术操作。
64.请参考图6，所述状态检测模块712包括力检测传感器7121、电流检测传感器7122、电压检测传感器7123和温度检测传感器7124；所述状态检测模块用于所述外科器械7与所述手术机械臂2连接时获取所述力矩参数、所述电流参数、所述电压参数和所述温度参数。可以理解的，在物理层面，上述传感器中的某些可以是同一个传感器，例如：所述电流检测传感器7122和所述电压检测传感器7123仅为一个传感器，该传感器同时具有测量电流和电压的能力。
65.所述定位模块711包括地理位置定位单元7111，所述地理位置定位单元7111用于
获取所述外科器械7的地理位置信息。所述定位模块711还包括运行位置定位单元7112，所述运行位置定位单元7112用于当所述外科器械7与所述手术机械臂2连接时获取所述运行位置的信息。例如，在哪个具体编号的机械臂上。
66.所述数据传输模块713用于基于无线连接向所述管理设备8传输第一信息，以及，用于当所述外科器械7与所述手术机械臂2连接时基于有线连接通过所述手术机械臂2向所述管理设备8传输第二信息；
67.请参考图7，在一实施例中，所述定位模块711包括：定位功能模组7113、地理位置定位芯片7114、定位状态指示灯7115以及定位模组通信接口7116。上述组件的具体功能可以根据命名进行理解，在此不进行展开说明。
68.请参考图8，在一实施例中，所述状态检测模块712还包括：状态检测模块通信接口7125，所述状态检测模块通信接口7125用于和所述外科器械7的其他组件进行通讯。
69.请参考图9，在一实施例中，所述数据传输模块713包括：有线数据传输单元7131、无线数据传输单元7132、有线/无线传输信息提示灯7133以及数据传输模块通信接口7134。上述组件的具体功能可以根据命名进行理解，在此不进行展开说明。
70.在一实施例中，所述外科器械7还包括充电模块，所述充电模块用于当连接所述手术机械臂2时通过所述手术机械臂2获取电能，对所述外科器械7进行充电。
71.请参考图10，在一实施例中，所述数据库9包括：存储设备91、数据库显示器92和数据库通讯装置93。在不同的实施例中，所述数据库通讯装置93可基于有线、无线、5g等方式与所述主控设备11等进行通讯。
72.请参考图11，所述交互子系统10包括通讯设备101和交互显示器102，所述通讯设备101用于和所述外科器械7进行通讯，所述通讯设备101还用于和所述主控设备11进行通讯，所述交互显示器102用于显示所述外科器械7的至少一部分的所述第一信息和/或至少一部分的所述第二信息。
73.所述第一信息包括所述第一id信息、第一运行状态信息以及地理位置信息；所述第二信息包括第二id信息、第二运行状态信息以及所述地理位置信息；其中，所述第一id信息和所述第二id信息中的至少一部分参数相同；所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息中的至少一部分参数相同。同样的，为了提高信息传输的效率和针对性，基于使用工况的不同，所述第一id信息和所述第二id信息中的至少一部分参数不同，所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息中的至少一部分参数不同。
74.具体地，所述第二运行状态信息包括以下信息中：力矩参数、电流参数、电压参数、温度参数和运行位置；所述第一运行状态信息和所述第二运行状态信息均包括以下信息：已使用次数，正常/故障信息和电量信息。所述第二id信息包括所述外科器械接收到的控制指令；所述第一id信息和所述第二id信息均包括以下信息中：所述外科器械的类型和所述外科器械的剩余使用寿命。在其他的一些实施例中，所述第一运行状态信息、所述第二运行状态信息、所述第一id信息和所述第二id信息也可以包括上述信息中的至少一部分。所述正常/故障信息的取值可以是：“正常”、“故障”；也可以是“正常+当前运行状态”、“故障+故障类型”；也可以采用其他合适的标识当前的所述外科器械7的状态的参数格式。
75.其中，所述第一信息和所述第二信息中的区别在于所述第二信息包括更多的参数，并且这些参数都是当所述外科器械7需要参与手术过程中才需要被关注的。而所述第一
信息中的内容主要目的就是为了让后续的管理方法能够进行全局的统筹和调度而设置的。
76.在一个较优的实施例中，所述外科器械方法包括如下步骤：判断所述外科器械7是否与手术机械臂2连接；若连接，基于有线连接向所述管理设备8传输所述第二信息；以及，若未连接，基于无线连接向所述管理设备8传输所述第一信息。
77.如此配置，明确了有线连接和无线连接各自的启用时机，降低了能耗。
78.请参考图12，所述外科器械方法还包括：通过所述手术机械臂2获取状态判断结果，基于所述状态判断结果，切换所述外科器械的状态为手术状态或者故障状态。如图12所示，当系统初始化后，开始识别是否安装在所述手术机械臂2上，进行判断，若安装在所述手术机械臂2上，开始对所述外科器械7的温度、电流、力矩，使用次数等参数采集并判断，符合参数要求的，可以进入手术状态；相关参数若不符合要求，则进行警告信息提示，则不能进如手术状态，并把相关信息通过所述主控设备11上传至所述数据库9。
79.如图13所示，基于上述的外科器械方法，本实施例还提供了一种外科器械管理方法，所述外科器械管理方法包括如下步骤：s30基于无线连接获取一部分的外科器械的第一信息；s40基于有线连接获取一部分的所述外科器械的第二信息；其中，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数相同；以及，s50汇总所述第一信息和所述第二信息。
80.汇总信息后，可以采用任意一种合理的方式进行后续的外科器械管理工作。
81.较优地，所述外科器械管理方法包括：获取选择指令或者筛选指令；基于所述选择指令或者所述筛选指令，展示符合条件的所述外科器械的至少一部分的所述第一信息和/或至少一部分的所述第二信息。展示的内容可以基于所述交互子系统10实现。
82.例如，在一场景下，所述交互子系统10显示以当前位置为图像中心的周边地图；在地图中按照各外科器械7的地理位置信息展示亮点。亮点可包括形状、颜色，以及展示方式(例如：旋转、闪烁、静止不等)等展示属性。基于所述外科器械7当前的已使用次数、正常/故障信息、电量信息、类型、剩余使用寿命等属性，选择不同的展示属性进行展示。医生可以点选亮点查看更为详细的信息，也可以通过输入搜索条件筛选所述外科器械7。当医生确定了需要的所述外科器械7后，他可以根据指示前进至所述外科器械7的保管处取得对应的所述外科器械7；或者，通过输入相关信息，以驱使智能管理运输系统把对应的所述外科器械7运输到指定位置，方便医生取用。
83.进一步地，所述管理设备8用于根据所述第二信息对所述外科器械7的工作状态进行控制以驱使所述外科器械工作于目标状态。请参考图14进行理解，工作状态下，根据反馈信息对所述外科器械7的力矩，电流等参数自动进行调整至合适值，保证器械运行在最佳状态，电机通过编码器将位置和速度信息反馈至微调整控制系统形成闭环控制。
84.如图15所示，无线通信方案可选择wifi通信，zigbee通信，bluetooth，数传电台、无线网桥等通信方式。通过所述无线数据传输单元7132可将多个外科器械信息传送至所述管理设备8。
85.如图16所示，有线通信方案是当所述外科器械7安装到所述手术机械臂2后，进行连接。通过所述有线数据传输单元7131可将多个外科器械信息传送至所述管理设备8。
86.所述机器人系统还可以实时地监测所述外科器械7。如图17所示，为所述外科器械7在手术室的情况。其中，100表示外科器械安装在器械臂上；200表示外科器械放置工具桌上。300表示外科器械信息监视器，当所述外科器械7正常时可不在屏幕上显示，当有异常时
可弹出报警信息。通过上述方式实时获取所述外科器械7的正常/故障信息并展示给用户。
87.综上所述，本实施例提供了一种外科器械方法、管理方法、外科器械及机器人系统。其中，所述外科器械方法包括如下步骤：基于无线连接向管理设备传输第一信息；以及，基于有线连接向所述管理设备传输第二信息。其中，所述第一信息和所述第二信息中的至少一部分参数相同。如此配置，采用多种途径进行输出传输，解决了现有技术中收集外科器械信息的方式单一，信息内容也不够完整的问题。
88.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。