机器人操纵器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人操纵器系统，用于操纵商用软式内窥镜。
【背景技术】
[0002]过去已有人尝试进行微创手术(MIS)。这种MIS技术旨在减少外部组织于诊断或手术过程中所受的损伤，从而缩短病人的康复时间，纡缓不适感和降低有害的副作用。例如，这类手术的一种常见方式是使用内窥镜，用于在病人体内施行微创检查和手术。要施行这种微创手术，外科医生需要医疗专用器具(即内窥镜)。外科医生使器具通过体壁一个小切口进入手术部位，并且从体壁外操作器具，把医疗器具滑进和拉出体壁以及在体壁上旋转和枢转医疗器具。
[0003]但要精确地控制这种医疗器具需要高度的灵活性。而且，外科医生也无法灵活更换工具。此外，外科医生难以通过切口接近手术部位。不同医疗器具的长度和构造降低外科医生的能力去感觉手术部位对医疗器具施加的力。此外，人的手通常至少有一点震颤。震颤进一步增加微创手术的难度。所以，由于医疗器具、技术和手术训练上的限制，完成的手术量相对少。
[0004]美国专利公开号US2012004668A1公开了一种机器人导管系统，其包括一个具有主输入装置的控制器。仪器驱动器与控制器通信，并具有导向仪界面，其包括响应至少部分由主输入装置产生的控制讯号的多个导向仪驱动元件。细长的导向仪具有基座、远端，以及工作内腔，其中，所述导向仪基座可操作地连接至导向仪界面。导向仪包括多个导向仪控制元件，其可操作地连接至各个导向驱动元件和固定在导向仪的远端。导向仪控制元件可相对于导向仪轴向移动，使得导向仪远端的移动可以由主输入装置控制。
【发明内容】
[0005]本申请提供一种机器人操纵器系统，用于操纵现有的医疗器具，使其在医疗过程到达目标区域内的理想位置。所述机器人操纵器系统包括，至少一个能够接收操作员输入指令的控制单元；至少一个机器人操纵器，其与所述控制单元通信并响应所述操作员输入指令，所述机器人操纵器包括至少一个控制器，一个旋转机构，其与所述至少一个控制器通信和绕着第一轴旋转，一个水平移动单元，其与所述至少一个控制器通信和沿第一路径移位，以及一个能够局部容置现有器具的偏转致动器，所述偏转致动器与所述至少一个控制器通信和沿第二路径移位；其中偏转机构沿所述第二路径的移位，导致现有医疗器具的远端偏转。
[0006]本发明的目的是提供一种用于操纵软式内窥镜的机器人操纵器系统。
[0007]本发明的另一个目的是提供一种机器人操纵器系统，使外科医生不再需要在手术期间手持操纵器。
[0008]本发明的另一个目的是提供一种机器人操纵器系统，使外科医生远离X射线辐射区域。
[0009]本发明的另一个目的是提供一种缩短手术时间的机器人操纵器系统。
[0010]本发明的另一个目的是提供一种自动操作并保证精确和敏感的机器人操纵器系统。
【附图说明】
[0011]图1示出了控制单元的示范性实施例。
[0012]图2示出了机器人操纵器的示范性实施例。
[0013]图3用另一角度示出了机器人操纵器的示范性实施例。
[0014]图4用另一角度示出了控制单元的示范性实施例。
[0015]图5示出了机器人操纵器的内窥镜连接结构。
[0016]图6示出了机器人操纵器的机械臂。
[0017]图7示出了控制单元的显示器和控制器。
[0018]图8和9示出了机器人操纵器的内窥镜连接结构和机械臂的连接细节。
[0019]图10示出了机器人操纵器的另一个示范性实施例。
[0020]图中使用的附图标记可以具有以下含义。
[0021]机器人操纵器(1)
[0022]控制单元⑵
[0023]软式内窥镜(3)
[0024]连接单元(4)
[0025]机械臂(5)
[0026]偏转致动器(6)
[0027]激光纤维致动器(7)
[0028]水平移动单元(8)
[0029]垂直移动单元(9)
[0030]控制台(10)
[0031]座椅(11)
[0032]显示器(12)
[0033]踏板(13)
[0034]控制装置(14)
[0035]偏转手柄(14a)
[0036]旋转与插入手柄(14b)
[0037]手柄杆(14c)
[0038]偏转杆親合器(15)
[0039]激光纤维夹持器(16)
[0040]激光纤维连接适配器(17)
[0041]偏转杆(18)
[0042]连接杆(19)
[0043]显示装置(20)
[0044]上板(21)
[0045]承板(22)
[0046]直线轴承(23)
[0047]内窥镜夹持器(24)
[0048]臂凸缘(25)
[0049]轴承系统(26)
[0050]减速器(27)
[0051]电机凸缘(28)
[0052]旋转电机(29)
[0053]轴承装配(30)
[0054]滚珠螺母凸缘(31)
[0055]旋转反馈传感器(32)
[0056]滚珠螺母(33)
[0057]带与滑轮(34)
[0058]水平移动电机(35)
[0059]下板(36)
[0060]外壳(37)
[0061]直线滑动轴承(38)
[0062]直线滑动件(39)
[0063]信号连接器(40)
[0064]精密轮(41)
[0065]偏转控制传感器(42)
[0066]电磁制动器(43)
[0067]同步齿形带(44)
[0068]扶手(45)
[0069]灌溉栗(46)
【具体实施方式】
[0070]在治疗肾结石时，可以使用几种不同的方法。所述方法中的其中一种，便是使用内窥镜治疗。软式内窥镜(软式输尿管镜或fURs)包括一种长和相对薄的插入管，其通过输尿管插入到病人的身体，以及至少一个装置，用于控制所述软式内窥镜。所述插入管包括在其顶端的柔性部分，其中所述柔性部分能够偏转。柔性尖端的偏转由放置在手柄上的偏转杆控制。通过上下移动所述偏转杆，内窥镜的柔性尖端偏转到一个或另一相反方向。
[0071]在治疗肾结石的外科手术中，所述插入管通过输尿管插入到病人的身体直到柔性尖端延伸到肾。当尖端进入到肾脏，柔性尖端到达肾结石，所述肾结石被击碎或清扫(例如，通过使用激光)。为了到达肾结石，软式内窥镜需要被多重操作，如旋转软式内窥镜，将插入管插入到病人体内和偏转尖端。由于所述外科手术需要45-60分钟，所述操作以及需要保持站立对操作员来说很麻烦。因此，本发明提供了一种用于操纵软式内窥镜的机器人操纵器系统。
[0072]本发明的机器人操纵器系统的示范性实施例示于图1-9中。所述机器人操纵器系统包括至少一个能够接收操作员输入指令的控制单元(2)和至少一个机器人操纵器(1)，所述至少一个机器人操纵器(1)与所述控制单元(2)通信并响应所述操作员输入指令。所述机器人操纵器(1)包括:至少一个控制器；一个旋转机构，其通过所述操作员输入指令与所述至少一个控制器通信，并绕着插入管的纵轴旋转；一个水平移动单元(8)，其通过所述操作员输入指令与所述至少一个控制器通信，并且沿平行的或与插入管的纵轴一致的第一路径移位；以及一个能够局部容置现有器具的偏转致动器￠)，所述偏转致动器(6)通过所述操作员输入指令与所述至少一个控制器通信和沿第二路径移位。偏转机构沿所述第二路径的移位导致医疗器具的远端偏转。所述医疗器具可以是软式内窥镜(3)或输尿管镜。所述机器人操纵器⑴和控制单元⑵可以通过电缆相互连接(如以太网电缆，USB电缆)或无线连接。
[0073]优选的是，所述机器人操纵器包括至少一条机械臂(5)，其使得旋转移动产生和与所述医疗器具连接。所述机械臂(5)包括至少一个连接单元(4)，连接单元(