一种具有双U型气路的软体心脏固定机器人

本发明属于医用机器人领域，特别涉及一种具有双u型气路的软体心脏固定机器人。

背景技术：

心脏固定机器人是非体外循环冠状动脉搭桥手术中必不可少的装置，它可以保证在心脏跳动情况下，其所固定的局部手术操作区域相对稳定，为微小血管吻合提供保障，在治疗重症冠心病方面发挥着重要作用。但是现有刚性心脏固定器对心脏固定位置有限，导致术中患者血压变化较大，可能引起脑血管并发症等；此外，吸盘所提供的吸附力不可调节，容易造成患者术后心脏固定区域出现心肌损伤、心脏水肿、心功能不全等。

近年来，随着3d打印一体化技术的成熟发展，软体机器人技术作为一项新兴前沿技术得到了迅速的发展，逐渐在医疗领域得到应用，已成为手术机器人技术的重要发展方向。软体机器人由软质材料制作而成，能够柔软地、多自由度的连续变形，可显著提高手术机器人系统的适应性和安全性。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有双u型气路的软体心脏固定机器人，降低术后风险，提高手术成功率；软体机器人采用软质材料制作，不损伤吸附组织，突破了常规刚性心脏固定器对心脏组织造成的损伤；采用抽负压的方式实现软体机器人的吸附固定和硬化，灵活性、适应性和安全性较好，制造工艺和驱动方式的创新，便于组装使用，且成本较低，易于实现器件的批量加工，增加装置的适用性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有双u型气路的软体心脏固定机器人，所述软体心脏固定机器人包括末端连接固定结构、支撑臂、双u型气路结构和仿生软体吸盘，所述双u型气路结构包括硬化气道和吸附气道；其中，所述双u型气路结构与所述支撑臂连接处设置有第一隔离结构和第二隔离结构，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构对称设置在所述吸附气道两侧；所述硬化气道设置有两个，两个所述硬化气道对称设置在所述吸附气道两侧，每个所述硬化气道两端部均设置有孔道。

优选的，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构均为蜂窝状结构。

优选的，所述双u型气路结构为硬质材料，邵氏硬度100a。

优选地，两个所述硬化气道来输送所述仿生软体吸盘硬化固定所需的真空负压。

优选的，所述吸附气道来输送仿生软体吸盘吸附组织所需的真空负压。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明具有双u型气路结构的软体心脏固定机器人可实现非体外循环冠状动脉手术中对心脏组织的无损吸附固定，降低术后风险，提高手术成功率；软体机器人采用软质材料制作，不损伤吸附组织，突破了常规刚性心脏固定器对心脏组织造成的损伤；采用抽负压的方式实现软体机器人的吸附固定和硬化，灵活性、适应性和安全性较好，制造工艺和驱动方式的创新，便于组装使用，且成本较低，易于实现器件的批量加工。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了本发明软体心脏固定机器人原型机示意图；

图2示意性示出了本发明双u型气路结构模型示意图；

图3示意性示出了本发明双u型气路结构示意图；

图4示意性示出了本发明颗粒状隔离装置结构示意图。

图中：

1、末端连接固定结构2、支撑臂

3、双u型气路结构4、仿生软体吸盘

5、第一硬化气道6、第二硬化气道

7、吸附气道8、第一孔道

9、第二孔道10、第三孔道

11、第四孔道12、第一隔离结构

13、第二隔离结构

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本发明公开了一种具有双u型气路设计的软体心脏固定机器人，该软体心脏固定机器人首端仿生软体吸盘，通过双u型气路机构输送所需真空负压，从而实现吸附固定功能。该双u型机构内部设计两路气道和四个颗粒通入孔，为仿生软体吸盘提供负压输送和硬化颗粒，从而实现软体吸盘的功能。

本发明的一种具有双u型气路设计的软体心脏固定机器人模块包括：仿生软体吸盘4、双u型气路结构3、可变刚度柔性支撑臂2机构和末端连接固定结构1。

本发明设计的双u型气路机构设计如图3所示，该结构由第一硬化气道5、第二硬化气道6、一路吸附气道7和四个孔构成。通过第一孔道8、第二孔道9、第三孔道10和第四孔道11将硬质颗粒通入仿生软体吸盘4的硬化腔体内，再经过第一硬化气道5和第二硬化气道6来输送仿生软体吸盘4硬化固定所需的真空负压，从而实现软体吸盘硬化固定功能。通过吸附气道7来输送仿生软体吸盘吸附组织所需的真空负压，实现软体吸盘对组织的吸附功能。为了防止硬质颗粒流入其他结构部分，设计蜂窝状颗粒第一隔离结构12和第二隔离结构13如图4所示，在防止颗粒流出的同时输送仿生软体吸盘4硬化所需的真空负压。

具有双u型气路结构的软体心脏固定机器人采用多材料3d打印一体化精密成型技术制作而成，系统原型机如图1所示。

本发明的有益效果：本发明具有双u型气路结构的软体心脏固定机器人可实现非体外循环冠状动脉手术中对心脏组织的无损吸附固定，降低术后风险，提高手术成功率；软体机器人采用软质材料制作，不损伤吸附组织，突破了常规刚性心脏固定器对心脏组织造成的损伤；采用抽负压的方式实现软体机器人的吸附固定和硬化，灵活性、适应性和安全性较好，制造工艺和驱动方式的创新，便于组装使用，且成本较低，易于实现器件的批量加工。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

技术特征：

1.一种具有双u型气路的软体心脏固定机器人，其特征在于，所述软体心脏固定机器人包括末端连接固定结构、支撑臂、双u型气路结构和仿生软体吸盘，所述双u型气路结构包括硬化气道和吸附气道；

其中，所述双u型气路结构与所述支撑臂连接处设置有第一隔离结构和第二隔离结构，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构对称设置在所述吸附气道两侧；

所述硬化气道设置有两个，两个所述硬化气道对称设置在所述吸附气道两侧，每个所述硬化气道两端部均设置有孔道。

2.根据权利要求1所述的软体心脏固定机器人，其特征在于，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构均为蜂窝状结构。

3.根据权利要求1所述的软体心脏固定机器人，其特征在于，所述双u型气路结构为硬质材料，邵氏硬度100a。

4.根据权利要求1所述的软体心脏固定机器人，其特征在于，两个所述硬化气道来输送所述仿生软体吸盘硬化固定所需的真空负压。

5.根据权利要求1所述的软体心脏固定机器人，其特征在于，所述吸附气道来输送仿生软体吸盘吸附组织所需的真空负压。

技术总结
本发明公开了一种具有双U型气路设计的软体心脏固定机器人，该软体心脏固定机器人首端仿生软体吸盘，通过双U型气路机构输送所需真空负压，从而实现吸附固定功能。该双U型机构内部设计两路气道和四个颗粒通入孔，为仿生软体吸盘提供负压输送和硬化颗粒，从而实现软体吸盘的功能。

技术研发人员：孙广开;祝连庆;高东;董明利;何彦霖;李红;庄炜
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：2020.12.11
技术公布日：2021.05.07