專利名稱：智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于醫(yī)用器械領(lǐng)域，具體涉及智能電子膽囊鏡系統(tǒng)。 現(xiàn)有技術(shù)目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上使用的高端機(jī)器人系統(tǒng)是美國(guó)htuitive Surgical，he.公司開發(fā)完成的達(dá)芬奇機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)，自從1998年12月第一臺(tái)達(dá)芬奇機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)問世以來(lái)，目前已有超過(guò)390臺(tái)應(yīng)用于世界各地。達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)主要由醫(yī)生控制臺(tái)(surgeon console)；—個(gè)裝有四支7 自由度交互手臂的床旁機(jī)械臂塔(patient cart)和一個(gè)高精度的3D HD視覺系統(tǒng)(vision cart)構(gòu)成。借助于高清立體成像、多關(guān)節(jié)臂自動(dòng)化控制及光纜信號(hào)傳送等高科技設(shè)備，使其具備了三維高清術(shù)野、手臂無(wú)抖動(dòng)、鏡頭固定、活動(dòng)范圍廣、器械移動(dòng)度大等優(yōu)點(diǎn)，并且改變了術(shù)者站在手術(shù)臺(tái)旁操作的傳統(tǒng)模式，由主刀醫(yī)師坐在控制臺(tái)前完成手術(shù)全過(guò)程，符合人體工程學(xué)原理，更適合于長(zhǎng)時(shí)間復(fù)雜手術(shù)。控制臺(tái)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、手術(shù)操作監(jiān)視器、機(jī)器人控制監(jiān)視器、操作手柄和輸入輸出設(shè)備等組成。手術(shù)時(shí)外科醫(yī)生可坐在遠(yuǎn)離手術(shù)臺(tái)的控制臺(tái)前，頭靠在視野框上，雙眼接受來(lái)自不同攝像機(jī)的完整圖像，共同合成術(shù)野的三維立體圖。醫(yī)生雙手控制操作桿，手部動(dòng)作傳達(dá)到機(jī)械臂的尖端，完成手術(shù)操作，從而增加操作的精確性和平穩(wěn)性，這是一種新提出的主-仆式遠(yuǎn)距離操作模式?，F(xiàn)在，達(dá)芬奇機(jī)器人輔助外科手術(shù)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于普外科、心外科、泌尿外科、婦科和小兒外科。目前，內(nèi)鏡技術(shù)領(lǐng)域也日益發(fā)展，但是仍沒有機(jī)器手與經(jīng)人工通道的膽囊鏡有機(jī)結(jié)合后進(jìn)行膽囊疾病診斷和治療的技術(shù)，因此，將機(jī)器手集成到膽囊鏡以達(dá)到精密進(jìn)行手術(shù)治療的技術(shù)迫在眉睫。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一個(gè)經(jīng)由人工通道進(jìn)入人體進(jìn)行手術(shù)的智能系統(tǒng)控制的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，目的是利用人機(jī)的精密配合來(lái)達(dá)到精密手術(shù)，進(jìn)一步提高手術(shù)準(zhǔn)確率。本實(shí)用新型是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的一種智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，包括電子膽囊鏡，還包括用于固定住電子膽囊鏡的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)、自動(dòng)供液系統(tǒng)、智能機(jī)器手、控制臺(tái)及中央處理系統(tǒng)；所述電子膽囊鏡包括內(nèi)鏡主體、硬質(zhì)工作端部、置于內(nèi)鏡主體上相互獨(dú)立的進(jìn)水通道和出水通道，所述內(nèi)鏡主體的末端還設(shè)有一條貫穿硬質(zhì)工作端部的直線型機(jī)器手通道，所述智能機(jī)器手置于直線型機(jī)器手通道內(nèi)并能從硬質(zhì)工作端部的前端伸出，所述內(nèi)鏡主體上連接有用于固定住電子膽囊鏡的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂；[0011]所述電子膽囊鏡、內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)、自動(dòng)供液系統(tǒng)、智能機(jī)器手、控制臺(tái)均與中央處理系統(tǒng)連接。進(jìn)一步，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂包括基座或卡緊在移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)邊緣的卡口部分、帶關(guān)節(jié)的臂部及與內(nèi)鏡主體連接的末端執(zhí)行器，所述基座或卡口部分依次連接帶關(guān)節(jié)的臂部和末端執(zhí)行器，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)其自由旋轉(zhuǎn)或升降運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件。進(jìn)一步，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的帶關(guān)節(jié)的臂部至少包括三個(gè)關(guān)節(jié)件，且至少具有七個(gè)自由度，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的進(jìn)給精度小于等于1mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度0 500mm。進(jìn)一步，所述智能機(jī)器手包括至少兩個(gè)能相互對(duì)合動(dòng)作機(jī)器爪、驅(qū)動(dòng)機(jī)器爪動(dòng)作的執(zhí)行結(jié)構(gòu)、用于傳遞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳輸結(jié)構(gòu)以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的外部控制部分， 所述智能機(jī)器手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為微型驅(qū)動(dòng)元件，所述傳輸結(jié)構(gòu)為一段外徑小于電子膽囊鏡的機(jī)器手通道內(nèi)鏡的傳輸管線，所述傳輸管線中還包括微型傳感器的傳輸線路。進(jìn)一步，所述智能機(jī)器手的能相互對(duì)合的機(jī)器爪在機(jī)器爪全部閉合的狀態(tài)下，其最大外徑應(yīng)該大于等于5. 0mm，并小于等于電子膽囊鏡的機(jī)器手通道的直徑。進(jìn)一步，所述智能機(jī)器手的至少一個(gè)機(jī)器爪的端部設(shè)有導(dǎo)電和絕緣材料做成的對(duì)病變進(jìn)行電切除和止血治療的電凝部分，所述智能機(jī)器手上還設(shè)有電切設(shè)備；所述智能機(jī)器手的各機(jī)器爪上均設(shè)有一微型傳感器。進(jìn)一步，所述智能機(jī)器手內(nèi)還設(shè)有一條供金屬網(wǎng)籃通過(guò)或者充當(dāng)外部負(fù)壓作用的通道或者對(duì)細(xì)小結(jié)石進(jìn)行吸取的通道，所述通道直徑小于等于2. 0mm。進(jìn)一步，所述自動(dòng)供液系統(tǒng)包括依次連接的底座、自動(dòng)伸縮的支撐支架及置于支撐支架頂部位置的儲(chǔ)液罐，所述儲(chǔ)液罐內(nèi)設(shè)有壓力系統(tǒng)，所述儲(chǔ)液罐上還連接有與電子膽囊鏡的進(jìn)水通道連通的供液管道。進(jìn)一步，所述硬質(zhì)工作端部的前端為先端部，所述先端部前部安裝有雙目立體電子光學(xué)系統(tǒng)，或者多CCD陣列電子光學(xué)系統(tǒng)，或者非立體的電子攝像系統(tǒng)，所述先端部的端面和圓周面設(shè)有若干個(gè)測(cè)距器，所述先端部?jī)?nèi)部設(shè)有壓力傳感器或溫度傳感器。進(jìn)一步，所述電子膽囊鏡的直線型機(jī)器手通道的內(nèi)徑大于等于5. 0mm，獨(dú)立的進(jìn)水通道和出水通道的內(nèi)徑大于等于1. 0mm。本實(shí)用新型所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其組成部分包括電子膽囊鏡，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂，可移動(dòng)調(diào)整手術(shù)平臺(tái)，自動(dòng)供液系統(tǒng)，控制臺(tái)，中央處理系統(tǒng)，智能機(jī)器手等。所述的電子膽囊鏡介入人體手術(shù)區(qū)域的、為智能機(jī)器手進(jìn)入手術(shù)區(qū)域提供平臺(tái)和為醫(yī)生提供視覺圖像，其結(jié)構(gòu)包括硬質(zhì)的工作端部、內(nèi)鏡主體和主機(jī)器手通道及其他輔助通道等，其工作端部為硬質(zhì)圓管狀，外徑小于等于15mm，長(zhǎng)度250 300mm。所述的電子膽囊鏡，其硬質(zhì)工作端部的前端為先端部，先端部前部可以設(shè)計(jì)安裝雙目立體電子光學(xué)系統(tǒng)或者多CCD陣列電子光學(xué)系統(tǒng)，或者非立體的電子攝像系統(tǒng)，先端部的端面和圓周面設(shè)計(jì)有若干個(gè)測(cè)距器，用于監(jiān)控先端部在手術(shù)區(qū)域內(nèi)的位置，先端部設(shè)計(jì)有豐富的傳感器，如壓力傳感器，溫度傳感器等，用于監(jiān)控手術(shù)區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線提供給中央處理器處理，以作參考。所述的電子膽囊鏡的主機(jī)器手通道的內(nèi)徑大于等于5. 0mm，其獨(dú)立的進(jìn)水通道和出水通道，內(nèi)徑大于等于1. 0mm。所述的電子膽囊鏡的主體部分通過(guò)連接結(jié)構(gòu)與內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂配合。所述的自動(dòng)供液系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)液罐，壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和管道等。自動(dòng)供液系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線與中央處理系統(tǒng)連接，通過(guò)對(duì)手術(shù)區(qū)的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋， 自動(dòng)控制可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)做上下伸展運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)液流的速度和強(qiáng)度，也能配合壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變儲(chǔ)液罐的壓力來(lái)調(diào)節(jié)也留的速度和強(qiáng)度。所述的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)至少包括兩種第一種是包括基座、帶關(guān)節(jié)的臂部及末端執(zhí)行器，所述的基座內(nèi)部設(shè)計(jì)有大部分提供內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的執(zhí)行元件，包括傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、液壓元件、氣動(dòng)元件、伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等，自身能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)；第二種是包括可卡死在可移動(dòng)調(diào)整手術(shù)平臺(tái)邊緣的卡口部分、帶關(guān)節(jié)的臂部及末端執(zhí)行器，所述的卡口部分可以緊緊鎖死在手術(shù)平臺(tái)邊緣為支撐。上述兩種結(jié)構(gòu)中所述的帶關(guān)節(jié)的臂部的一端連接在基座或者卡口部分上，另外一端成為末端執(zhí)行器，末端執(zhí)行器通過(guò)連接結(jié)構(gòu)與電子膽囊鏡配合，臂部至少包括三個(gè)關(guān)節(jié)，至少7個(gè)自由度，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的進(jìn)給精度小于等于1mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度0 500mm(以可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)平面為參考面)，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的末端執(zhí)行器與電子膽囊鏡配合后，能驅(qū)動(dòng)電子膽囊鏡的先端部達(dá)到上述工作空間內(nèi)的任何一點(diǎn)，通過(guò)電子膽囊鏡先端部端面和周面的測(cè)距器和相應(yīng)傳感器的反饋形成閉環(huán)控制，增加操作的安全系數(shù)，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂設(shè)計(jì)有防抖功能、越程警報(bào)功能和鎖死功能，增加操作的安全系數(shù)。內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的控制方式可以分為鍵盤自動(dòng)控制和聲音控制等形式。鍵盤自動(dòng)控制是指通過(guò)控制手把或者鍵盤的操控，控制內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂進(jìn)行前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等的動(dòng)作；聲音控制形式是指通過(guò)麥克風(fēng)接收操控者的聲音指令，達(dá)到制內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂進(jìn)行前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等的動(dòng)作。所述的可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)臺(tái)，其高低可以通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)調(diào)整，其平面能作不同角度的傾斜，配合電子膽囊鏡進(jìn)行手術(shù)，進(jìn)一步地，手術(shù)臺(tái)能通過(guò)固定結(jié)構(gòu)固定夾持式內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂。所述的智能機(jī)器手是通過(guò)電子膽囊鏡的專用機(jī)器手通道進(jìn)入手術(shù)區(qū)域進(jìn)行手術(shù)操作的。所述的智能機(jī)器手的結(jié)構(gòu)包括機(jī)器爪、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳輸結(jié)構(gòu)和外部控制部分等。智能機(jī)器手的至少包括兩個(gè)能對(duì)合動(dòng)作的機(jī)器爪，智能機(jī)器手在機(jī)器爪全部閉合的狀態(tài)下， 其最大外徑應(yīng)該大于等于5. 0mm，并小于等于電子膽囊鏡的機(jī)器手通道的直徑。智能機(jī)器手的特點(diǎn)是多功能，其功能包括(1)至少一個(gè)機(jī)器爪的端部帶有導(dǎo)電和絕緣材料做成的電凝部分，可以作為單極電凝器械或者通過(guò)對(duì)合的兩個(gè)機(jī)器爪作為一個(gè)雙極電凝器械，對(duì)病變進(jìn)行電切除和止血治療；(2)兩個(gè)能對(duì)合的機(jī)器爪能完成手術(shù)鉗的功能，能取活檢組織、摘除病變等；(3)當(dāng)在機(jī)器爪全部閉合的狀態(tài)下，智能手術(shù)處理機(jī)器手可以當(dāng)做碎石棒使用，擊碎大結(jié)石，方便取出；(4)智能手術(shù)處理機(jī)器手的正中或者適當(dāng)位置設(shè)計(jì)有一直徑小于等于2. Omm的通道，通道內(nèi)可舒暢通過(guò)金屬材質(zhì)網(wǎng)籃，可以對(duì)大結(jié)石進(jìn)行套取等動(dòng)作，還能作為充當(dāng)外部負(fù)壓作用的通道，對(duì)細(xì)小結(jié)石進(jìn)行吸取的通道，也能通入微波探頭設(shè)備或者激光探頭設(shè)備，用于微波止血和激光切割等操作；(5)所述的智能手術(shù)處理機(jī)器手的每個(gè)機(jī)器爪都安裝有微型傳感器，目的是了解智能手術(shù)處理機(jī)器手的狀態(tài)，為控制提供數(shù)據(jù)參考，使得機(jī)器手的使用更加安全，所述的智能手術(shù)處理機(jī)器手的動(dòng)作精度至少達(dá)到1. 0mm。所述的智能機(jī)器手的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)作通過(guò)微型氣動(dòng)元件或者微型液壓元件等實(shí)現(xiàn)，元件可以裝置在機(jī)器爪的前端或者通過(guò)微型管道連接在智能機(jī)器手的外部。智能機(jī)器手的各個(gè)機(jī)器爪部分都安裝有豐富的傳感器，包括溫度傳感器，壓力傳感器等，以獲得手術(shù)區(qū)域的詳細(xì)信息。所述的智能機(jī)器手的傳輸結(jié)構(gòu)是一段外徑小于電子膽囊鏡的機(jī)器手通道內(nèi)鏡的傳輸管線，其性質(zhì)可以是軟性或者硬性，管線為智能機(jī)器手的抓取和剪切等動(dòng)作傳輸動(dòng)力， 為機(jī)器爪的電凝治療動(dòng)作提供符合安全的電壓，管線中還包括微型傳感器的傳輸線路等。所述的智能機(jī)器手的外部控制部分與系統(tǒng)的中央處理系統(tǒng)共用。智能機(jī)器手的控制方式可以分為人工控制和自動(dòng)控制等形式。人工控制是指通過(guò)控制手把、鍵盤的操控，控制機(jī)器手進(jìn)行前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)和電凝等的動(dòng)作；自動(dòng)控制形式是指除人工控制外的控制形式。所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的控制臺(tái)，其結(jié)構(gòu)至少包括顯示屏、手部操作組件和若干控制按鈕及鍵盤等。通過(guò)手持手部操作組件和觀看顯示屏上的三維立體圖像，對(duì)智能電子膽囊鏡系統(tǒng)中的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、手術(shù)平臺(tái)和智能機(jī)械手進(jìn)行控制；通過(guò)電子膽囊鏡的光學(xué)系統(tǒng)，顯示屏能輸出5倍以上的高清圖像，醫(yī)生在高清的圖像指導(dǎo)下的操作更加安全。所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的中央處理系統(tǒng)，其內(nèi)核采用具有高速運(yùn)算性能的多核處理器，連接控制臺(tái)、電子膽囊鏡、內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)和智能機(jī)械手于一體，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦。中央處理系統(tǒng)的作用是根據(jù)醫(yī)生對(duì)控制臺(tái)的操作控制分解成指令，控制內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)和智能機(jī)械手相互配合，達(dá)到進(jìn)行手術(shù)的最優(yōu)位置，中央處理系統(tǒng)通過(guò)電子膽囊鏡返回的高清2D或者3D圖像，給提供醫(yī)生手術(shù)處理的最佳圖像依據(jù)；通過(guò)電子膽囊鏡、智能機(jī)械手等裝置的微型傳感器反饋的狀態(tài)信息， 中央處理器內(nèi)的報(bào)警裝置能可以實(shí)時(shí)控制電子膽囊鏡及智能機(jī)械手在膽囊內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，以使得手術(shù)的安全進(jìn)行。所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其手術(shù)入路如下所述術(shù)前，先把電子膽囊鏡安裝在內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的末端執(zhí)行器上，并把進(jìn)水通道和出水通道等連接上相應(yīng)的設(shè)備，調(diào)試完好后作待機(jī)準(zhǔn)備；病人平躺于可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)上，術(shù)處作消毒麻醉后，醫(yī)生把膽囊提取到體外，并在膽囊底部做微小切口，首先抽取膽汁做保存，然后通入智能化電子膽囊鏡手術(shù)系統(tǒng)的電子膽囊鏡的工作端部進(jìn)入膽囊腔內(nèi)并定位，然后醫(yī)生通過(guò)顯示屏的高清圖像顯示，操作手部控制組件和相關(guān)控制按鈕等，可以控制內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)及智能手術(shù)處理機(jī)器手，使得智能手術(shù)處理機(jī)器手在膽囊腔內(nèi)靈巧、精確地運(yùn)行，進(jìn)行結(jié)石的清除、息肉的摘除止血等操作。智能化電子膽囊鏡手術(shù)系統(tǒng)的智能手術(shù)處理機(jī)器手相當(dāng)于醫(yī)生手部的延伸，電子膽囊鏡的光學(xué)系統(tǒng)則相當(dāng)于醫(yī)生眼睛的延伸，通過(guò)精密的操控，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對(duì)膽囊病變進(jìn)行處理，而且由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以極大地提高手術(shù)的安全性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是智能電子膽囊鏡系統(tǒng)通過(guò)攝像系統(tǒng)能清晰觀察到膽囊腔體的真實(shí)情況，以電子膽囊鏡的機(jī)器手通道為平臺(tái)通入智能機(jī)器手進(jìn)入，智能機(jī)器手的微型化、可變形、可變向和同時(shí)具有若干種手術(shù)器械功能(如手術(shù)抓鉗、電切設(shè)備和電凝設(shè)備等)，則決定不需要通入其他器械便能做多種手術(shù)處理，減少手術(shù)的難度和病人的痛苦。

圖1是本實(shí)用新型的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。圖2A是本實(shí)用新型的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。圖2B是本實(shí)用新型的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的第二種形式結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的電子膽囊鏡示意圖。圖4本實(shí)用新型的自動(dòng)供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖5本實(shí)用新型的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的智能機(jī)器手的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及與電子膽囊鏡配合使用圖。圖6本實(shí)用新型的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的可調(diào)整手術(shù)臺(tái)示意圖。圖7本實(shí)用新型的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的手術(shù)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述如圖1所示為本實(shí)用新型的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。其組成部分電子膽囊鏡2，智能機(jī)器手3，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1，可移動(dòng)調(diào)整手術(shù)平臺(tái)4，自動(dòng)供液系統(tǒng)5，控制臺(tái) 8，中央處理系統(tǒng)6和系統(tǒng)附件7等。在本實(shí)用新型中，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂按其結(jié)構(gòu)的不同也分為兩種不同形式如圖2A和圖2B所示為兩種不同形式的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂，圖2A所示的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂11結(jié)構(gòu)包括基座111，各關(guān)節(jié)112和與膽囊鏡2配合的末端執(zhí)行器113，圖2B所示為一種卡死在手術(shù)平臺(tái)的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂12，結(jié)構(gòu)包括帶卡口的基座121、帶關(guān)節(jié)122的臂部 123及末端執(zhí)行器124。所述的基座111內(nèi)部設(shè)計(jì)有大部分提供內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的執(zhí)行元件，包括傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、液壓元件、氣動(dòng)元件、伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等，自身能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)；所述的卡口 121部分可以緊緊鎖死在手術(shù)平臺(tái)4邊緣為支撐；所述的帶關(guān)節(jié)的臂部112或者123的一端連接在基座111或者卡口基座121部分上，另外一端成為末端執(zhí)行器113或者123，末端執(zhí)行器113或者123通過(guò)連接結(jié)構(gòu)與電子膽囊鏡2配合，臂部至少包括三個(gè)關(guān)節(jié)，至少7個(gè)自由度，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1的進(jìn)給精度小于等于1mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度0 500mm(以可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)平面為參考面)，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1的末端執(zhí)行器113或者123與電子膽囊鏡2配合后，能驅(qū)動(dòng)電子膽囊鏡2的先端部達(dá)到上述工作空間內(nèi)的任何一點(diǎn)，通過(guò)電子膽囊鏡2先端部端面和周面的測(cè)距器和相應(yīng)傳感器的反饋形成閉環(huán)控制，增加操作的安全系數(shù)，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1設(shè)計(jì)有防抖功能、 越程警報(bào)功能和鎖死功能，增加操作的安全系數(shù)。[0060]內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1的控制方式可以分為鍵盤自動(dòng)控制和聲音控制等形式。鍵盤自動(dòng)控制是指通過(guò)控制手把或者鍵盤的操控，控制內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1進(jìn)行前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等的動(dòng)作；聲音控制形式是指通過(guò)麥克風(fēng)接收操控者的聲音指令，達(dá)到制內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂 1進(jìn)行前進(jìn)、后退和旋轉(zhuǎn)等的動(dòng)作。如圖3所示為電子膽囊鏡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。電子膽囊鏡2結(jié)構(gòu)包括工作端部21、內(nèi)鏡主體22，與內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1配合的連接器M和主機(jī)器手通道及其他輔助通道23等。電子膽囊鏡2的工作端部21為硬質(zhì)圓管狀，外徑小于等于15mm，長(zhǎng)度250-300mm。如圖4所示為自動(dòng)供液系統(tǒng)5的結(jié)構(gòu)示意圖。所述的自動(dòng)供液系統(tǒng)5，其結(jié)構(gòu)包括基座51，可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)52，儲(chǔ)液罐M，壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)53和管道55等。自動(dòng)供液系統(tǒng) 5通過(guò)數(shù)據(jù)線與中央處理系統(tǒng)連接，通過(guò)對(duì)手術(shù)區(qū)的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，自動(dòng)控制可伸縮的支撐結(jié)構(gòu)52做上下伸展運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)液流的速度和強(qiáng)度，也能配合壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)53，通過(guò)改變儲(chǔ)液罐M的壓力來(lái)調(diào)節(jié)液流的速度和強(qiáng)度。如圖5所示為智能機(jī)器手3的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及與電子膽囊鏡配合使用圖。所述的智能機(jī)器手3是通過(guò)電子膽囊鏡2的專用機(jī)器手通道23進(jìn)入手術(shù)區(qū)域進(jìn)行手術(shù)操作的。所述的智能機(jī)器手3的結(jié)構(gòu)包括機(jī)器爪33、34、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳輸結(jié)構(gòu)31和外部控制部分38等。 智能機(jī)器手3的至少包括兩個(gè)能對(duì)合動(dòng)作的機(jī)器爪33、34，智能機(jī)器手3在機(jī)器爪33、34全部閉合的狀態(tài)下，其最大外徑應(yīng)該大于等于5. 0mm，并小于等于電子膽囊鏡2的機(jī)器手通道的直徑。智能機(jī)器手3的特點(diǎn)是多功能，其功能包括(1)至少一個(gè)機(jī)器爪33、34的端部帶有導(dǎo)電和絕緣材料做成的電凝部分，可以作為單極電凝器械或者通過(guò)對(duì)合的兩個(gè)機(jī)器爪作為一個(gè)雙極電凝器械，對(duì)病變進(jìn)行電切除和止血治療；(2)兩個(gè)能對(duì)合的機(jī)器爪33、34能完成手術(shù)鉗的功能，能取活檢組織、摘除病變等；(3)所述的智能機(jī)器手3的適當(dāng)位置設(shè)置有用于切除腔體內(nèi)病變組織的電切設(shè)備 35，電切設(shè)備35不使用時(shí)與智能機(jī)器手3組合成一體，使用時(shí)伸出，做切割病變組織的作用；(4)智能機(jī)器手3的正中或者適當(dāng)位置設(shè)計(jì)有一直徑小于等于2. Omm的通道能作為充當(dāng)外部負(fù)壓作用的通道，能通入金屬材質(zhì)的網(wǎng)籃32，套取膽囊腔內(nèi)的結(jié)石，也能通入微波探頭設(shè)備或者激光探頭設(shè)備36，用于微波止血和激光切割等操作；(5)所述的智能機(jī)器手3的每個(gè)機(jī)器爪33、34都安裝有微型傳感器，目的是了解智能機(jī)器手3的狀態(tài)，為控制提供數(shù)據(jù)參考，使得智能機(jī)器手3的使用更加安全，所述的智能機(jī)器手3的動(dòng)作精度至少達(dá)到1. 0mm。所述的智能機(jī)器手3的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)作通過(guò)微型氣動(dòng)元件或者微型液壓元件等實(shí)現(xiàn)，元件可以裝置在前端或者通過(guò)微型管道連接在智能機(jī)器手3的外部。智能機(jī)器手3 的各個(gè)機(jī)器爪33、34部分都安裝有豐富的傳感器，包括溫度傳感器，壓力傳感器等，以獲得手術(shù)區(qū)域的詳細(xì)信息。所述的智能機(jī)器手3的傳輸結(jié)構(gòu)是一段外徑小于電子膽囊鏡2的機(jī)器手通道內(nèi)鏡的傳輸管線，其性質(zhì)可以是軟性或者硬性，管線為智能機(jī)器手3的抓取和剪切等動(dòng)作傳輸動(dòng)力，為機(jī)器爪的電凝治療動(dòng)作提供符合安全的電壓，管線中還包括微型傳感器的傳輸線路等。所述的智能機(jī)器手3的外部控制部分37與系統(tǒng)的中央處理系統(tǒng)6共用。智能機(jī)器手3的控制方式可以分為人工控制和自動(dòng)控制等形式。人工控制是指通過(guò)控制手把、鍵盤的操控，控制機(jī)器手3進(jìn)行前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)和電凝等的動(dòng)作；自動(dòng)控制形式是指除人工控制外的控制形式。如圖6為可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)臺(tái)4，其高低可以通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)42調(diào)整，其平面能作不同角度的傾斜，配合電子膽囊鏡2進(jìn)行手術(shù)，進(jìn)一步地，手術(shù)臺(tái)4能通過(guò)固定結(jié)構(gòu)43固定夾持式內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂12。如圖7是本實(shí)用新型的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的手術(shù)示意圖。其手術(shù)入路如下所述術(shù)前，先把電子膽囊鏡2安裝在內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1的末端執(zhí)行器113或者IM上，并把進(jìn)水通道和出水通道等連接自動(dòng)供液系統(tǒng)5，調(diào)試完好后作待機(jī)準(zhǔn)備；病人平躺于可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)4上，術(shù)處作消毒麻醉后，醫(yī)生把膽囊9提取到體外，并在膽囊底部做微小切口，首先抽取膽汁做保存，然后通入智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的電子膽囊鏡2的工作端部進(jìn)入膽囊腔9內(nèi)并定位，然后醫(yī)生通過(guò)顯示屏的高清圖像顯示，操作手部控制組件和相關(guān)控制按鈕等，可以控制內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂2、可移動(dòng)調(diào)整的手術(shù)平臺(tái)4及智能機(jī)器手3，使得智能機(jī)器手3在膽囊腔9內(nèi)靈巧、精確地運(yùn)行，進(jìn)行結(jié)石的清除、息肉的摘除止血等操作。智能電子膽囊鏡系統(tǒng)的智能機(jī)器手3相當(dāng)于醫(yī)生手部的延伸，電子膽囊鏡2的光學(xué)系統(tǒng)則相當(dāng)于醫(yī)生眼睛的延伸，通過(guò)精密的操控，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對(duì)膽囊病變進(jìn)行處理， 而且由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以極大地提高手術(shù)的安全性。本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本實(shí)用新型的各種改動(dòng)或變形不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
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權(quán)利要求1.一種智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，包括電子膽囊鏡，其特征在于還包括用于固定住電子膽囊鏡的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)、自動(dòng)供液系統(tǒng)、智能機(jī)器手、控制臺(tái)及中央處理系統(tǒng)；所述電子膽囊鏡包括內(nèi)鏡主體、硬質(zhì)工作端部、置于內(nèi)鏡主體上相互獨(dú)立的進(jìn)水通道和出水通道，所述內(nèi)鏡主體的末端還設(shè)有一條貫穿硬質(zhì)工作端部的直線型機(jī)器手通道，所述智能機(jī)器手置于直線型機(jī)器手通道內(nèi)并能從硬質(zhì)工作端部的前端伸出，所述內(nèi)鏡主體上連接有用于固定住電子膽囊鏡的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂；所述電子膽囊鏡、內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)、自動(dòng)供液系統(tǒng)、智能機(jī)器手、 控制臺(tái)均與中央處理系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂包括基座或卡緊在移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)邊緣的卡口部分、帶關(guān)節(jié)的臂部及與內(nèi)鏡主體連接的末端執(zhí)行器，所述基座或卡口部分依次連接帶關(guān)節(jié)的臂部和末端執(zhí)行器，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)其自由旋轉(zhuǎn)或升降運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的帶關(guān)節(jié)的臂部至少包括三個(gè)關(guān)節(jié)件，且至少具有七個(gè)自由度，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的進(jìn)給精度小于等于1mm，其工作半徑至少500mm，工作的垂直高度0 500mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征在于所述智能機(jī)器手包括至少兩個(gè)能相互對(duì)合動(dòng)作機(jī)器爪、驅(qū)動(dòng)機(jī)器爪動(dòng)作的執(zhí)行結(jié)構(gòu)、用于傳遞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳輸結(jié)構(gòu)以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的外部控制部分，所述智能機(jī)器手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為微型驅(qū)動(dòng)元件，所述傳輸結(jié)構(gòu)為一段外徑小于電子膽囊鏡的機(jī)器手通道內(nèi)鏡的傳輸管線，所述傳輸管線中還包括微型傳感器的傳輸線路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征在于所述智能機(jī)器手的能相互對(duì)合的機(jī)器爪在機(jī)器爪全部閉合的狀態(tài)下，其最大外徑應(yīng)該大于等于5. 0mm，并小于等于電子膽囊鏡的機(jī)器手通道的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征在于所述智能機(jī)器手的至少一個(gè)機(jī)器爪的端部設(shè)有導(dǎo)電和絕緣材料做成的對(duì)病變進(jìn)行電切除和止血治療的電凝部分， 所述智能機(jī)器手上還設(shè)有電切設(shè)備；所述智能機(jī)器手的各機(jī)器爪上均設(shè)有一微型傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征在于所述智能機(jī)器手內(nèi)還設(shè)有一條供金屬網(wǎng)籃通過(guò)或者充當(dāng)外部負(fù)壓作用的通道或者對(duì)細(xì)小結(jié)石進(jìn)行吸取的通道，所述通道直徑小于等于2. 0mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征包括所述自動(dòng)供液系統(tǒng)包括依次連接的底座、自動(dòng)伸縮的支撐支架及置于支撐支架頂部位置的儲(chǔ)液罐，所述儲(chǔ)液罐內(nèi)設(shè)有壓力系統(tǒng)，所述儲(chǔ)液罐上還連接有與電子膽囊鏡的進(jìn)水通道連通的供液管道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征包括所述硬質(zhì)工作端部的前端為先端部，所述先端部前部安裝有雙目立體電子光學(xué)系統(tǒng)，或者多CCD陣列電子光學(xué)系統(tǒng)，或者非立體的電子攝像系統(tǒng)，所述先端部的端面和圓周面設(shè)有若干個(gè)測(cè)距器，所述先端部?jī)?nèi)部設(shè)有壓力傳感器或溫度傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其特征包括所述電子膽囊鏡的直線型機(jī)器手通道的內(nèi)徑大于等于5. 0mm，獨(dú)立的進(jìn)水通道和出水通道的內(nèi)徑大于等于1. Omm0
專利摘要本實(shí)用新型屬于醫(yī)用器械領(lǐng)域，具體涉及智能電子膽囊鏡系統(tǒng)，其包括電子膽囊鏡，用于固定住電子膽囊鏡的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)、自動(dòng)供液系統(tǒng)、智能機(jī)器手、控制臺(tái)及中央處理系統(tǒng)；所述電子膽囊鏡包括內(nèi)鏡主體，該內(nèi)鏡主體的末端還設(shè)有一條貫穿硬質(zhì)工作端部的直線型機(jī)器手通道，所述智能機(jī)器手置于直線型機(jī)器手通道內(nèi)并能從硬質(zhì)工作端部的前端伸出，所述內(nèi)鏡主體上連接有用于固定住電子膽囊鏡的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂。該智能電子膽囊鏡通過(guò)智能機(jī)器手和計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，在醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)下進(jìn)行手術(shù)治療，減少手術(shù)的難度和病人的痛苦，達(dá)到精密地進(jìn)行手術(shù)治療的目的，進(jìn)一步提高手術(shù)準(zhǔn)確率。
文檔編號(hào)A61B19/00GK202191265SQ20112018190
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者喬鐵, 黃萬(wàn)潮 申請(qǐng)人:廣州寶膽醫(yī)療器械科技有限公司