專利名稱：智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用器械領(lǐng)域，具體涉及一種智能電子膀胱鏡系統(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，目前已有超過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)?？刂婆_(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)器手與膀胱鏡有機(jī)結(jié)合后進(jìn)行膀胱疾病診斷和治療的技術(shù)，因此，將機(jī)器手集成到膀胱鏡以達(dá)到精密進(jìn)行手術(shù)治療的技術(shù)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供的一種智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，該智能電子膀胱鏡通過智能機(jī)器手和計(jì)算機(jī)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)行膀胱病手術(shù)，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。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，包括電子膀胱鏡、內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、移動(dòng)式調(diào)整型手術(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)等。所述的電子膀胱鏡是指介入人體手術(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)生提供視覺圖像的器械。所述的電子膀胱鏡包括內(nèi)鏡主體、硬質(zhì)工作端部與硬質(zhì)工作端部配合的可裝拆的端部保護(hù)器，置于內(nèi)鏡主體末端并貫穿硬質(zhì)工作端部的機(jī)器手通道，以及進(jìn)水通道、出水通道等其他輔助通道。所述的電子膀胱鏡，其可裝拆的端部保護(hù)器的先端部設(shè)計(jì)成保護(hù)人體組織的鈍狀，目的是減少對(duì)人體的傷害和使得電子膀胱鏡順利進(jìn)入膀胱內(nèi)，端部保護(hù)器的最大外徑小于等于10mm，長(zhǎng)度180 220mm。所述的電子膀胱鏡，硬質(zhì)工作端部為硬質(zhì)圓管狀。硬質(zhì)工作端部穿過端部保護(hù)器， 所述硬質(zhì)工作端部前端的先端部伸出端部保護(hù)器若干距離，且先端部前部可以設(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)，或者非立體的光學(xué)系統(tǒng)。所述的電子膀胱鏡，其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)通過數(shù)據(jù)線提供給中央處理器處理，以作參考。所述的電子膀胱鏡，其機(jī)器手通道的內(nèi)徑大于等于5. 0mm，相互獨(dú)立的進(jìn)水通道和出水通道大于等于1. 0mm，進(jìn)水通道和出水通道連接在自動(dòng)供液系統(tǒng)上。所述的電子膀胱鏡，其內(nèi)鏡主體設(shè)計(jì)有連接結(jié)構(gòu)，作用是與內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂緊密配合，內(nèi)鏡主體外延一體化數(shù)據(jù)線、外接供水和負(fù)壓的通道，數(shù)據(jù)線至少集成有內(nèi)鏡工作端部的電子光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出通道，為手術(shù)提供光源的光源線通道，工作端部各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)傳輸通道等；供水和負(fù)壓通道外接相關(guān)設(shè)備。所述的自動(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)液罐上還連接有給電子膀胱鏡供液的供液管道。儲(chǔ)液罐自動(dòng)供液系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線與中央處理系統(tǒng)連接，通過對(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)，通過改變裝儲(chǔ)液罐體的壓力來調(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；第二種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。所述末端執(zhí)行器與內(nèi)鏡主體所設(shè)的連接結(jié)構(gòu)緊密配合，從而使得內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂將電子膀胱鏡緊密連接。對(duì)于第一種結(jié)構(gòu)其基座內(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)能的驅(qū)動(dòng)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)；對(duì)于第二種結(jié)構(gòu)所述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，膀胱末端執(zhí)行器通過連接結(jié)構(gòu)與電子膀胱鏡配合，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(以移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)平臺(tái)平面為參考面)，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的末端執(zhí)行器與電子膀胱鏡組件配合后，能驅(qū)動(dòng)電子膀胱鏡組件的先端部達(dá)到上述工作空間內(nèi)的任何一點(diǎn)，通過電子膀胱鏡組件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。所述移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)臺(tái)，其高低可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，其平面能作不同角度的傾斜，配合電子膀胱鏡組件進(jìn)行手術(shù)，進(jìn)一步地，移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)臺(tái)能通過固定結(jié)構(gòu)固定夾持式內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂。所述智能機(jī)器手是通過電子膀胱鏡的機(jī)器手通道進(jìn)入手術(shù)區(qū)域，并能通過機(jī)械手的變形、變向和抓取等動(dòng)作對(duì)病區(qū)病變進(jìn)行處理的集成微型手術(shù)器械功能的部件，其結(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。所述的智能機(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膀胱鏡的機(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。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，小于等于電子膀胱鏡的機(jī)器手通道內(nèi)徑。智能機(jī)器手的特點(diǎn)是多功能，其功能包括智能機(jī)器手的每個(gè)機(jī)器爪至少包括兩個(gè)關(guān)節(jié)，可以使得只是在手術(shù)處理過程中，機(jī)器手能實(shí)現(xiàn)對(duì)合、抓取、分離和旋轉(zhuǎn)等不同的動(dòng)作；智能機(jī)器手的兩個(gè)機(jī)器爪分別接通電源的正負(fù)極，在機(jī)器爪全部閉合的狀態(tài)下，智能機(jī)器手成為一個(gè)單極的電凝棒，能實(shí)現(xiàn)單極電凝棒的功能，當(dāng)至少兩個(gè)機(jī)器爪分開時(shí)，則變成雙極電凝鉗，能實(shí)現(xiàn)雙極電凝止血的功能；當(dāng)然，兩個(gè)能對(duì)合的機(jī)器爪能完成手術(shù)鉗的功能，能抓取結(jié)石、息肉或者抓碎大結(jié)石；而且，當(dāng)在機(jī)器爪全部閉合的狀態(tài)下，智能機(jī)器手可以當(dāng)做碎石棒使用，擊碎大結(jié)石，方便取出；此外，智能機(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，該通道內(nèi)可舒暢通過金屬材質(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。所述智能機(jī)器手的適當(dāng)位置設(shè)置有用于切除膀胱組織的電切設(shè)備，電切設(shè)備不使用時(shí)與智能機(jī)器手組合成一體，使用時(shí)伸出，做電切膀胱組織的作用。所述的智能機(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，所述的智能機(jī)器手的動(dòng)作精度至少達(dá)到1. 0mm。所述智能機(jī)器手的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)作通過微型氣動(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微型管道連接在機(jī)器爪的外部。所述智能機(jī)器手的傳輸結(jié)構(gòu)是一段外徑小于電子膀胱鏡的機(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，傳輸管線中還包括微型傳感器的傳輸線路寸。所述智能機(jī)器手外部控制部分與中央處理系統(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。所述智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的控制臺(tái)，其目的是提供醫(yī)生控制整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)平臺(tái)，包括顯示屏、手部操作組件和若干控制按鈕及鍵盤。醫(yī)生通過手持手部操作組件和觀看顯示屏上的三維立體圖像，對(duì)智能電子膀胱鏡系統(tǒng)中的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、手術(shù)平臺(tái)和智能手術(shù)處理機(jī)械手進(jìn)行控制，控制方式可以搭配聲音控制；通過電子膀胱鏡的光學(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。所述智能電子膀胱鏡系統(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)、電子膀胱鏡、內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂、移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)平臺(tái)和智能機(jī)器手于一體，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、移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)平臺(tái)和智能機(jī)器手相互配合，達(dá)到進(jìn)行手術(shù)的最優(yōu)位置，中央處理系統(tǒng)通過電子膀胱鏡返回的高清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)；通過電子膀胱鏡、智能手術(shù)處理機(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)控制電子膀胱鏡及智能機(jī)器手在膀胱腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，以使得手術(shù)的安全進(jìn)行。所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的手術(shù)應(yīng)用方法如下術(shù)前，病人首先作消毒清洗，并取用適當(dāng)體位平躺在手術(shù)臺(tái)上，醫(yī)生輔助下首先使用端部保護(hù)器定位好并人工通過病人尿道進(jìn)入膀胱腔，進(jìn)入若干距離后，將電子膀胱鏡安裝在內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂的末端執(zhí)行器上，并將進(jìn)水通道和出水通道等連接上自動(dòng)供液系統(tǒng)， 通過自動(dòng)供液系統(tǒng)來調(diào)節(jié)膀胱腔內(nèi)的液體體積和壓力等，以保證手術(shù)的順利進(jìn)行，電子膀胱鏡慢慢通過端部保護(hù)器并配合精密后，則醫(yī)生可以通過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、移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)平臺(tái)及智能機(jī)器手，使得智能機(jī)器手在膀胱內(nèi)靈巧、精確地運(yùn)行，進(jìn)行患處的診治、息肉的摘除止血、結(jié)石的擊碎或者套取、腫瘤摘除取活檢、組織的電切等操作。智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的智能機(jī)器手相當(dāng)于醫(yī)生手部的延伸，電子膀胱鏡的光學(xué)系統(tǒng)則相當(dāng)于醫(yī)生眼睛的延伸，通過精密的操控，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對(duì)泌尿科病變進(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，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，只需要從自然腔道中通入系統(tǒng)中的電子膀胱鏡的硬質(zhì)工作端部，則可以通入智能機(jī)器手進(jìn)入膀胱腔內(nèi)，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、手術(shù)剪和電凝設(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，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。


圖1是本發(fā)明的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。圖2A是本發(fā)明中第一種的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。圖2B是本發(fā)明中第二種內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明中電子膀胱鏡示意圖。圖4本發(fā)明中自動(dòng)供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖5是本發(fā)明所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的智能機(jī)器手的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及與電子膀胱鏡配合使用圖。圖5A是上述圖6中智能機(jī)器手閉合狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6本發(fā)明的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的可調(diào)整手術(shù)臺(tái)示意圖。
圖7是本發(fā)明的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的手術(shù)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述如圖1所示，本發(fā)明所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)包括電子膀胱鏡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。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。第一種結(jié)構(gòu)如圖2A所示，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1包括依次連接的基座11，帶關(guān)節(jié)14的臂部12和與膀胱鏡組件2配合的末端執(zhí)行器13。具體是帶關(guān)節(jié)14的臂部12 —端連接在基座11上，另外一端成為末端執(zhí)行器13，末端執(zhí)行器13通過連接結(jié)構(gòu)與電子膀胱鏡2緊密配合。此外，所述基座11內(nèi)部設(shè)有提供內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1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，使得內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1帶動(dòng)電子膀胱鏡2 —起能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)。第二種結(jié)構(gòu)如圖2B所示，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1包括帶卡口的基座11’、帶關(guān)節(jié) 14’的臂部12’及末端執(zhí)行器13’。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12’一端連接在卡口基座121部分上，另外一端成為末端執(zhí)行器13’，末端執(zhí)行器13’通過連接結(jié)構(gòu)與電子膀胱鏡組件2緊密配合，該種結(jié)構(gòu)的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1’的臂部12’同樣也設(shè)有提供內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1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，使得內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1帶動(dòng)電子膀胱鏡2 一起能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)。由圖2A和圖2B可知，上述兩種結(jié)構(gòu)的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1、1’的臂部12、12’至少包括三個(gè)關(guān)節(jié)，至少7個(gè)自由度，且內(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(以移動(dòng)式調(diào)整手術(shù)平臺(tái)4平面為參考面)，內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1、1’的末端執(zhí)行器13或者3’與電子膀胱鏡2配合后，能驅(qū)動(dòng)電子膀胱鏡2的先端部達(dá)到上述工作空間內(nèi)的任何一點(diǎn)，通過電子膀胱鏡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)。此外，所述內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1、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)。內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1、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，所述，電子膀胱鏡2包括硬質(zhì)工作端部21與硬質(zhì)工作端部21配合的可裝拆的端部保護(hù)器25內(nèi)鏡主體22和機(jī)器手通道及其他輔助通道23、與內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1或1’配合的連接結(jié)構(gòu)M等。所述的端部保護(hù)器25的最大外徑小于等于10mm，長(zhǎng)度 180 220mm。如圖4所示，所述自動(dòng)供液系統(tǒng)5，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和供液管道55等。自動(dòng)供液系統(tǒng)5通過數(shù)據(jù)線與中央處理系統(tǒng)6連接， 通過對(duì)手術(shù)區(qū)的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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，通過改變裝儲(chǔ)液罐體M的壓力來調(diào)節(jié)液流的速度和強(qiáng)度。如圖5所示，所述智能機(jī)器手3，包括至少兩個(gè)能相互對(duì)合動(dòng)作機(jī)器爪33、34、驅(qū)動(dòng)機(jī)器爪33、34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3在機(jī)器爪33、34全部閉合的狀態(tài)下(如圖5A所示)，其最大外徑應(yīng)該大于等于5. 0mm，小于等于電子膀胱鏡2的機(jī)器手通道內(nèi)徑。在本發(fā)明中，所述智能機(jī)器手3的多功能機(jī)器手，其主要功能包括智能機(jī)器手的每個(gè)機(jī)器爪33、34至少包括兩個(gè)關(guān)節(jié)，可以使得智能機(jī)器手3能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)合、抓取、分離和旋轉(zhuǎn)等不同的動(dòng)作；智能機(jī)器手3的兩個(gè)機(jī)器爪33、34分別接通電源的正負(fù)極，在機(jī)器爪33、34全部閉合的狀態(tài)下，智能機(jī)器手3成為一個(gè)單極的電凝棒，能實(shí)現(xiàn)單極電凝棒的功能；而當(dāng)至少兩個(gè)機(jī)器爪33、34分開時(shí)，則變成雙極電凝鉗，能實(shí)現(xiàn)雙極電凝止血的功能； 此外，兩個(gè)能對(duì)合的機(jī)器爪33、34能完成手術(shù)鉗的功能，能抓取結(jié)石、息肉或者抓碎大結(jié)石；并且，當(dāng)在機(jī)器爪33、34全部閉合的狀態(tài)下，智能機(jī)器手可以當(dāng)做碎石棒使用，擊碎大結(jié)石，方便取出；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， 通道內(nèi)可順暢地通過金屬材質(zhì)網(wǎng)籃32，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 36，用于微波止血和激光切割等操作。此外，所述智能機(jī)器手3的適當(dāng)位置設(shè)置有用于切除膀胱組織的電切設(shè)備35，電切設(shè)備35不使用時(shí)與智能機(jī)器手3是組合成一體的，使用時(shí)伸出，做電切膀胱組織的作用。 所述智能機(jī)器手3的每個(gè)機(jī)器爪33、34都安裝有微型傳感器，目的是實(shí)時(shí)了解智能機(jī)器手3 的狀態(tài)，為控制提供數(shù)據(jù)參考，使得機(jī)器手3的使用更加安全，所述的智能機(jī)器手的動(dòng)作精度至少達(dá)到1. 0mm。在本發(fā)明中，所述智能機(jī)器手3的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)作通過微型氣動(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，包括溫度傳感器或壓力傳感器等，以獲得手術(shù)區(qū)域的詳細(xì)信息。在本發(fā)明中，所述智能機(jī)器手3的傳輸結(jié)構(gòu)是一段外徑小于電子膀胱鏡組件的機(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33、34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。在本發(fā)明中，智能機(jī)器手3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所示，所述移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)臺(tái)4，其高低可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)42調(diào)整，其平面能作不同角度的傾斜，配合電子膀胱鏡組件進(jìn)行手術(shù)，進(jìn)一步地，移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)臺(tái)4 能通過固定結(jié)構(gòu)43固定夾持式內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂12。圖7是本發(fā)明所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的手術(shù)圖。術(shù)前，病人首先作消毒清洗， 并取用適當(dāng)體位平躺在移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)臺(tái)4上，醫(yī)生輔助下首先使用端部保護(hù)器沈定位好并人工通過病人尿道81進(jìn)入膀胱腔8內(nèi)，進(jìn)入若干距離后，將電子膀胱鏡2安裝在內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂1的末端執(zhí)行器13或13’上，并將進(jìn)水通道和出水通道等連接上自動(dòng)供液系統(tǒng) 5，通過自動(dòng)供液系統(tǒng)5來調(diào)節(jié)膀胱腔內(nèi)的液體體積和壓力等，以保證手術(shù)的順利進(jìn)行；然后，電子膀胱鏡2慢慢通過端部保護(hù)器沈并配合精密后，則醫(yī)生可以通過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1、移動(dòng)式調(diào)整型手術(shù)平臺(tái)4及智能機(jī)器手3，使得智能機(jī)器手3在膀胱腔8內(nèi)靈巧、精確地運(yùn)行，進(jìn)行患處的診治、息肉的摘除止血、結(jié)石的擊碎或者套取、腫瘤摘除取活檢、組織的電切等操作。智能電子膀胱鏡系統(tǒng)的智能機(jī)器手3相當(dāng)于醫(yī)生手部的延伸，而電子膀胱鏡2的光學(xué)系統(tǒng)則相當(dāng)于醫(yī)生眼睛的延伸，通過精密的操控和眼手配合，可以在放大至少5倍的環(huán)境下對(duì)泌尿科病變進(jìn)行處理，而且由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，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，可以極大地提高手術(shù)的安全性，以及進(jìn)一步提高手術(shù)準(zhǔn)確率。
權(quán)利要求
1.一種智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，包括電子膀胱鏡，其特征在于還包括用于固定住電子膀胱鏡的內(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)；所述電子膀胱鏡包括內(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，所述硬質(zhì)工作端部設(shè)有可拆卸的端部保護(hù)器，所述內(nèi)鏡主體上連接有用于固定住電子膀胱鏡的內(nèi)鏡夾持機(jī)械臂；所述電子膀胱鏡、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所述的智能電子膀胱鏡系統(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所述的智能電子膀胱鏡系統(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所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，其特征包括所述智能機(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膀胱鏡的機(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所述的智能電子膀胱鏡系統(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，并小于等于電子膀胱鏡的機(jī)器手通道的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，其特征包括膀胱所述智能機(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所述的智能電子膀胱鏡系統(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所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，其特征在于所述自動(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)液罐上還連接有余電子膀胱鏡進(jìn)水通道和出水通道連通的供液管道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，其特征在于所述電子膀胱鏡硬質(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所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，其特征在于所述電子膀胱鏡的直線型機(jī)器手通道的內(nèi)徑大于等于5. Omm,獨(dú)立的進(jìn)水通道和出水通道的內(nèi)徑大于等于1. Omm0
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)用器械領(lǐng)域，具體公開了一種智能電子膀胱鏡系統(tǒng)。本發(fā)明所述的智能電子膀胱鏡系統(tǒng)，其組成部分包括內(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)器手和電子膀胱鏡。電子膀胱鏡的內(nèi)部設(shè)計(jì)一條寬大的直線型的機(jī)器手通道，其目的是為智能機(jī)器手進(jìn)入手術(shù)區(qū)域提供平臺(tái)，所述智能機(jī)器手具備豐富的功能，能根據(jù)手術(shù)類型的需要，進(jìn)行精確和有針對(duì)性的處理。該智能電子膀胱鏡通過智能機(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)行膀胱病手術(shù)，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)A61B18/18GK102197989SQ201110145890
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
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