一种自适应支撑的软镜驱动装置

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种自适应支撑的软镜驱动装置。

背景技术：

1、输尿管软镜手术是一种通过人体自然腔道（尿道-膀胱-输尿管）进入输尿管和肾脏进行诊断和治疗的微创手术，它主要用于治疗上尿路（肾和输尿管）的疾病，尤其是结石。手术时医生首先将有一定强度的镜鞘经尿道-膀胱-输尿管的自然腔道置入到输尿管与肾的交界处，然后输尿管软镜经镜鞘送入肾盂，通过软镜前端可弯曲270°的镜头探查各肾盏并定位结石，再导入激光光纤将结石击碎。近年来输尿管软镜手术引入了负压取石技术，碎石过程中利用负压装置持续吸出粉末状碎石，但对于稍大的结石碎块，单纯依靠负压吸引无法将其从肾盏经镜鞘吸出，此时需要将软镜镜体整体后退至镜鞘的吸引端出口处，利用负压将碎块吸出体外。在这个过程中，由于镜体大部分已退出镜鞘而悬空于体外，失去了鞘管的支撑，镜体便会出现自然下垂弯曲。此时，如果手术由自动化辅助装置驱动，这种非预期的、由重力引起的镜体形变会使其轴线与镜鞘入口发生偏离，导致镜体无法在电控系统的预设路径下顺利、安全地重新进入镜鞘。因此，术者往往不得不中断自动化进程，转而进行耗时且费力的人工干预，通过手动调整镜体姿态来辅助其回鞘，会需要助手辅助操作，占用额外的手术人力资源。这一操作不仅打断了手术的连续性、延长了手术时间，更凸显了当前自动化输尿管软镜手术辅助装置在处理镜体非预期形变与重力干扰方面的技术短板，是其亟待解决的核心痛点之一。

2、输尿管软镜手术在处理大型或复杂结石时手术时间长，对医生操作要求高，身体负荷大，但目前市面上尚没有成熟的输尿管软镜手术辅助装置。虽然有多家企业与机构开展相关的研究工作，但都缺少对基于负压吸引的输尿管软镜手术的针对性设计。如广州赛宝联睿信息科技有限公司（授权公告号cn103356295b）研发了“软镜手术辅助机械手系统及其控制方法”，该专利通过多个直线模组与一个旋转机构实现了软镜各自由度的运动，但缺少镜鞘的把持机构，且软镜镜体没有支撑，当软镜退至镜鞘出口处时需要人工引导软镜重回镜鞘。天津大学研发了“输尿管软镜手术机器人及其光纤递送装置”（专利申请号：202510717782.9），该装置以多级机械手的形式实现了软镜各自由度的运动控制，并拥有光纤递送机构与镜鞘把持装置，但结构与控制较为复杂，且多级悬臂梁对整个系统的刚度有很高的要求；该专利描述了控制装置的控制逻辑，但未明确控制装置在手术过程中的位置，也未明确控制装置与运动组件间的通信方式；该发明同样未能明确如何解决软镜末端退至镜鞘出口，软镜镜体空悬弯曲难以再次进入镜鞘的问题。

3、所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种自适应支撑的软镜驱动装置。为解决基于负压取石技术的输尿管软镜手术中，软镜反复进出镜鞘要求人工干预的问题，本发明设计了随动支撑结构，在镜鞘与软镜手柄之间增加了两级支撑，支撑之间间距可随软镜手柄的前后运动自动调整，保证在整个手术过程中，软镜空悬长度始终在一个较小的范围内，大幅缩小软镜镜体在自重作用下弯曲形变，镜体可以在电控系统的预设路径下顺利、安全地重新进入镜鞘，无需人工干预。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自适应支撑的软镜驱动装置，包括：

3、软镜安装组件，其用于安装输尿管软镜；

4、镜鞘安装组件，其用于安装镜鞘，所述镜鞘用以供输尿管软镜的软镜镜体插入以配合使软镜镜体被送入目标位置；

5、直线驱动组件，其用于驱动软镜安装组件沿x轴方向进行直线运动，以使得所述软镜镜体能够插入或退出所述镜鞘；

6、以及两个自适应支撑组件，所述自适应支撑组件包括镜体支架，两个自适应支撑组件的镜体支架均随软镜镜体的运动而沿x轴方向进行自适应移动，以使得两个镜体支架始终对所述软镜镜体保持共同支撑。

7、优选的是，该装置还包括用以对软镜安装组件和自适应支撑组件沿x轴方向的运动进行直线导向的导向组件，所述导向组件包括相对布置在镜鞘安装组件两侧的两组，每组均包括：沿x轴方向设置的导轨、配合设置在所述导轨上的第一滑块和至少一个第二滑块；

8、所述镜体支架设置在所述第一滑块上。

9、优选的是，所述直线驱动组件包括设置在第二滑块上的安装架、电机以及与所述电机驱动连接的用以带动所述安装架沿x轴方向进行直线运动的同步带传动机构；

10、所述软镜安装组件设置在所述安装架上。

11、优选的是，所述同步带传动机构包括与电机驱动连接的第一主动轮、与所述第一主动轮通过第一同步带驱动连接的第一从动轮、与所述第一从动轮同轴驱动连接的第二主动轮、与所述第二主动轮沿x轴方向间隔设置的第二从动轮、驱动连接在所述第二主动轮和第二从动轮之间的第二同步带以及用以固定连接所述第二同步带和安装架的同步带压块。

12、优选的是，所述自适应支撑组件还包括设置在远离所述电机一端的钢丝绳拉伸器、与钢丝绳拉伸器连接的第一钢丝绳、设置在所述第一滑块上的绳拉块以及连接在绳拉块和安装架之间的第二钢丝绳；

13、所述第一钢丝绳能够收入和伸出所述钢丝绳拉伸器而使钢丝绳的伸出长度可变，所述第一钢丝绳伸出所述钢丝绳拉伸器部分的末端与所述绳拉块连接，所述第二钢丝绳为定长钢丝绳。

14、优选的是，所述镜体支架具有三维空间弯折的构型，两个自适应支撑组件的两个镜体支架相对布置在镜鞘的两侧。

15、优选的是，所述镜体支架包括用以与第一滑块连接的连接座、由所述连接座朝向y轴方向和z轴方向延伸的第一l型弯折部、与所述第一l型弯折部末端连接且与x轴方向平行的直线部、由直线部末端向y轴方向和z轴方向延伸的第二l型弯折部以及设置在所述第二l型弯折部末端的伞状镜体支撑架；

16、所述伞状镜体支撑架中间形成有供所述软镜镜体穿过的锥形导向口，沿软镜镜体的前进方向，所述锥形导向口的内径逐渐缩小；

17、两个镜体支架的第一l型弯折部、第二l型弯折部均朝向上方和两个镜体支架中间方向延伸，最终使得两个镜体支架上的两个伞状镜体支撑架与镜鞘共轴线，且该轴线与x轴平行。

18、优选的是，该装置还包括机架，所述机架内部具有安装腔体，所述安装腔体的左右两侧均设置有安装面板，所述安装腔体的前后两侧分别设置有前面板和后面板；

19、两组导向组件中的2个导轨分别设置在左右两侧的两个安装面板上，每个导轨的前后两端均分别设置有与机架连接的前向限位块和后向限位块；

20、所述软镜安装组件设置在所述前面板的前端。

21、优选的是，所述电机、同步带传动机构以及钢丝绳拉伸器均设置在所述安装腔体内；

22、所述前面板上还设置有与所述钢丝绳拉伸器配合的绳过轮，钢丝绳拉伸器中伸出的第一钢丝绳绕过所述绳过轮后与所述第一滑块上的绳拉块连接；

23、所述安装腔体位于第一钢丝绳和第二钢丝绳外层设置有与x轴平行的钢丝绳挡板。

24、优选的是，所述安装腔体的上部设置有上壳体，所述上壳体和机架之间的两侧沿x轴方向设置有长槽，所述镜体支架的连接座向外伸出所述长槽，从而使得所述上壳体不会限制所述镜体支架沿x轴方向的直线运动。

25、本发明的有益效果是：

26、本发明提供了一种自适应支撑的软镜驱动装置，其通过设置一对距离自适应调整的软镜支撑结构对软镜镜体始终保持有效支撑，尤其是在软镜镜体处于镜鞘外部的部分具有较大长度时，两个伞状镜体支撑架能够自适应运动到不同的位置对软镜镜体实施支撑，使软镜镜体空悬长度始终在一个较小的范围内，从可以大幅缩小软镜镜体在自重作用下弯曲形变，可以解决基于负压取石技术的输尿管软镜手术中，软镜反复进出镜鞘要求人工干预的问题。