一种微波消融机器人的制作方法

1.本实用新型涉及医疗技术领域，尤其是涉及一种微波消融机器人。


背景技术：

2.机器人在自动化仪器和设备中应用广泛，无论是在传统的工业制造、货物搬运等领域还是新兴的医疗设备等方面都有出色的表现。随着科技的发展，用于手术室的机器人功能日趋完善，通过在多种模块组合可实现自动化手术流程，效率高，降低失误率，能够广泛运用在各种手术中，例如微波肿瘤切除手术。
3.微波是一种高频电磁波，作用于肿瘤组织时由于肿瘤组织自身吸收大量的微波能，使得被作用的肿瘤组织内部迅速产生大量的热量，肿瘤因高热而瞬间热凝固坏死。
4.传统的微波肿瘤切除手术是实体肿瘤局部治疗的有效方法之一，医生在ct引导下局部麻醉或静脉麻醉条件下将微波消融针经皮穿刺进入肿瘤组织，通过微波针产生高热的原理使肿瘤组织坏死，失去活性，从而达到治疗的目的。
5.传统的微波肿瘤切除手术需要靠医生根据ct临场判断肿瘤的位置并由医生亲手下刀切除肿瘤，这种情况下对医生的依赖性太高而且给主刀医生带来的压力也是很大的，并且手的稳定性较差，容易出现问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种微波消融机器人，该微波消融机器人将记录硬件、控制硬件、机械臂和微波针相结合，有效的解决了手术中手的稳定性欠佳、或由于紧张出现的手抖、或可能会出现的医生判断失误，大大减小了意外发生的概率；
7.本实用新型提供一种微波消融机器人，包括控制系统、移动系统和微波消融系统，所述微波消融系统包括微波针和微波能量调节硬件，所述移动系统包括机械臂和支撑底座；所述控制系统包括记录硬件和控制硬件；所述支撑底座顶部设有所述机械臂，所述机械臂的端部固定设有卡盘，所述微波针滑动安装在所述卡盘上，所述支撑底座内部开有空腔，所述支撑底座的一侧设有腔门，所述空腔内设有所述记录硬件、所述控制硬件和所述微波能量调节硬件，所述控制硬件与所述记录硬件和所述微波能量调节硬件电性连接，所述微波能量调节硬件与所述微波针电性连接。
8.进一步地，所述机械臂包括多级手臂和多个连接件，所述手臂之间设有所述连接件，所述连接件包括旋转关节和翻转关节。
9.进一步地，所述手臂的数量为六条，所述手臂包括一级手臂、二级手臂、三级手臂、四级手臂、五级手臂和六级手臂，所述一级手臂与所述二级手臂、所述三级手臂与四级手臂和所述五级手臂与所述六级手臂之间通过所述翻转关节相连，所述二级手臂与所述三级手臂、所述四级手臂与所述五级手臂和所述六级手臂于所述卡盘之间通过所述旋转关节相连。
10.进一步地，所述机械臂还包括连接座，所述连接座与所述支撑底座固定连接。
11.进一步地，所述连接座与所述一级手臂通过所述旋转关节相连。
12.进一步地，所述机械臂还包括力传感器，所述力传感器的数量为七个，所述力传感器分别与所述翻转关节和所述旋转关节固定连接。
13.进一步地，所述控制系统还包括急停开关，所述急停开关位于所述支撑底座上，所述急停开关与所述控制硬件电性连接。
14.进一步地，所述控制系统还包括阻抗控制使能按键，所述阻抗控制使能按键位于所述卡盘上，所述阻抗控制使能按键和所述控制硬件电性连接。
15.进一步地，所述控制系统还包括信号输入接口和信号输出接口，所述信号输入接口位于所述支撑底座外壁并与所述控制硬件电性连接，所述信号输出接口位于所述支撑底座外壁并与所述记录硬件电性连接。
16.进一步地，所述控制硬件与所述移动系统电性连接，所述记录硬件与所述移动系统电性连接。
17.本实用新型的技术方案通过使用机械臂代替人手由于机械臂的稳定性大过人手，所以解决了由于颤抖所发生的意外情况，通过使用控制硬件分析ct结果并传换成三维建模输出至外接屏幕上代替医生凭借感觉判断使得手术过程更加直观避免了意外的发生。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型的斜侧视图；
20.图2为本实用新型的主视图；
21.图3为本实用新型机械臂的结构视图；
22.图4为本实用新型卡盘的结构视图；
23.图5为本实用新型外接屏幕之后的斜侧视图
24.附图标记说明：
[0025]1‑
腔门、2
‑
支撑底座、3
‑
机械臂、301
‑
连接座、302
‑
第一旋转关节、303
‑
一级手臂、304
‑
第一翻转关节、305
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二级手臂、306
‑
第二旋转关节、307
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三级手臂、308
‑
第二翻转关节、309
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四级手臂、310
‑
第三旋转关节、311
‑
五级手臂、312
‑
第三翻转关节、313
‑
六级手臂、314
‑
第四旋转关节、4
‑
卡盘、5
‑
微波针、6
‑
信号输入接口、7
‑
信号输出接口、8
‑
急停开关、9
‑
阻抗控制使能按键、10
‑
屏幕；
具体实施方式
[0026]
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0027]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽
度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0028]
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0029]
如图1、图2、图3、图4和图5所示：
[0030]
本实用新型提供一种微波消融机器人，包括控制系统、移动系统和微波消融系统，微波消融系统包括微波针5和微波能量调节硬件，移动系统包括机械臂3和支撑底座2；控制系统包括记录硬件和控制硬件；支撑底座2内部开有空腔，支撑底座2的一侧设有腔门2，空腔内设有记录硬件、控制硬件和微波能量调节硬件。
[0031]
控制硬件和微波能量调节硬件均为芯片结构，控制硬件接受患者的ct将其转换成三维建模输出到记录硬件中，同时根据三维建模计算出机器人的微波针5最佳下针位置、机械臂3运动路线和切除肿瘤所需要的微波针5的功率，微波能量调节硬件控制微波针5的发热功率，零件内部写有相应算法，无需人工计算只需输入信号便可计算出结果，记录硬件相当于机器人的黑匣子，可以记录手术过程中机器人的实际运动路线、医生手动控制移动的路线、微波针5下针的位置以及微波针5的发热功率。
[0032]
机械臂3包括连接座301、多级手臂和多个连接件，连接件又分为旋转关节和翻转关节，连接座301与支撑底座2固定连接，连接座301顶部设有第一旋转关节302。
[0033]
一级手臂303通过第一旋转关节302和连接座301相连，一级手臂304一端设有第一翻转关节304，二级手臂305通过第一翻转关节304和一级手臂303相连。二级手臂305一端设有第二旋转关节306，二级手臂305通过第二旋转关节306和三级手臂307相连，三级手臂307一端设有第二翻转关节308，三级手臂307通过第二翻转关节308和四级手臂309相连，四级手臂309一端设有第三旋转关节310，四级手臂309通过第三旋转关节310和五级手臂311相连，五级手臂311一端设有第三翻转关节312，五级手臂311通过第三翻转关节312和六级手臂313相连，六级手臂313一端设有第四旋转关节314，六级手臂313通过第四转转关节314和卡盘4相连，微波针5滑动安装在卡盘4上。
[0034]
关节通过电机驱动减速机旋转来实现，旋转减速机本体与上一级手臂连接，旋转减速机输出端则与下一级手臂连接，该减速机关节还配有抗阻尼单元，抗阻尼单元和控制硬件电性连接，方便医生手动调节机械臂3的位置。
[0035]
机械臂3还包括力传感器，力传感器的数量为七个，力传感器分别与第一翻转关节304、第二翻转关节308、第三翻转关节312、第一旋转关节302、第二旋转关节306、第三旋转关节310和第四旋转关节314相连。力传感器采用微型扭矩力传感器。每个力传感器分别与旋转减速机的输出端相连，这些传感器用来检测机械臂3在运动途中是否受阻，一旦发现异
常比如机械臂3碰到其他设备或者碰到患者身体，力传感器便会发出警报并停止电机9的运动。
[0036]
控制系统还包括用来停止机械臂工作的急停开关8和用来转换成手动操作的阻抗控制使能按键9，急停开关8位于支撑底座2上，阻抗控制使能按键9位于卡盘4上，急停开关8和阻抗控制使能按键9均与力传感器和控制硬件电性连接。如果医生判断机械臂3的位置不适合下针的话，便可以通过急停开关8停止机械臂3的运动，机械臂3的移动停止后，医生便可以按下阻抗控制使能按键9，手动操作移动机械臂3到一个理想位置。
[0037]
控制系统还包括信号输入接口6和信号输出接口7，信号输入接口6位于支撑底座2外壁并与控制硬件电性连接，信号输出接口7位于支撑底座2外壁并与记录硬件电性连接。信号输入主要是指ct的结果，输入接口接受ct的结果将其导入控制硬件，控制硬件经过处理转换成三维建模，同时记录仪将机械臂3的状态反映到三维建模上便可以让医生直观的掌握手术进程。信号输出主要是指转换而成的三维建模和记录仪记录的机械臂3的状态，信号输出接口7可以把信号传递到外接终端，比如屏幕10上，如此以来医生便可以更方便的查看数据。
[0038]
控制硬件与微波能量调节硬件和移动系统电性连接，微波能量调节硬件与微波针5电性连接，记录硬件与控制硬件和移动系统电性连接，以保证整个设备的正常运作。控制硬件分析ct转换成三维建模并计算出使肿瘤组织坏死所需要的能量，将其信号传递给微波能量调节硬件，通过其控制微波针5的输出功率，从而使肿瘤组织失去活性。
[0039]
机器人的整个使用过程为，患者躺在手术台上准备完全，等待手术；医生先将患者的ct通过信号输入接口6导入机器人，机器人经过控制硬件的处理转换成三维模型并通过信号输出接口7传递到外接的屏幕10上，机器人通过控制硬件生成微波针5最佳下针位置、机械臂3运动路线和切除肿瘤所需要的微波针5的功率，医生确认后机器人开始运动；如若机器人的运动过程受到阻碍，那么力传感器便会发出信号停止机器人的运行；如若医生不满意机器人判断的位置，那么医生可以通过急停开关8暂时停止力机械臂3的运作，按下阻抗控制使能按键9，手动控制机器人的位置；位置固定后，医生在机器人的辅助下，手动下针，微波针5开始工作产生高热使肿瘤组织坏死，失去活性。
[0040]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。