手术器械引导设备及医疗机器人的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种手术器械引导设备及医疗机器人。


背景技术：

2.在脊柱穿刺手术中，需要使用c型臂引导进行穿刺手术。此时，在穿刺针附近的零部件希望对x射线穿透产生遮挡作用越小越好。
3.公开号为cn107647916a的中国专利公开了一种手术机器人的主动臂，包括设于支座上的固定臂、铰接在固定臂一端的中段臂、铰接在中段臂远离固定臂一端的前段臂和铰接在前段臂远离中段臂一端的滑动臂，所述的滑动臂上设有带器械手的手术器械，所述的中段臂位于固定臂的侧部，所述的前段臂位于中段臂的侧部，所述的中段臂与前段臂构成一平行四边形的两相邻边，两者之间具有位于平行四边形顶点处的供器械手穿过的远心点，所述的支座与滑动臂之间设有用于驱动器械手以远心点为圆心摆动的驱动组件，该专利申请通过所述固定臂、所述中段臂、所述前段臂和所述滑动臂的铰接配合实现手术器械的运动，可见该专利申请中的驱动模式较为复杂，传动不灵活，维修成本较高，对x射线穿透有一定程度的遮挡作用，容易使手术过程受到影响。
4.因此，有必要开发一种新型的手术器械引导设备及医疗机器人以解决现有技术中存在的上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种手术器械引导设备及医疗机器人，以简化驱动模式，提高了传动效率和传动的稳定性，能够灵活调整手术器械的姿态，减小手术器械附近零部件对x射线的遮挡作用，从而避免成像受到强烈的遮挡和干扰影响。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种手术器械引导设备，包括顺次活动设置的主动驱动装置、传动装置和从动装置，所述从动装置包括载针部，以固定连接手术器械；所述传动装置包括第一传动环线，主体部以及设置于所述主体部的第一传动部、导向传动部和中空导向部；所述第一传动部连接所述主动驱动装置，以在所述主动驱动装置的驱动下旋转；所述导向传动部和所述中空导向部沿第一方向相对设置，所述第一传动环线套设于所述第一传动部后，经所述导向传动部并与所述导向传动部滑动接触，以带动所述导向传动部旋转；所述第一传动环线经所述导向传动部的导向作用交汇后，沿第一方向贯穿所述中空导向部后活动套设于所述从动装置，从而带动所述从动装置沿第二方向运动，所述第一方向与所述第一传动环线在中空导向部的运动方向一致，所述第二方向与所述第一方向的夹角范围大于0度小于180度；所述第一传动环线位于所述第一传动部和所述导向传动部之间的部分交叉设置。
7.本发明的所述手术器械引导设备的有益效果在于：通过所述传动装置包括第一传动环线，主体部以及设置于所述主体部的第一传动部、导向传动部和中空导向部，所述导向传动部和所述中空导向部沿第一方向相对设置，所述第一传动环线套设于所述第一传动部
后，经所述导向传动部并与所述导向传动部滑动接触，以带动所述导向传动部旋转；所述第一传动环线经所述导向传动部的导向作用交汇后，沿第一方向贯穿所述中空导向部后活动套设于所述从动装置，从而带动所述从动装置沿第二方向运动，使得简化驱动模式，提高了传动效率和传动的稳定性，能够灵活调整手术器械的姿态；由于采用了所述第一传动环线进行传动，减小了手术器械附近零部件对x射线的遮挡作用，从而避免成像受到强烈的遮挡和干扰影响。
8.优选的，所述第一传动部与所述中空导向部沿第一方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离大于所述导向传动部与所述中空导向部沿第一方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离。其有益效果在于：使得第一传动环线顺利套设第一传动部和导向传动部，防止第一传动部和导向传动部位置过于接近而造成的第一传动环线打滑、脱落。
9.优选的，所述第一传动部包括沿所述第一方向顺次设置的第一轮体和第二轮体，所述第一传动环线活动套设于所述第一轮体后，所述第一传动环线的一条传动线经所述第二轮体的顶部滑动接触后延伸至所述导向传动部的底部并实现滑动接触后朝向所述中空导向部延伸，所述第一传动环线的另一条传动线经所述导向传动部的顶部滑动接触后延伸至所述导向传动部的底部并实现滑动接触后朝向所述中空导向部延伸。其有益效果在于：可以提高传动的稳定性。
10.优选的，所述导向传动部包括沿所述第一方向顺次设置的第三轮体、第四轮体和第五轮体；所述第一传动环线的一条传动线经所述第二轮体的顶部滑动接触后延伸至所述第三轮体的底部并滑动接触后，再延伸至所述第五轮体的底部并实现滑动接触朝向所述中空导向部延伸；所述第一传动环线的另一条传动线经所述第四轮体的顶部滑动接触后延伸至所述第五轮体的底部并实现滑动接触朝向所述中空导向部延伸。其有益效果在于：第三轮体、第四轮体和第五轮体的设置可以同时稳固第一传动环线的两条传动线，提高传动的稳定性。
11.优选的，所述第三轮体、所述第四轮体和所述第五轮体的任意一个与所述中空导向部沿第一方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离小于所述第一轮体和所述第二轮体的任意一个与所述中空导向部沿第一方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离。其有益效果在于：使得第一传动环线顺利套设第一轮体和第二轮体，防止第三轮体、第四轮体和第五轮体与第一轮体和第二轮体位置过于接近而造成的第一传动环线打滑、脱落。
12.优选的，所述第三轮体、所述第四轮体和所述第五轮体均与所述中空导向部相对设置。其有益效果在于：第三轮体、第四轮体和第五轮体可以引导第一传动环线贯穿中空导向部的轴线，不会碰触到中空悬臂而使移动位置发生偏移。
13.优选的，所述第一轮体为电机主动带轮，所述第二轮体、所述第三轮体、所述第四轮体和所述第五轮体为导向轮，所述第一轮体、所述第二轮体、所述第三轮体、所述第四轮体和所述第五轮体均设置有滑槽，以适配所述第一传动环线。其有益效果在于：可以提高传动的准确度和精度，使手术器械可以精准的移动到目标位置，传动噪声小，使传动环线不容易打滑，并且便于传动环线根据主动驱动装置具体的旋转驱动速率而改变传动速率。
14.优选的，所述传动装置还包括两端开口的中空悬臂，所述中空悬臂的一个开口端设置于所述主体部并与所述导向传动部相对，所述中空导向部设置于所述中空悬臂内，所述中空悬臂的另一个开口端活动设置第一u型架，以绕所述中空悬臂的轴线旋转。其有益效
果在于：第一u型架的旋转可以改变手术器械引导设备的姿态，从而使手术器械根据需求移动到不同的位置。
15.优选的，所述传动装置还包括沿第一方向顺次设置的第六轮体和第七轮体，所述第六轮体和所述第七轮体相对设置于所述第一u型架内，所述第一传动环线贯穿所述中空悬臂后延伸通过所述第六轮体和所述第七轮体之间限定的空间，然后活动套设于所述从动装置，所述第一传动环线与所述第六轮体和所述第七轮体滑动接触。其有益效果在于：第六轮体和第七轮体的相对设置可以进一步稳固第一传动环线，提高传动的稳定性。
16.优选的，所述第六轮体和所述第七轮体为导向轮，所述第六轮体和所述第七轮体均设置有滑槽，以适配所述第一传动环线。其有益效果在于：可以提高传动的准确度和精度，从而使手术器械可以精准的移动到目标位置，传动噪声小，使传动环线不容易打滑，并且便于传动环线根据主动驱动装置具体的旋转驱动速率而改变传动速率。
17.优选的，所述从动装置还包括第二传动环线，以及沿所述第二方向相对设置的第八轮体和第九轮体，所述第一传动环线和所述第二传动环线均套设于所述第八轮体，所述第二传动环线套设于所述第八轮体和所述第九轮体，所述载针部固定设置于所述第二传动环线中靠近所述载针部的传动线。其有益效果在于：第八轮体的设置可以将第一传动环线的传动传递给第二传动环线，从而带动手术器械运动。
18.优选的，所述第八轮体和所述第九轮体均为导向轮。其有益效果在于：传动线轮传动噪声小，使第二传动环线不容易打滑影响手术操作，同时可以实现手术器械稳定的移动到目标位置。
19.优选的，所述第八轮体设置有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽供所述第一传动环线套设，所述第二滑槽供所述第二传动环线套设，所述第九轮体设置有适配所述第二传动环线的滑槽。其有益效果在于：第一滑槽和第二滑槽设置使得第一传动环线和第二传动环线不直接接触，防止第一传动环线和第二传动环线因打滑而搅在一起。
20.优选的，所述从动装置还包括中空架体，所述从动装置除所述载针部外的结构设置于所述中空架体内，所述载针部滑动设置于所述中空架体侧壁，所述中空架体顶部和所述第一u型架两端部活动连接。其有益效果在于：中空架体和第一u型架可以实现手术器械引导设备的多种姿态，从而使载针部带动手术器械移动到不同的目标位置。
21.第二方面，本发明还提供了一种医疗机器人，所述医疗机器人设置有所述手术器械引导设备。
22.本发明的所述医疗机器人的有益效果在于：通过所述医疗机器人设置有所述手术器械引导设备，可以减小所述手术器械引导设备的零部件的遮挡对手术的影响，使得所述医疗机器人可以灵活进行穿刺手术、活检手术和注射手术等手术。
附图说明
23.图1为本发明实施例的手术器械引导设备的结构示意图；
24.图2为本发明实施例中主动驱动装置、主体部、第一传动部、导向传动部、中空导向部和第一传动环线的装配结构示意图；
25.图3为本发明另一实施例的手术器械引导设备结构示意图；
26.图4为本发明实施例中第一传动环线、第二传动环线、第六轮体、第七轮体、第八轮
体的装配结构示意图；
27.图5为本发明实施例的医疗机器人的结构示意图。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
29.为解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种包括顺次活动设置的主动驱动装置、传动装置和从动装置的手术器械引导设备、医疗机器人，以减小手术器械附近零部件对x射线的遮挡作用，从而避免成像受到强烈的遮挡和干扰影响。
30.图1为本发明实施例的手术器械引导设备的结构示意图。
31.一些实施例中，所述手术器械引导设备包括顺次活动设置的主动驱动装置、传动装置和从动装置，所述从动装置包括载针部，以固定连接手术器械。
32.一些具体的实施例中，所述主动驱动装置为电机。
33.一些具体的实施例中，所述手术器械为穿刺针，用于辅助进行穿刺手术。
34.一些具体的实施例中，所述手术器械为活检针，用于从目标中取回样本。
35.一些具体的实施例中，所述手术器械为注射针，用于靶向注射药物。
36.参照图1，所述传动装置由第一传动环线13，主体部12以及设置于所述主体部12的第一传动部18、导向传动部19和中空导向部14组成。
37.一些具体的实施例中，所述主体部12为侧部设有通孔结构的滑块。
38.参照图1，所述第一传动部18连接主动驱动装置11，以在所述主动驱动装置11的驱动下旋转。
39.一些具体的实施例中，参照图1，所述主体部12设有安装板110，所述安装板110设有通孔结构(图中未标示)，所述第一传动部18通过所述安装板110的通孔结构(图中未标示)与所述主动驱动装置11连接。
40.参照图1，所述导向传动部19和所述中空导向部14沿第一方向相对设置，本发明的实施例中将所述第一传动环线13在中空导向部14的运动方向称为x方向，即第一方向，将与所述第一方向夹角大于0度且小于180度的方向称为y方向，即第二方向，所述第一传动环线13套设于所述第一传动部18后，经所述导向传动部19并与所述导向传动部19滑动接触，以带动所述导向传动部19旋转。
41.所述第一传动环线13经所述导向传动部19的导向作用交汇后，沿x方向贯穿所述中空导向部14后活动套设于所述从动装置(图中未标示)，从而带动所述从动装置(图中未标示)沿y方向运动，所述x方向与所述第一传动环线13在所述中空导向部14内的运动方向一致，所述y方向与所述x方向的夹角范围大于0度小于180度；
42.所述第一传动环线13位于所述第一传动部18和所述导向传动部19之间的部分交
叉设置。
43.一些实施例中，参照图1，所述第一传动部18与所述中空导向部14沿x方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离大于所述导向传动部19与所述中空导向部14沿x方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离。
44.图2为本发明实施例中主动驱动装置、主体部、第一传动部、导向传动部、中空导向部和第一传动环线的装配结构示意图。
45.一些实施例中，参照图1和图2，所述第一传动部18包括沿x方向顺次设置的第一轮体21和第二轮体22，所述第一传动环线13活动套设于所述第一轮体21后，所述第一传动环线13的一条传动线26经所述第二轮体22的顶部滑动接触后延伸至所述导向传动部19的底部并实现滑动接触后朝向所述中空导向部14延伸，所述第一传动环线13的另一条传动线27经所述导向传动部19的顶部滑动接触后延伸至所述导向传动部19的底部并实现滑动接触后朝向所述中空导向部14延伸。
46.一些实施例中，参照图1，所述导向传动部19包括沿x方向顺次设置的第三轮体23、第四轮体24和第五轮体25。
47.所述第一传动环线13的一条传动线26经所述第二轮体22的顶部滑动接触后延伸至所述第三轮体23的底部并滑动接触后，再延伸至所述第五轮体25的底部并实现滑动接触朝向所述中空导向部14延伸。
48.所述第一传动环线13的另一条传动线27经所述第四轮体24的顶部滑动接触后延伸至所述第五轮体25的底部并实现滑动接触朝向所述中空导向部14延伸。
49.一些实施例中，参照图1，所述第三轮体23、所述第四轮体24和所述第五轮体25的任意一个与所述中空导向部14沿x方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离小于所述第一轮体21和所述第二轮体22的任意一个与所述中空导向部14沿x方向延伸形成的虚拟结构之间的垂直距离。
50.一些实施例中，所述第三轮体23、所述第四轮体24和所述第五轮体25均与所述中空导向部14相对设置。
51.一些实施例中，所述第一轮体21为电机主动带轮，所述第二轮体22、所述第三轮体23、所述第四轮体24和所述第五轮体25为导向轮。
52.一些实施例中，所述第一轮体21、所述第二轮体22、所述第三轮体23、所述第四轮体24和所述第五轮体25均设置有滑槽，以适配所述第一传动环线13，防止所述第一传动环线13沿任意一个轮体的轴向方向大幅度移动而影响所述第一传动环线13的导向作用。
53.图3为本发明另一实施例的手术器械引导设备结构示意图。
54.一些实施例中，参照图1和图3，所述传动装置还包括两端开口的中空悬臂41，所述中空悬臂41的一个开口端设置于所述主体部12并与所述导向传动部19相对，所述中空导向部14设置于所述中空悬臂41内，所述中空悬臂41的另一个开口端活动设置第一u型架42，所述第一u型架42绕所述中空悬臂41的轴线旋转。
55.一些具体的实施例中，所述中空悬臂41为碳纤维材质的空心柱。
56.一些具体的实施例中，所述中空悬臂41的轴线方向为x方向。
57.图4为本发明实施例中第一传动环线、第二传动环线、第六轮体、第七轮体、第八轮体的装配结构示意图。
58.一些实施例中，参照图1、图3和图4，所述传动装置还包括沿x方向顺次设置的第六轮体31和第七轮体32，所述第六轮体31和所述第七轮体32相对设置于所述第一u型架42内，所述第一传动环线13贯穿所述中空悬臂41后延伸通过所述第六轮体31和所述第七轮体32之间限定的空间，然后活动套设于所述从动装置，所述第一传动环线13与所述第六轮体31和所述第七轮体32滑动接触。
59.一些实施例中，所述第六轮体31和所述第七轮体32为导向轮。所述第六轮体31和所述第七轮体32均设置有滑槽，以适配所述第一传动环线13。
60.一些实施例中，参照图1，所述从动装置还包括第二传动环线36，以及沿y方向相对设置的第八轮体33和第九轮体17，所述第一传动环线13和所述第二传动环线36均套设于所述第八轮体33，所述第二传动环线36套设于所述第八轮体33和所述第九轮体17，所述载针部15固定设置于所述第二传动环线36中靠近所述载针部15的第三传动线34。
61.具体的，参照图3和图4，所述第六轮体31通过第一连接杆39和所述第一u型架42连接，所述第七轮体32通过第二连接杆310和所述第一u型架42连接，所述第八轮体33通过第三连接杆311和所述第一u型架42连接。
62.一些实施例中，所述第八轮体33和所述第九轮体17均为导向轮。
63.一些具体的实施例中，所述第一轮体21、所述第二轮体22、所述第三轮体23、所述第四轮体24、所述第五轮体25、所述第六轮体31、所述第七轮体32和所述第九轮体17设有环形槽结构，所述环形槽结构与所述第一传动环线13和所述第二传动环线36适配，以定位传动环线，限制所述第一传动环线13和所述第二传动环线36沿所述轮体的轴线方向运动。
64.一些实施例中，参照图1和图4，所述第八轮体33设置有第一滑槽37和第二滑槽38，所述第一滑槽37供所述第一传动环线13套设，所述第二滑槽38供所述第二传动环线36套设。
65.一些实施例中，所述第九轮体17设置有适配所述第二传动环线36的滑槽。
66.一些实施例中，参照图1和图2，本发明所述的手术器械引导设备引导所述手术器械16向下运动的运作过程如下：
67.所述主动驱动装置11提供旋转驱动使所述第一轮体21顺时针旋转，所述第一轮体21顺时针旋转带动所述第一传动环线13滑动；
68.所述第一传动环线13分为一条传动线26和另一条传动线27，所述一条传动线26沿x方向滑动，进一步带动所述第二轮体22顺时针转动；
69.所述一条传动线26沿所述第三轮体23底部滑动带动所述第三轮体23逆时针转动，所述一条传动线26经所述第三轮体23底部滑动后延伸并贯穿所述中空导向部14；
70.所述一条传动线26沿所述第六轮体31底部滑动带动所述第六轮体31逆时针转动，所述一条传动线26沿所述第八轮体33顶部的所述第一滑槽37滑动带动所述第八轮体33顺时针转动；
71.参照图4，所述一条传动线26和所述另一条传动线27在所述第八轮体33的所述第一滑槽37交汇闭合。所述另一条传动线27经所述第八轮体33底部的所述第一滑槽37沿x方向滑动；
72.参照图2和图3，所述另一条传动线27经所述第七轮体32顶部滑动并带动所述第七轮体32逆时针转动，所述另一条传动线27贯穿所述中空悬臂41和所述中空导向部14后经所
述第五轮体25底部滑动，并带动所述第五轮体25顺时针转动，所述另一条传动线27经所述第四轮体24顶部滑动并带动所述第四轮体24逆时针转动，所述另一条传动线27经所述第一轮体21底部滑动进一步带动所述第一轮体21顺时针转动；
73.参照图4，所述第二传动环线36套设所述第八轮体33的所述第二滑槽38；
74.参照图1和图2，所述第八轮体33顺时针转动带动所述第二传动环线36滑动，所述第二传动环线36分为第三传动线34和第四传动线35，所述第三传动线34沿y方向滑动经所述载针部15并带动所述载针部15沿y方向运动，从而带动所述手术器械16向下运动，所述第三传动线34经所述第九轮体17底部滑动带动所述第九轮体17顺时针转动；
75.所述第三传动线34和所述第四传动线35在所述第九轮体17交汇闭合，所述第四传动线35沿y方向滑动经所述第八轮体33顶部进一步带动所述第八轮体33顺时针转动。
76.另一些实施例中，参照图1和图2，本发明所述的手术器械引导设备引导所述手术器械16向上运动的运作过程如下：
77.所述主动驱动装置11提供旋转驱动使所述第一轮体21逆时针旋转，所述第一轮体21逆时针旋转带动所述第一传动环线13滑动；
78.所述第一传动环线13分为一条传动线26和另一条传动线27，所述另一条传动线27沿x方向滑动，经所述第四轮体24顶部滑动并带动所述第四轮体24顺时针转动，所述另一条传动线27经所述第五轮体25底部滑动并带动所述第五轮体25逆时针转动；
79.所述另一条传动线27经所述第五轮体25底部滑动后延伸并贯穿所述中空导向部14，所述另一条传动线27进一步沿x方向滑动，所述另一条传动线27沿所述第七轮体32底部滑动带动所述第七轮体32顺时针转动；
80.参照图4，所述另一条传动线27沿所述第八轮体33底部的所述第一滑槽37滑动带动所述第八轮体33逆时针转动，所述另一条传动线27和所述一条传动线26在所述第八轮体33的所述第一滑槽37交汇闭合，所述一条传动线26经所述第八轮体33顶部的所述第一滑槽37沿x方向滑动，所述一条传动线26经所述第六轮体31底部滑动并带动所述第六轮体31顺时针转动；
81.参照图2和图3，所述一条传动线26贯穿所述中空悬臂41和所述中空导向部14后经所述第三轮体23底部滑动，并带动所述第三轮体23逆时针转动，所述一条传动线26经所述第二轮体22顶部滑动，并带动所述第二轮体22逆时针转动，所述一条传动线26经所述第一轮体21顶部滑动进一步带动所述第一轮体21逆时针转动并和所述另一条传动线27交汇闭合；
82.参照图1和图4，所述第二传动环线36套设所述第八轮体33的所述第二滑槽38，所述第八轮体33顺时针转动带动所述第二传动环线36滑动；
83.所述第二传动环线36分为第三传动线34和第四传动线35，所述第四传动线35沿y方向向下滑动，所述第四传动线35经所述第九轮体17底部滑动，从而带动所述第九轮体17逆时针转动；
84.所述第四传动线35和所述第三传动线34在所述第九轮体17交汇闭合，所述第三传动线34沿y方向滑动经所述载针部15并带动所述载针部15沿y方向运动，从而带动所述手术器械16向上运动，所述第三传动线34经所述第八轮体33顶部的所述第二滑槽38滑动，进一步带动所述第八轮体33逆时针转动。
85.一些实施例中，参照图3，所述从动装置还包括中空架体43，所述从动装置除所述载针部15外的结构设置于所述中空架体43内，所述载针部15滑动设置于所述中空架体43侧壁，所述中空架体43顶部和所述第一u型架42两端部活动连接。
86.图5为本发明实施例的医疗机器人的结构示意图。
87.一些实施例中，参照图5，还提供了一种医疗机器人，所述医疗机器人设置有所述手术器械引导设备，使得所述医疗机器人自由度高，可以实现多种姿态，传动效率和传动稳定性高，维修成本低，可以减小所述手术器械引导设备的零部件的遮挡对手术的影响，使得所述医疗机器人可以灵活进行穿刺手术、活检手术和注射手术等手术。
88.虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。