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莱加内斯维戈塞尔塔: 基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201210122971.4

申請日:

20120424

公開號:

CN102697442B

公開日:

20141008

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B1/005,A61B17/94 主分類號: A61B1/005,A61B17/94
申請人: 王東,李兆申,杭州安杰思醫學科技有限公司
發明人: 王東,李兆申,張承,時百明
地址: 201315 上海市浦東新區秀沿路1258弄206號
優先權: CN201210122971A
專利代理機構: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 代理人: 趙芳;徐關壽
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210122971.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,包括軟性內窺鏡和手術器械,手術器械控制鋼絲牽引,控制鋼絲穿設于器械通道,控制鋼絲的近端連接驅動柄,驅動柄包括基座和控制滾輪;驅動柄受控于電動驅動控制部,電動驅動控制部包括驅動座,驅動座安裝于驅動部支架上,驅動座上設有驅動轉盤,驅動轉盤與控制滾輪可脫卸地鍵連接,驅動轉盤與轉盤電機連接;驅動部支架上設有直線驅動機構,驅動座連接旋轉驅動機構,驅動部支架上設有允許控制鋼絲穿過的導向套筒,導向套筒和控制鋼絲插入柔性插入部的器械通道中,控制鋼絲貫穿器械通道。本發明具有通過使用者的手腳配合即可實現內鏡的旋轉和移動,控制簡單,使用方便的優點。

權利要求書

1.基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,包括一個設有兩條器械通道的軟性內窺鏡和手術器械,手術器械由相應的控制鋼絲牽引,控制鋼絲穿設于軟性內窺鏡的器械通道,控制鋼絲的近端連接驅動柄,驅動柄包括基座和安裝于基座上的能夠牽拉控制鋼絲的控制滾輪;其特征在于:所述的驅動柄受控于電動驅動控制部,電動驅動控制部包括與基座可脫卸式連接的驅動座,驅動座安裝于驅動部支架上,驅動座上設有與控制滾輪對應的驅動轉盤,驅動轉盤與控制滾輪可脫卸地鍵連接,驅動轉盤與帶動其旋轉的轉盤電機連接;驅動部支架上設有能夠帶動驅動座沿直線做往復運動的直線驅動機構,驅動座連接能夠帶動驅動座旋轉的旋轉驅動機構,驅動部支架上設有允許控制鋼絲穿過的導向套筒,導向套筒和控制鋼絲插入柔性插入部的器械通道中,控制鋼絲貫穿器械通道;直線驅動機構包括進退驅動電機、與進退驅動電機輸出軸連接的絲杠和與絲杠嚙合的螺母、以及僅允許螺母沿絲杠軸向移動限制螺母轉動的限位件;驅動部支架包括固定進退驅動電機的固定部和帶動驅動座沿絲桿軸向移動的移動部,移動部與螺母固定連接;旋轉驅動機構包括旋轉驅動電機、與旋轉驅動電機輸出軸連接的行星齒輪和與行星齒輪嚙合傳動的太陽齒輪,行星齒輪圍繞太陽齒輪的圓周運動;太陽齒輪固定于驅動部支架的移動部上,旋轉驅動電機固定于驅動座上,驅動座與移動部可轉動連接;驅動座上設有中心轉軸,移動部設有允許中心轉軸插入其內的軸孔,軸孔與太陽齒輪同軸設置,中心轉軸上設有一圈向外延伸的凸環,軸孔上設有與凸環適配的凹環,中心轉軸與軸孔間隙配合,中心轉軸內設有允許控制鋼絲穿過的鋼絲通道;中心轉軸套接于導向套筒內。2.如權利要求1所述的基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,其特征在于:控制部包括控制臺,控制臺上設有便于使用者握持的電控手柄,電控手柄包括鉸接連接的橫桿和豎桿,電控手柄內設有感應電控手柄運動狀態并將運動狀態轉換為控制電控驅動部的電機運動的傳感器族。3.如權利要求2所述的基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,其特征在于:控制臺上固定有固定套,橫桿套接于固定套內,橫桿和固定套之間設有感應橫桿前后移動的第一電位器和感應橫桿周向旋轉的第二電位器,橫桿移動造成第一電位器電位變化,第一電位器的電位變化決定進退驅動電機的運動幅度和方向;橫桿周向旋轉造成第二電位器電位變化,第二電位器的電位變化決定旋轉驅動電機的運動幅度和方向;橫桿和豎桿的鉸接部設有第三電位器,橫桿與豎桿的相對轉動造成第三電位器變化,第三電位器的電位變化決定轉盤電機的運動幅度和方向;所有的電位器形成控制電控驅動部的傳感器族。4.如權利要求3所述的基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,其特征在于:所述的豎桿上設有與所有電位器連接的功率放大器,功率放大器將電位器輸出的電信號放大或縮小以增大或降低電機的運動幅度。5.如權利要求4所述的基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,其特征在于:內窺鏡系統還具有在手術過程中為手術器械供氣的供氣裝置,為手術器械供水的供水裝置以及為手術器械供電的供電裝置,供氣裝置、供水裝置和供電裝置的開閉受控于對應的電磁閥或繼電器,控制臺上設有控制電磁閥或繼電器通斷的腳踏開關。

說明書

技術領域

本發明涉及一種基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統。

背景技術

內鏡被用來診斷和治療疾病已經50多年的歷史了。歷經纖維內鏡、電子內鏡、超聲內鏡等階段,但目前僅被廣泛的使用于生物體自然腔道內或在生物體自然腔道內有開口的管腔(如膽管、胰腺等部位)疾病的治療。生物體腔的手術從發放手術逐漸反正到腹腔鏡手術,開放手術需要使用者在無菌手術室內將病人進行局部麻醉或全身麻醉然后用手術刀在病人的體表劃開較大的,然后使用者手持各種手術用的剪刀鉗子等或直接用手通過開口伸入到病人體腔內進行手術操作,腹腔鏡比開放手術的開口小了很多,創傷性小了很多,但還是需要在體表開幾個孔洞,將所需的器械通過所開的孔洞插入到體腔中從而進行手術操作。

現有的內鏡中插入患者的體腔內的一端稱為遠端,由內鏡的使用者握持的一端稱為近端。內鏡包括在近端的控制手柄,長度為L1并被附接到控制手柄的遠端的柔性插入部,長度為L2并被附接到柔性插入部的遠端的彎曲部,被附接到彎曲部的遠端的端部執行器,控制彎曲部彎曲的控制機構,和包覆該彎曲部的彈性覆蓋件;彈性覆蓋件的遠端附接到該端部執行器,彈性覆蓋件的近端附接到柔性插入部的近端;端部執行器包括外露于彎曲部的鏡頭和手術器械,手術器械通過控制鋼絲與控制手柄連接,控制手柄牽拉控制鋼絲控制手術器械動作。

在廣泛使用的軟式內窺鏡器械多依靠控制內窺鏡的動作來帶動器械運動,存在以下缺點:

1、所使用器械的各種姿態都是通過使用者單手操作內鏡的“up、down”和“left、right”兩對旋鈕,使內鏡的鏡身向四個方向彎曲才能得以實現的,操控過程只能分別調整一個方向后再調整另外一個方向,過程比較繁瑣。

2、現有的內鏡,大多鏡身部分只有一處可控的彎曲,內窺鏡硬度不能調整,不易到達一些特殊部位也不太易保持特定的狀態,使器械到達一些特殊部位和保持特定的狀態啊。

3、目前雖然也有可以同時使用兩個器械的雙通道內鏡,同時允許兩個器械操作,這種內鏡使用的器械仍然后普通器械,實際使用時如同人伸直雙臂,眼睛平視雙手進行操作,兩個器械只有前后的移動、繞器械本身軸芯旋轉及做左右或上下兩組動作中一組動作,兩個器械的配合度有限,不能類似人的雙臂帶動兩只手,那樣自由靈活的配合操作。

發明內容

為克服現有技術的上述缺點,本發明提供了一種通過使用者的手腳配合即可實現軟式內鏡專用器械的旋轉和移動等動作,控制簡單,使用方便的基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統。

基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,包括一個設有兩條器械通道的軟性內窺鏡和手術器械,手術器械由相應的控制鋼絲牽引,控制鋼絲穿設于軟性內窺鏡的器械通道,控制鋼絲的近端連接驅動柄,驅動柄包括基座和安裝于基座上的能夠牽拉控制鋼絲的控制滾輪;

其特征在于:所述的驅動柄受控于電動驅動控制部,電動驅動控制部包括與基座可脫卸式連接的驅動座,驅動座安裝于驅動部支架上,驅動座上設有與控制滾輪對應的驅動轉盤,驅動轉盤與控制滾輪可脫卸地鍵連接,驅動轉盤與帶動其旋轉的轉盤電機連接;

驅動部支架上設有能夠帶動驅動座沿直線做往復運動的直線驅動機構,驅動座連接能夠帶動驅動座旋轉的旋轉驅動機構,驅動部支架上設有允許控制鋼絲穿過的導向套筒,導向套筒和控制鋼絲插入柔性插入部的器械通道中,控制鋼絲貫穿器械通道。

進一步,直線驅動機構包括進退驅動電機、與進退驅動電機輸出軸連接的絲杠和與絲杠嚙合的螺母、以及僅允許螺母沿絲杠軸向移動限制螺母轉動的限位件;

驅動部支架包括固定進退驅動電機的固定部和帶動驅動座沿絲桿軸向移動的移動部,移動部與螺母固定連接。

進退驅動電機旋轉帶動絲杠轉動,同時螺母帶動驅動座沿絲杠軸向移動,以驅動控制鋼絲前推或后撤,進而帶動手術器械前進或后退。

進一步,旋轉驅動機構包括旋轉驅動電機、與旋轉驅動電機輸出軸連接的行星齒輪和與行星齒輪嚙合傳動的太陽齒輪,行星齒輪圍繞太陽齒輪的圓周運動;

太陽齒輪固定于驅動部支架的移動部上,旋轉驅動電機固定于驅動座上,驅動座與移動部可轉動連接。

進一步,驅動座上設有中心轉軸,移動部設有允許中心轉軸插入其內的軸孔,軸孔與太陽齒輪同軸設置,中心轉軸上設有一圈向外延伸的凸環,軸孔上設有與凸環適配的凹環,中心轉軸與軸孔間隙配合,中心轉軸內設有允許控制鋼絲穿過的鋼絲通道;中心轉軸套接于導向套筒內。

進一步,控制部包括控制臺,控制臺上設有便于使用者握持的電控手柄,電控手柄包括鉸接連接的橫桿和豎桿,電控手柄內設有感應電控手柄運動狀態并將運動狀態轉換為控制電控驅動部的電機運動的傳感器族。

進一步,控制臺上固定有固定套,橫桿套接于固定套內,橫桿和固定套之間設有感應橫桿前后移動的第一電位器和感應橫桿周向旋轉的第二電位器,橫桿移動造成第一電位器電位變化,第一電位器的電位變化決定進退驅動電機的運動幅度和方向;橫桿周向旋轉造成第二電位器電位變化,第二電位器的電位變化決定旋轉驅動電機的運動幅度和方向;

橫桿和豎桿的鉸接部設有第三電位器,橫桿與豎桿的相對轉動造成第三電位器變化,第三電位器的電位變化決定轉盤電機的運動幅度和方向;

所有的電位器形成控制電控驅動部的傳感器族。

進一步,所述的豎桿上設有與所有電位器連接的功率放大器,功率放大器將電位器輸出的電信號放大或縮小以增大或降低電機的運動幅度。

進一步,內窺鏡系統還具有在手術過程中為手術器械供氣的供氣裝置,為手術器械供水的供水裝置以及為手術器械供電的供電裝置,供氣裝置、供水裝置和供電裝置的開閉受控于對應的電磁閥或繼電器,控制臺上設有控制電磁閥或繼電器通斷的腳踏開關。

本發明的技術構思是:通過電控手柄上的傳感器族將使用者的手部運動轉換為驅動電控驅動部的電機運動的控制信號,通過使用者的肢體動作控制手術器械的前進、后退和旋轉,從而實現使用者單人即可控制內窺鏡動作的目的,操作簡單。

本發明具有通過使用者的手腳配合即可實現內鏡的旋轉和移動,控制簡單,使用方便的優點。

附圖說明

圖1是本發明的示意圖。

圖2是驅動柄的示意圖。

圖3是電控驅動部的示意圖。

圖4是驅動轉盤的示意圖。

圖5是電控手柄的示意圖。

圖6是使用者操作電控手柄和腳踏開關的示意圖。

具體實施方式

參照附圖,進一步說明本發明:

基于電控驅動器械的軟式內窺鏡系統,包括一個設有兩條器械通道的軟性內窺鏡和手術器械,手術器械由相應的控制鋼絲牽引,控制鋼絲穿設于軟性內窺鏡的器械通道,控制鋼絲的近端連接驅動柄3,驅動柄3包括基座31和安裝于基座31上的能夠牽拉控制鋼絲的控制滾輪32;

所述的驅動柄受控于電動驅動控制部4,電動驅動控制部4包括與基座可脫卸式連接的驅動座41,驅動座41安裝于驅動部支架42上,驅動座41上設有與控制滾輪32對應的驅動轉盤43,驅動轉盤43與控制滾輪32可脫卸地鍵連接,驅動轉盤43與帶動其旋轉的轉盤電機44連接,一個驅動轉盤43對應一個轉盤電機44。

驅動轉盤43與控制滾輪32可脫卸地鍵連接具體可以是:驅動轉盤上開設有凹槽,控制滾輪上設有與凹槽適配的凸塊,凹槽和凸塊過盈配合,如圖4所示。將控制滾輪32的凸塊對準驅動轉盤43上的凹槽431,并將凸塊插入凹槽431內,即可實現驅動轉盤43與控制滾輪32的連接。為了保證連接的可靠性,驅動座41上設有緊固螺釘47,緊固螺釘47抵緊驅動柄3的基座,從而將驅動柄和驅動座可靠固定。

驅動部支架42上設有能夠帶動支架整體沿直線做往復運動的直線驅動機構,驅動座41連接能夠帶動驅動座41旋轉的旋轉驅動機構,驅動部支架42上設有允許控制鋼絲穿過的導向套筒45,導向套筒45和控制鋼絲插入柔性插入部2的器械通道中,控制鋼絲貫穿器械通道。

直線驅動機構包括進退驅動電機461、與進退驅動電機輸出軸連接的絲杠462和與絲杠462嚙合的螺母463、以及僅允許螺母463沿絲杠462軸向移動限制螺母463轉動的限位件;

驅動部支架42包括固定進退驅動電機461的固定部A和帶動驅動座41沿絲桿462軸向移動的移動部B,移動部B與螺母463固定連接。進退驅動電機461旋轉帶動絲杠462轉動,同時螺母463帶動驅動座41沿絲杠462軸向移動,以驅動控制鋼絲前推或后撤,進而帶動手術器械前進或后退。

旋轉驅動機構包括旋轉驅動電機471、與旋轉驅動電機471輸出軸連接的行星齒輪472和與行星齒輪472嚙合傳動的太陽齒輪473,行星齒輪472圍繞太陽齒輪473的圓周運動;

太陽齒輪473固定于驅動部支架42的移動部B上,旋轉驅動電機471固定于驅動座41上,驅動座41與移動部B可轉動連接。旋轉驅動機構帶動驅動座整體旋轉,由驅動座帶動手術器械的控制鋼絲發生旋轉,最終由控制鋼絲將旋轉傳遞到手術器械,帶動手術器械旋轉。由于控制鋼絲的長度長,因此必須使整個驅動座旋轉才能將旋轉運動經控制鋼絲的長距離傳導到達手術器械。

如圖3所示,驅動部支架42包括基座盒和機架板,基座盒作為固定部A,機架板作為移動部B。進退驅動電機461固定于基座盒上,絲杠462和螺母463位于基座盒的容腔內,機架板與螺母463固定連接,機架板兩側架設與基座盒的兩個側板上,基座盒的兩個側板起到允許螺母463沿絲桿462軸向移動、限制螺母463周向旋轉的作用?;馨灝ㄓ肼菽?63固定的底板和垂直于底板的翼板,太陽齒輪473固定于翼板上。

驅動座41上設有中心轉軸,移動部B設有允許中心轉軸插入其內的軸孔,軸孔與太陽齒輪473同軸設置,中心轉軸上設有一圈向外延伸的凸環,軸孔上設有與凸環適配的凹環,中心轉軸與軸孔間隙配合,中心轉軸內設有允許控制鋼絲穿過的鋼絲通道;中心轉軸套接于導向套筒內。

控制部包括控制臺,控制臺上設有便于使用者握持的電控手柄5,電控手柄5包括鉸接連接的橫桿51和豎桿52,電控手柄5內設有感應電控手柄運動狀態并將運動狀態轉換為控制電控驅動部的電機運動的傳感器族。

控制臺上固定有固定套53,橫桿51套接于固定套53內,橫桿51和固定套53之間設有感應橫桿51前后移動的第一電位器和感應橫桿51周向旋轉的第二電位器,橫桿51移動造成第一電位器電位變化,第一電位器的電位變化決定進退驅動電機461的運動幅度和方向;橫桿51周向旋轉造成第二電位器電位變化,第二電位器的電位變化決定旋轉驅動電機471的運動幅度和方向;

橫桿51和豎桿52的鉸接部設有第三電位器,橫桿51與豎桿52的相對轉動造成第三電位器變化,第三電位器的電位變化決定轉盤電機44的運動幅度和方向;

所有的電位器形成控制電控驅動部的傳感器族。

具體來說,當使用者手握豎桿52帶動橫桿51向遠離固定套53的方向移動時位于固定套53內的第一電位器的電位信號發生變化增大,第一電位器輸出的電位信號輸入處理器中,處理器運算采集到電位的信號增大的比例經過查表和計算向進退驅動電機發出指令正向轉動相應角度,進退驅動電機461帶動絲杠462逆向轉動,帶動螺母463后退使固定在驅動座41上的驅動柄3后退,帶動執行器械整體后退,手術器械向遠端靠近,當使用者推動橫桿51向靠近固定套53的方向運動時,進退驅動電機461的動作相反。

當使用者手握豎桿52帶動橫桿51向逆時針旋轉時、位于第二電位器的電位信號發生增大變化,處理器運算采集到變化的信號增大的比例經過查表和計算向旋轉驅動電機發出指令正向轉動,旋轉驅動電機471帶動行星齒輪472逆時針轉動,行星齒輪472與太陽齒輪473嚙合使驅動柄逆時針轉動,驅動柄帶動插入器械通道的軟式的柔性插入部旋轉,柔性插入部帶動固定在其遠端的手術器械逆時針轉動。當使用者順時針旋轉時橫桿時手術器械的動作相反。

當使用者將豎桿52上提,豎桿52與橫桿53相對轉動時,第三電位器的電位信號發生增大,處理器運算采集到變化的信號增大的比例,經過查表和計算向負責左右轉動的轉盤電機發出指令正向轉動,電機帶動驅動轉盤逆時針轉動,驅動轉盤驅動鋼絲繞固盤逆時針轉動其上繞接的鋼絲相對長度發生變化,一端變長一端變短,變短的一段將牽引左右轉動臂向其相應的方向轉動過一定的角度,當使用者手握豎桿向下轉動時器械頭端動作相反。

豎桿52上還可以設置輔助控制部件用于控制轉盤電機運動,每個輔助控制部件對應一個轉盤電機,如圖5所示。豎桿上套接有一個或者多個輔助轉環,每個輔助轉環與豎桿之間設有輔助電位器,輔助轉環轉動時輔助電位器的電位信號發生變化,輔助電位器的電位信號控制手術器械動作。

以手術器械為手術鉗為例說明輔助轉環和輔助電位器的工作過程。當使用者手握豎桿52手指推動控制鉗頭動作的輔助轉環521轉動時,對應于該輔助轉環521的輔助電位器的電位信號發生變化,處理器運算采集到變化的信號進過其計算向控制手術鉗的鉗頭上下轉動的轉盤電機44發出指令正向轉動,轉盤電機44帶動驅動控制滾輪32逆時針轉動,控制滾輪32驅動控制鋼絲繞控制滾輪32逆時針轉動,控制滾輪32上繞接的控制鋼絲相對長度發生變化,一側變長一側變短,變短的側的鋼絲將牽引所述的那個上下轉動頭向上抬起并轉動一定角度。

所述的豎桿52上設有與所有電位器連接的功率放大器,功率放大器將電位器輸出的電信號放大或縮小以增大或降低電機的運動幅度,功率放大器連接倍率選擇按鈕54。運動倍率選擇按鈕54用于改變器械運動速度或幅值,本實施例中選擇設置成1/5倍率、1/2倍率、1倍倍率、2倍倍率、5倍倍率等幾檔,當然也可以設置更多或其他倍率值,每按下運動倍率選擇按鈕,每當使用者手指按下其一次均會觸發一個高低電平的信號變化,會選擇一個倍率,并在主操作者顯示評上顯示,如果不是使用者向要的倍率可繼續按,直到選擇到時使用者想要的倍率為止。當使用者選擇使用倍率按鈕時使用者的手部動作轉換成電位信號出入給處理器,進過處理器計算處理在集合使用者選擇的運動倍率再經過處理器計算后輸出給相應的執行電機指揮其按倍率執行動作,器械頭端就會按使用者所選擇的倍率進行適當的運動,如選裝1/2倍率是其動作速度為正常速度的一半。這樣有利于使用者在安全時加快手術速度,在精確操作時使動作更精準。

內窺鏡系統還具有在手術過程中為手術器械供氣的供氣裝置,為手術器械供水的供水裝置以及為手術器械供電的供電裝置,供氣裝置、供水裝置和供電裝置的開閉受控于對應的電磁閥或繼電器,控制臺上設有控制電磁閥或繼電器通斷的腳踏開關6。當使用者腳踩下腳踏開關時,處理將采集到來自對應線路的電平有高低變化電平變高,經過計算后向對相應電磁閥或繼電器發出動作指令,指揮其接通或斷開,從而控制水、汽、電的輸出;關斷、電的接通和斷開。

本發明的技術構思是:通過電控手柄上的傳感器族將使用者的手部運動轉換為驅動電控驅動部的電機運動的控制信號,通過使用者的肢體動作控制手術器械的前進、后退和旋轉,從而實現使用者單人即可控制內窺鏡動作的目的,操作簡單。

本發明具有通過使用者的手腳配合即可實現內鏡的旋轉和移動,控制簡單,使用方便的優點。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉,本發明的?;し段Р揮Φ北皇游魷抻謔凳├率齙木嚀逍問?,本發明的?;し段б布壩詒玖煊蚣際躒嗽備荼痙⒚鞴顧妓芄幌氳降牡韌際跏侄?。

關 鍵 詞:
基于 驅動 器械 軟式 內窺鏡 系統
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