Адаптер

Полезная модель относится к эндоскопическим хирургическим аппаратам и может быть использована для применения во время проведения эндохирургических вмешательств. Может применяться в таких областях эндоскопической хирургии, как нейрохирургия, лапарохирургия, ринохирургия абдоминальная хирургия и т.д. Область применения адаптера зависит от назначения, используемого эндохирургического инструмента.
Из существующего уровня техники известен концевой эффектор эндоскопического хирургического аппарата, включающий хирургический инструмент, соединенный с рычагами штифтами и механизм приведения его в действие, содержащий корпус, толкатель, соединенный посредством сварки с гибким валом и посредством оси с рычагами, причем, механизм приведения его в действие соединен через гибкий и приводной валы с ведущим колесом косозубой передачи механизма управления приводом. (см. патент № RU 161078, МПК A61B 17/00, опубл. 10.04.2016г.).
Недостатком данного технического решения является сложная конструкция и то что инструмент соединен с адаптером жестко, то есть нет возможности использовать его с другими инструментами.
Известен узел манипулятора для удержания и манипулирования хирургическим инструментом в телероботизированной системе, включающей в себя держатель инструмента, подвижно установленный на основании. Держатель инструмента включает в себя шасси и опору инструмента, подвижно установленные на корпусе и имеющие сопряжение, находящееся в зацеплении с хирургическим инструментом для разъемного монтажа инструмента на держателе инструмента. Приводной узел функционально соединяется с держателем инструмента для обеспечения, по меньшей мере, двух степеней свободы инструмента. Шасси включает центральную полость для приема хирургического инструмента и кронштейн в поперечном направлении от шасси. Кронштейн зафиксирован приводным ремнем от поворота держателя инструмента в аксиальном направлении вдоль валов. (заявка США №20120150154, опубл. 12.04.2012 г.)
Недостатком этого технического решения является ненадежность фиксации от поворота держателя инструмента с помощью приводного ремня, большое количество деталей, что усложняет сборку и точность работы сопрягаемых деталей.
Известен привод для инструмента эндоскопического хирургического аппарата, содержащий корпус и систему приводных валов, связанных с шарнирными узлами, причем привод содержит управляющие механизмы концевого эффектора, выполненные в виде четырех независимых косозубых редукторов, каждый из которых соединен с приводным валом, причем приводные валы расположены коаксиально, имеют разный диаметр и длину и передают крутящий момент к соответствующим шарнирным узлам, а один косозубый редуктор содержит ведомое колесо с запрессованной резьбовой втулкой для преобразования крутящего момента в движение приводного вала по направляющей, выполненной во вкладыше между ведущими колесами косозубых пар. (см. патент № RU 2570939, МПК A61B 17/00, опубл. 20.12.2015г.)
Недостатком данного технического решения является сложный механизм управления приводом инструментов, сопрягаемого с управляющей частью ассистирующего роботизированного хирургического комплекса.
Адаптер для установки хирургического инструмента на роботизированную руку, содержащий: основание, используемое для соединения держателя хирургических инструментов и механической руки робота, и держатель, используемый для фиксации различных хирургических инструментов. Основание и держатель скручиваются как вместе, так и по отдельности. (см. патент. № CN 1843304, МПК A61 B19/00 B25 J19/00, опубл. 05.10.2006г.).
Недостатками данного технического решения являются отсутствие оснащения сервоприводом для движения рабочих частей эндоскопических инструментов, ненадежное крепление хирургических инструментов к адаптеру.
Была поставлена задача: создать простой по конструкции и совместимый с эндохирургическими инструментами адаптер российского производства, при этом решая проблему импортозамещения.
Поставленная задача решается тем, что адаптер для установки хирургического инструмента на роботизированную руку, содержащий: основание, используемое для соединения держателя хирургических инструментов и механической руки робота. Основание и держатель скручиваются как вместе, так и по отдельности, при этом основание выполнено в виде цилиндра, держатель выполнен в виде втулки с резьбой, а сам адаптер оснащен сервоприводом для движения рабочих частей эндоскопических частей инструментов.
Основание, выполненное в виде цилиндра, обеспечивает надежное крепление к роботизированной руке.
Держатель, выполненный в виде втулки с наружной резьбой, позволяет просто, а главное надежно закрепить медицинский инструмент.
Наличие сервопривода позволяет организовать движения рабочих частей хирургических инструментов. На направляющей интегратора установлен сервопривод с тягой, позволяющий открывать и закрывать бранши с пульта управления адаптером.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
Фиг. 1 – общий вид с инструментом;
Фиг. 2 - общий вид с сервоприводом.
Адаптер для установки хирургического инструмента на роботизированную руку, содержащий: основание 1, выполненное в виде цилиндра, заканчивающееся с наружного конца цилиндрическим фланцем, закрепленное с помощью резьбы с корпусом 2, к фланцу основания 1 закрепляется механическая рука робота. Держатель 3 имеет резьбовое соединение с корпусом 2. В держатель 3 устанавливается съемно хирургический инструмент 4. Причем держатель 3 выполнен в виде втулки с наружной резьбой. Стенка 5 и 6 корпуса 2 служат для усиления конструкции и ограничения движения направляющей 7. На стенку 6 с помощью резьбы закреплен винт 8, прижимающий направляющую 7 к стенке 5. При перемещении направляющей 7 к стенке 5, тяга 9, расположенная на сервоприводе 10, надвигается на хвостовик хирургического инструмента 4 и позволяет оттягивать и задвигать его, что способствует открытию и закрытию бранш, используемого хирургического инструмента 4.
Адаптер работает следующим образом:
Устанавливаем необходимый хирургический инструмент 4 в держатель 3 и закручиваем винт 8 до упора, тем самым задвинув тягу 9 на хвостовик медицинского инструмента. После чего, хирург может приступать к проведению операционных. С помощью робота-манипулятора адаптер с хирургическим инструментом 4 подводится в операционное поле, после чего, хирург выполняет необходимые манипуляции, используя пульт управления сервоприводом, размещенным на адаптере, например, взятие биопсии с пораженных участков с помощью щипцов. Адаптер обеспечивает раскрытие и закрытие бранш хирургического инструмента. После проведения всех необходимых манипуляций хирургический инструмент 4 отводят из оперируемого поля с помощью робота-манипулятора. Далее демонтируется хирургический инструмент с адаптера и отправляется на стерилизацию.
Для адаптации инструмента, например, биопсийного выкусывателя, был разработан адаптер имитирующий работу рукоятки инструмента. Адаптер закрепляется на фланце привода последнего звена робота-манипулятора с помощью шести винтов. Инструмент вкручивается в устройство аналогично рукоятке, после чего сервопривод с установленной на нем тягой надвигается на хвостовик инструмента и фиксируется винтом. В качестве сервопривода можно использовать сервомотор MG 995 с пиковым моментом 9 кг*см (0.88 Н*м). Управление сервоприводом осуществляется с отдельного пульта управления с помощью маховика, установленного на валу потенциометра. Сервопривод с маховиком отслеживает положение маховика в заданном диапазоне углов от полностью раскрытого инструмента до полностью закрытого. Предусмотрены режимы перехода в крайние положения с помощью тумблера.
Проведены испытания в ООО "Специальное конструкторско-технологическое бюро прикладной робототехники" на роботизированном медицинском манипуляторе «РММ-2» с нашими инструментами через наш адаптер и получили положительный результат. Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.