泌尿系统腔内仿生碎石机器人.docx

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泌尿系统腔内仿生碎石机器人

泌尿系统腔内仿生碎石机器人

技术领域

本申请涉及泌尿系统结石腔内碎石装置，特别是一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人。

背景技术

目前泌尿系统上尿路结石的碎石解决方案主要有输尿管镜碎石术和经皮肾镜取石术，具体如下：

1、输尿管镜碎石术，是利用输尿管软镜或硬镜，经过尿道、膀胱插入输尿管，将输尿管结石或肾脏结石击碎取出。

它利用人体天然的泌尿系统腔道，不在身体上做任何切口，是一种纯粹的泌尿外科腔镜微创手术，适用于保守治疗无效的各种输尿管结石、以及部分肾结石。

2、经皮肾镜取石术，是在腰部建立一条从皮肤到肾脏的通道，通过这个通道把肾镜插入肾脏，利用激光、超声等碎石工具，把肾结石击碎取出。

因此，目前泌尿系统上尿路结石的碎石操作主要是通过输尿管软镜或硬镜完成，或者通过经皮肾镜手术完成，对术者技术要求较高，操作难度大，易出现输尿管医源性损伤，甚至引起出血、休克等威胁生命的严重并发症。

发明内容

目前泌尿系上尿路结石的碎石操作主要通过输尿管软镜或硬镜完成，或者通过经皮肾镜手术完成，对术者技术要求较高，操作难度大，易出现输尿管医源性损伤，甚至引起出血、休克等威胁生命的严重并发症。

为了解决尿路结石的碎石操作问题，本申请提出了一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，根据仿生学原理，通过远程控制仿生机器人，碎石操作过程中，手术学习曲线短，大大减少了并发症的发生。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其包括本体、用于驱动所述本体向前或者向后蠕动的驱动机构、用于向所述驱动机构供电的电源机构、用于控制所述驱动机构的控制机构以及用于粉碎结石的碎石机构；所述本体包括由柔性材料制成的外罩以及匹配设置于所述外罩内并依次连接的头部、躯干和尾部；所述头部和所述尾部各设置有至少一个与显示器相连接的无线摄像头；所述驱动机构、所述电源机构、所述碎石机构设置于所述本体内，所述控制机构与所述电源机构电信连接。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述头部和所述尾部分别通过外径能够变大或者变小的可变径操作环与所述躯干连接，所述头部的可变径操作环和所述尾部的可变径操作环均与所述外罩固定连接。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述可变径操作环为环状气囊结构，所述躯干内还设置有两个控制泵，所述控制泵的气腔与所述环状气囊结构一一对应连通，两个所述控制泵的活塞均与所述电源机构电连接。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述躯干包括多个依次排列呈圆筒状结构的操作环，多个所述操作环固定设置于所述外罩上；通过相邻的两个所述操作环在所述驱动机构的驱动下远离或者靠近，所述躯干在所述头部和所述尾部之间伸长或者收缩。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述驱动机构包括多个线圈，每个所述操作环上均匀间隔设置有至少两个所述线圈，多个所述操作环上设置的多个所述线圈的位置相对应；当相邻的两个所述操作环上的所有所述线圈的电流方向相同时，相邻的两个所述操作环相互远离；当相邻的两个所述操作环上的所有所述线圈的电流方向相反时，相邻的两个所述操作环相互靠近；当相邻的两个所述操作环上的部分所述线圈的电流方向相同、其余所述线圈的电流方向相反时，相邻的两个所述操作环上对应电流方向相同的部分所述线圈的位置相互远离，相邻的两个所述操作环上对应电流方向相反的其余所述线圈的位置相互靠近。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，每个所述操作环上均匀间隔设置有四个所述线圈。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述电源机构包括一一对应地向所述线圈供电的供电单元和用于向所述供电单元进行无线充电的无线充电装置，多个所述供电单元与所述无线充电装置电信连接；所述驱动机构包括用于接受所述控制机构发出指示信号的信号接收装置；多个所述供电单元与所述信号接收装置电信连接；所述信号接收装置接受到所述控制机构发出的指示信号后，所述供电单元向所述线圈供应能使所述线圈产生相应的电流方向的电能。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述电源机构还包括用于连接外接电源的供电机构。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述控制机构包括向所述无线充电装置供电的无线充电电磁感应发射模块，所述无线充电电磁感应发射模块与所述无线充电装置电连接。

如上所述的泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其中，所述控制机构还包括向所述信号接收装置发出该指示信号的无线控制信号发射模块、用于控制连接或者断开外部电源的电源开关和用于产生该指示信号的控制装置；打开所述电源开关时，所述控制机构与该外部电源电连接，所述控制装置产生相应的指示信号并由所述无线控制信号发射模块发射给所述信号接收装置。

本申请提出的一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，通过所述外罩以及匹配设置于所述外罩内并依次连接的所述头部、所述躯干和所述尾部，形成了外形为蠕虫或蚯蚓状的本体，由柔性材料制成的所述外罩，不会影响所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人的弯曲和伸缩，同时，通过所述躯干在所述头部和所述尾部之间伸缩，来实现所述本体向前或向后蠕动；根据仿生学原理，通过所述控制机构实现远程控制所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人在人体泌尿系腔内进行蠕动，降低了手术难度，在碎石操作过程中，手术学习曲线短，大大减少了并发症的发生，也减少了腔镜手术对泌尿系造成医源性损伤等并发症的发生几率；另外，在所述本体的两端（即所述头部和所述尾部）分别设置的所述无线摄像头，能够将泌尿系腔道成像传送至与所述无线摄像头电信连接的该显示器（一般都采用医用显示器），以供术者完成泌尿系腔内检查和碎石操作，几乎没有手术盲区。

附图说明

图1是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人的结构示意图。

图2是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中可变径操作环与控制泵的连接示意图。

图3是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中操作环与线圈的连接示意图。

图4是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中的躯干进行伸缩时的状态示意图。

图5是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人中的躯干进行转弯时的状态示意图。

图6是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人的截面示意图。

图7是本申请的泌尿系统腔内仿生碎石机器人的控制机构的结构示意图。

附图标记说明：

1、本体，11、外罩，12、头部，13、躯干，131、操作环，14、尾部，15、可变径操作环，16、控制泵，161、气腔，162、活塞，17、辅助导丝操作通道，2、无线摄像头，3、线圈，41、供电单元，42、无线充电装置，5、信号接收装置，6、控制机构，61、无线充电电磁感应发射模块，62、无线控制信号发射模块，63、电源开关，64、控制装置，7、激光光纤操作通道。

具体实施方式

为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。

如图1所示，本申请提供了一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，其包括本体1、用于驱动所述本体向前或者向后蠕动的驱动机构、用于向所述驱动机构供电的电源机构、用于控制所述驱动机构的控制机构6以及用于粉碎结石的碎石机构；所述本体1包括由柔性材料制成的外罩11以及匹配设置于所述外罩11内并依次连接的头部12、躯干13和尾部14；所述头部12和所述尾部14各设置有至少一个与显示器相连接的无线摄像头2；所述驱动机构、所述电源机构、所述碎石机构设置于所述本体1内，所述控制机构6与所述电源机构电信连接。

收到所述控制机构6发出的向前蠕动的指示信号后，所述尾部14固定，并由所述驱动机构驱动所述躯干13在所述头部12和所述尾部14之间伸展，然后所述头部12固定且所述尾部14取消固定，由所述驱动机构驱动所述躯干13在所述头部12和所述尾部14之间收缩，然后所述尾部14固定且所述头部12取消固定，周而复始，使所述本体1实现节律性向前蠕动；反之，收到所述控制机构6发出的向后蠕动的指示信号后，所述头部12固定，并由所述驱动机构驱动所述躯干13在所述头部12和所述尾部14之间伸展，然后所述尾部14固定且所述头部12取消固定，由所述驱动机构驱动所述躯干13在所述头部12和所述尾部14之间收缩，然后所述头部12固定且所述尾部14取消固定，周而复始，使所述本体1实现节律性向后蠕动。

本申请提出的一种泌尿系统腔内仿生碎石机器人，通过所述外罩11以及匹配设置于所述外罩11内并依次连接的所述头部12、所述躯干13和所述尾部14，形成了外形为蠕虫或蚯蚓状的本体1，由柔性材料制成的所述外罩1，不会影响所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人的弯曲和伸缩，同时，通过所述躯干13在所述头部12和所述尾部13之间伸缩，来实现所述本体1向前或向后蠕动；根据仿生学原理，通过所述控制机构6实现远程控制所述泌尿系统腔内仿生碎石机器人在人体泌尿系腔内进行蠕动，降低了手术难度，在碎石操作过程中，手术学习曲线短，大大减少了并发症的发生，也减少了腔镜手术对泌尿系造成医源性损伤等并发症的发生几率；另外，在所述本体1的两端（即所述头部12和所述尾部14）分别设置的所述无线摄像头2，能够将泌尿系腔道成像传送至与所述无线摄像头2电信连接的该显示器（一般都采用医用显示器），以供术者完成泌尿系腔内检查和碎石操作，几乎没有手术盲区。

所述头部12和所述尾部14分别通过外径能够变大或者变小的可变径操作环15与所述躯干13连接，所述头部12的可变径操作环15和所述尾部14的可变径操作环15均与所述外罩11固定连接。

收到所述控制机构6发出的向前蠕动的指示信号后，所述尾部14的可变径操作环15的外径变大，使所述尾部14固定；当所述躯干13在所述驱动机构的驱动下在所述头部12和所述尾部14之间完成伸展后，所述头部12的可变径操作环15的外径变大、并使所述尾部14的可变径操作环15的外径变小，使所述头部12固定且所述尾部14取消固定；当所述躯干13在所述驱动机构的驱动下在所述头部12和所述尾部14之间完成收缩后，所述尾部14的可变径操作环15的外径变大、且所述头部12的可变径操作环15的外径变小，使所述尾部14固定且所述头部12取消固定，周而复始，使所述本体1实现节律性向前蠕动；反之，收到所述控制机构6发出的向后蠕动的指示信号后，所述头部12的可变径操作环15的外径变大，使所述头部12固定；当所述躯干13在所述驱动机构的驱动下在所述尾部14和所述头部12之间完成伸展后，所述尾部14的可变径操作环15的外径变大、并使所述头部12的可变径操作环15的外径变小，使所述尾部14固定且所述头部12取消固定；当所述躯干13在所述驱动机构的驱动下在所述尾部14和所述头部12之间完成收缩后，所述头部12的可变径操作环15的外径变大、且所述尾部14的可变径操作环15的外径变小，使所述头部12固定且所述尾部14取消固定，周而复始，使所述本体1实现节律性向后蠕动。

由此，通过所述可变径操作环15，所述头部12和所述尾部14能够节律性地交替固定在腔内，从而通过所述躯干13的伸缩来完成后退或者前进的操作。

在一个具体的实施方式中，所述可变径操作环15为环状气囊结构，所述躯干13内还设置有两个控制泵16，所述控制泵16的气腔161与所述环状气囊结构一一对应连通，两个所述控制泵16的活塞162均与所述电源机构电连接，其中一个所述可变径操作环15与一个所述控制泵16的连接如图2所示。

收到所述控制机构6发出的向前蠕动的指示信号后，所述电源机构向对应于所述尾部14的所述控制泵16正向供电，并使所述尾部14的所述环状气囊结构充气，使所述尾部14的可变径操作环15的外径变大，使所述尾部14固定；当所述躯干13在所述驱动机构的驱动下在所述头部12和所述尾部14之间完成伸展后，所述电源机构向对应于所述头部12的所述控制泵16正向供电、向对应于所述尾部14的所述控制泵16反向供电，使所述头部12的所述环状气囊结构充气、并使所述尾部14的所述环状气囊结构放气，所述头部12的可变径操作环15的外径变大、并使所述尾部14的可变径操作环15的外径变小，所述头部12固