[发明专利]一种眼科手术机器人柔性力敏操作机构

说明书

本发明公开一种眼科手术机器人柔性力敏操作机构，包括操作臂和微型执行端。操作臂包括：前端连接环、操作末端、电缆和补偿弹簧；围绕内层螺旋弹簧外层铺设多条电缆，电缆的外层安装外层螺旋弹簧形成柔性轴，电缆的外层安装硬质套形成刚性轴；电缆一端与前端连接环连接，电缆的另一端与操作末端连接；操作末端为刚性中空结构，补偿弹簧安装在操作末端内的电缆上；操作末端端部内装有托架和末端控制模块；补偿弹簧与操作末端内端与托架内侧弹性接触；微型执行端与前端连接环连接用于通过进行眼科手术。本发明可有效提高眼科手术过程的手术精度、抑制医生手术时非自愿运动，并且具有运动自由度高、成本低、使用方便安全等优点。

技术领域

本发明涉及医用器械，特别是涉及眼科手术机器人柔性力敏操作机构。

背景技术

目前眼部疾病众多，黄斑裂孔是临床上常见的一种眼底病，其可导致患者视觉功能严重受损，甚至发生视网膜脱离、眼球萎缩。一般认为，特发性黄斑裂孔可能与玻璃体牵拉有关。该病起病隐匿，常在另一只眼被遮盖时才被发现，因此早期发现并及时治疗，是影响患者最终愈后的关键因素。临床上主要依靠眼科医生眼底检查及OCT辅助检查对该疾病进行诊断和分期。目前，通过玻璃体切除，特别是剥除玻璃体后皮质、视网膜前膜或内界膜，松解黄斑裂孔周围的牵拉是最主要和有效的治疗手段。然而，手术过程中由于医生手部自然抖动、长时间操刀身体劳累、病变体眼部空间视野角度狭小致使操作不当等原因，会引起白内障、视野缺损、医源性视网膜裂孔、黄斑裂孔扩大、光毒性引起的视网膜色素病变等并发症。因此，如何精确定位上述牵拉因素所在层次结构、消除非自愿运动如震动、急促和低频漂移，克服生理障碍，开发新的眼内手术方式、提高现有手术操作的安全性，同时增加医生视野角度、降低手术创伤或视野不清等引起的医源性损伤，是急需攻克的难关。

对于眼科手术机器人的研究是解决此类问题的关键，从目前的发展趋势来看，国外的眼科手术机器人如数百万美元的系统——达芬奇主/从机器人，是商业上成功的，可以进行微创外科手术，但是该系统成本太高、手术费用很大，同时机器人体积庞大、刚性结构自由度较低是制约其进一步发展和拓宽医疗市场的关键因素。因此研究与创新新型、小型、低成本柔性的眼科手术机器人是未来发展的方向，使其进入更广阔的市场，为医疗经济带来巨大价值。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供具有微小接触力检测与反馈、带照明成像、具有柔性操作臂、高精度驱动的一种眼科手术机器人柔性力敏操作机构，使其应用于眼科手术机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种眼科手术机器人柔性力敏操作机构，包括：机器人操作臂和微型执行端；

所述操作臂包括：前端连接环、操作末端、内层螺旋弹簧、电缆、外层螺旋弹簧和补偿弹簧；围绕所述内层螺旋弹簧外层铺设多条电缆，所述电缆的外层安装外层螺旋弹簧形成柔性轴，所述电缆的外层安装硬质套形成刚性轴；所述电缆一端与前端连接环连接，所述电缆的另一端与操作末端连接；所述操作末端为刚性中空结构，所述补偿弹簧安装在所述操作末端内的电缆上；所述操作末端端部内装有托架和末端控制模块，所述托架套设在所述电缆上且与所述电缆固定连接；所述补偿弹簧一端与操作末端内端弹性接触，另一端与托架内侧弹性接触；所述末端控制模块设置在所述托架外部；

所述微型执行端安装在所述前端连接环上用于进行眼科手术。

作为本发明的进一步改进，所述柔性轴包括第一柔性轴和第二柔性轴，刚性轴设置在第一柔性轴和第二柔性轴之间；第一柔性轴与前端连接环连接，第二柔性轴与操作末端连接。

作为本发明的进一步改进，所述第二柔性轴上的外层螺旋弹簧为闭合拉伸弹簧，内层螺旋弹簧、补偿弹簧和第一柔性轴上的外层螺旋弹簧均为压缩弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述电缆沿径向设置在所述内层螺旋弹簧和外层螺旋弹簧之间环形腔内，且内外层螺旋弹簧半径差与电缆直径相等。