CN105997260A - 自动升降装置及其控制方法及手术医疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种自动升降装置及其控制方法及手术医疗系统，涉及自动升降领域。所述装置包括设置在底座上的至少三个自动升降地脚，每个所述自动升降地脚包括驱动单元、升降单元、接地单元，所述驱动单元和所述升降单元固定在所述底座上，所述接地单元设置在所述升降单元上，所述驱动单元用于根据获取的升降控制指令触发所述升降单元进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。可以稳固支撑设备，并便捷的调整设备的高度。

Description

自动升降装置及其控制方法及手术医疗系统

技术领域

本发明实施例涉及自动升降领域，尤其涉及一种自动升降装置及其控制方法及手术医疗系统。

背景技术

在医疗手术中，为了提高手术的精度和安全性，需要将手术设备和手术床固连在一起。不同型号的手术床具有不同的规格，如高度、床边的宽度等等。

为配合不同的手术体位，需要通过固定结构或者连接机构将手术设备放置在不同的位置，但是，现有技术中，通常是通过一些夹具将手术设备固定在手术床上，并将连接部的另一端与手术设备固定，通过调节滑轨或通过调节固定于手术设备的位置，以调节手术设备的高度，操作繁琐。

发明内容

本发明实施例提供一种自动升降装置及其控制方法及手术医疗系统，用以解决现有技术中高度调节操作繁琐的缺陷。

本发明实施例提供一种自动升降装置，包括：设置在底座上的至少三个自动升降地脚，每个所述自动升降地脚包括驱动单元、升降单元、接地单元，所述驱动单元与所述升降单元固定在所述底座上，所述接地单元设置在所述升降单元上，所述驱动单元用于根据获取的升降控制指令触发所述升降单元进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

优选地，在本发明的一实施例中，还包括承载单元，所述承载单元固定在所述底座上，所述升降单元设置在所述承载单元上。

优选地，在本发明的一实施例中，所述承载单元设置有一第一内腔，所述升降单元设置在所述承载单元的所述第一内腔中，在所述驱动单元的驱动下所述升降单元沿着所述第一内腔进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

优选地，在本发明的一实施例中，所述接地单元的一端设置在所述升降单元内，另外一端为与所述支撑面之间的接触点。

优选地，在本发明的一实施例中，还包括控制面板，所述控制面板上设置有升降使能开关、升降启动按钮，所述升降使能开关用于使能所述升降启动按钮，以通过触发所述升降启动按钮，启动驱动单元驱动所述升降单元进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

优选地，在本发明的一实施例中，还包括：固定块，所述固定块设置有一第二内腔，所述驱动单元的动力输出模块设置在所述第二内腔中，所述动力输出模块与所述升降单元连接，驱动所述升降单元进行升降运动。

优选地，在本发明的一实施例中，还包括万向轮，所述万向轮设置在所述底座上，用于使安装在所述自动升降装置上的设备进行移动。

本发明实施例提供一种手术医疗系统，其特征在于，包括底座、手术设备以及自动升降装置，所述自动升降装置中的驱动单元驱动所述自动升降装置中的升降单元进行升降运动，带动所述自动升降装置中的接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备，以调整所述手术设备的工作高度。

优选地，在本发明的一实施例中，所述手术设备包括：运动执行设备、空间位置传感器、配套的位置标记单元以及主机；

所述主机联接所述运动执行设备和所述空间位置传感器，用于在数字化图形图像上创建手术规划，所述手术规划包括自主精确定位到病灶部位的位置和运动路径；

所述空间位置传感器用于捕获所述配套的位置标记单元，以由主机完成不同空间坐标系的位置映射；

所述运动执行设备搭载手术器械，用于根据定位到病灶部位的位置和运动路径以及不同空间坐标系的位置映射生成的具体运动方案，对病灶部位进行自主精准定位，并稳固锁定手术器械后支撑手术操作。

优选地，在本发明的一实施例中，还包括万向轮，所述万向轮设置在所述底座上，用于使安装在所述自动升降装置上的手术设备进行移动至指定位置。

本发明实施例提供一种自动升降控制方法，其特征在于，包括：

根据获取到的升降控制指令，触发驱动单元驱动升降单元进行升降运动；

升降单元进行升降运动带动接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

优选地，在本发明的一实施例中，根据获取到的升降控制指令，触发驱动单元驱动升降单元进行升降运动包括：根据获取到的同一升降控制指令，触发每一个驱动单元驱动对应的每一个升降单元进行升降运动；

每一个升降单元进行升降运动带动对应的每一个接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

在本发明实施例中，通过设置在底座上的至少三个自动升降地脚，每个所述自动升降地脚包括驱动单元、升降单元、接地单元，所述驱动单元与所述升降单元固定在所述底座上，所述接地单元设置在所述升降单元上，所述驱动单元用于根据获取的升降控制指令触发所述升降单元进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备，从而可以稳固支撑设备，并便捷的调整设备的高度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例一种自动升降装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例一种自动升降装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例中一种自动升降地脚结构示意图；

图4为本发明一实施例中一种自动升降地脚结构分解示意图；

图5为本发明一实施例自动升降装置控制面板示意图；

图6为本发明一实施例一种手术医疗系统结构示意图；

图7为本发明一自动升降控制方法概要流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。

图1为本发明一实施例一种自动升降装置的结构示意图；如图1所示，其包括：底座101、四个自动升降地脚102，其中：

四个自动升降地脚102在底座101的四个角，用于支撑底座101上安装的设备。当地面为斜面或凹凸不平时，自动升降地脚102可以上升到不同的高度，以达到稳固支撑底座101上的设备的目的。

在本实施例或其他实施例中，自动升降地脚102可以根据获取的升降控制指令自动进行升降运动。当获取到上升的控制指令时，接地单元向支撑面运动，当有一个自动升降地脚102的接地单元与地面接触后，该自动升降地脚102自动中止升降运动；等到自动升降地脚102全部与地面接触后，根据获取到的不同的控制指令继续执行升降运动。

如果在自动升降地脚102全部与地面接触后，获取的指令为上升指令，则自动升降地脚102继续进行升降运动，使底座101上的设备远离地面。如果在自动升降地脚102全部与地面接触后，获取的指令为下降指令，则自动升降地脚102的接地单元远离支撑面。如果在自动升降地脚102全部与地面接触后，没有获取到任何升降控制指令，则自动升降地脚102不再进行升降运动，只以当前状态稳固支撑底座101上安装的设备。

具体地，在本发明实施例或其他实施例中，底座101上安装的设备可以是与底座101固定到一起的可分离或不可分离的设备；也可以直接是机器的底座101，即自动升降地脚102直接安装在机器的下面，用于支撑。

具体地，在本发明实施例或其他实施例中，支撑面可以是地面，也可以是用于放置设备的其他平面。

在本发明实施例中，通过设置在底座101上的至少三个自动升降地脚102，通过远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座101上安装的设备，从而可以稳固支撑设备，并便捷的调整设备的高度

图2为本发明另一实施例一种自动升降装置的结构示意图，与图1不同的是，本实施例中底座101上还包括至少三个万向轮103，用于移动固定在底座101上的设备。

当万向轮103将设备移动到特定位置时，自动升降地脚102根据上升指令进行升降运动，带动接地单元向支撑面运动，以稳固支撑底座101上安装的设备，并调整设备的高度。

具体的，在本实施例或其他实施例中，万向轮103可以设置在自动升降地脚102周围，当万向轮103将设备移动到特定的位置后，升降地脚取代万向轮103支撑底座101上安装的设备；或万向轮103取代自动升降地脚102的接地单元，自动升降地脚102的升降单元设置在万向轮103上，当万向轮103将设备移动到特定位置后，自动升降地脚102通过升降调整设备的高度；或者万向轮103固定在自动升降地脚102底部，与固定单元并列，当万向轮103将设备移动到特定的位置后，升降地脚的接地单元取代万向轮103支撑底座101上安装的设备。

在本实施例或其他实施例中，自动升降装置上设有感应装置，用于感应自动升降地脚102是否与地面接触，是否达到指定高度。

感应装置包括压力传感器，用于感应自动升降地脚102的接地单元与支撑面是否接触，并将相应的信息反馈，根据反馈的接地单元与支撑面接触的信息，确定是否暂停自动升降地脚102的升降。

感应装置还包括距离传感器，用于感应接地单元与支撑面的距离，并将距离信息反馈，根据距离信息确定是否暂停自动升降地脚102的升降；距离传感器还可以用于确定底座101上安装的设备是否调整到适合的高度，并根据高度信息确定是否继续提供自动升降地脚102的控制指令；距离传感器还可以用于感应自动升降地脚102远离支撑面后，与底座101的距离是否达到初始距离，如果达到初始距离，则停止自动升降地脚102远离支撑面的运动。

当驱动单元为电机时，感应单元还包括扭矩传感器，用于感应电机的扭矩。扭矩计算公式为：T＝9550P/n；其中P为电机的输出功率，n为电机每秒转速。

当接地单元开始与支撑面接触时，电机的输出功率变大或电机的每秒转速变小，或两者同时存在；此时电机的扭矩变大，如果电机的扭矩大于预设的接地单元与支撑面接触的扭矩值时，则自动升降地脚102中止其升降。

当自动升降地脚102开始远离支撑面时，电机扭矩下降，当扭矩下降至预设扭矩值时，判定自动升降地脚102离开支撑面。

当自动升降地脚102远离支撑面至初始位置时，电机转动不能带动自动升降地脚102继续远离支撑面，此时电机转矩达到预设的最大值，判定自动升降地脚102已运动至初始位置，并停止该自动升降地脚102的升降。

本发明实施例中，通过增加万向轮103，可以灵活的移动安装在底座101上的设备，在稳定支撑设备的基础上，增加了自动升降装置的灵活性。

图3为本发明一实施例中一种自动升降地脚结构示意图；图4为本发明一实施例中一种自动升降地脚102结构分解示意图。

图3与图4是以上实施例中自动升降地脚结构示意图。如图所示，其包括：驱动单元201、升降单元202、接地单元203。

所述驱动单元201和所述升降单元202固定在所述底座101上，所述接地单元203设置在所述升降单元202上，所述驱动单元201用于根据获取的升降控制指令触发所述升降单元202进行升降运动，以带动所述接地单元203远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座101上安装的设备。

在本发明实施例或其他实施例中，自动升降地脚102还包括承载单元204，所述承载单元204固定在所述底座101上，所述升降单元202设置在所述承载单元204上。所述承载单元204设置有一第一内腔(图中未标出)，所述升降单元202设置在所述承载单元204的所述第一内腔中，在所述驱动单元201的驱动下所述升降单元202沿着所述第一内腔进行升降运动，以带动所述接地单元203远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座101上安装的设备。

优选地，在本发明实施例或其他实施例中，接地单元203的一端设置在所述升降单元202内，另外一端为与所述支撑面之间的接触点。

在本发明实施例或其他实施例中，自动升降地脚102还包括：固定块，所述固定块设置有一第二内腔(图中未标出)，所述驱动单元201的动力输出模块设置在所述第二内腔中，所述动力输出模块与所述升降单元202连接，驱动所述升降单元202进行升降运动。

具体地，在本发明实施例或其他实施例中，自动升降地脚102的升降原理为电动推杆原理，电机根据获取的升降控制指令提供对应的正向动力或反相动力，承载单元204的第二内腔内有转换单元，将电机的曲线运动转换为承载单元204与升降单元202对应的直线运动，使升降单元202根据不同的动力进行升降运动。

在本发明实施例或其他实施例中，自动升降地脚102也可以靠剪刀式支承架的展开与折叠来完成底座101的升降，其动力是通过油缸的伸缩来推动剪刀的展开与折叠。由于油缸的伸缩速度是由油泵的流量决定的，一般在设计油缸速度时速度很慢，其速度为200mm/分钟，且与油缸相连的进油管直径为6mm。万一油管断裂，液压油也只能从Φ6mm的进油口回油，所以下降速度也是很慢，因此升降更加稳定且十分安全、故障率低、维护费用低。

在本发明实施例或其他实施例中，自动升降地脚102也可以通过液压控制升降，通过液压缸将液压能转变为机械能、做直线往复运动，以控制自动升降地脚102实现升降动作。通过液压缸来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳。

在本发明实施例中，通过设置在底座101上的至少三个自动升降地脚102，每个所述自动升降地脚包括驱动单元201、升降单元202、接地单元203，所述驱动单元201和所述承载单元204固定在所述底座上，所述升降单元202设置在所述承载单元204上，所述接地单元203设置在所述升降单元202上，所述驱动单元201用于根据获取的升降控制指令触发所述升降单元202进行升降运动，以带动所述接地单元203远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座101上安装的设备，从而可以稳固支撑设备，并便捷的调整设备的高度。

图5为本发明一实施例自动升降装置控制面板示意图，如图所示，其包括：升降使能开关301、上升启动按钮302、下降启动按钮303，

升降使能开关301用于使能所述升降启动按钮(上升启动按钮302、下降启动按钮303)，以通过触发所述升降启动按钮(上升启动按钮302、下降启动按钮303)，启动驱动单元驱动所述升降单元202进行升降运动，以带动所述接地单元203远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座101上安装的设备。

在本实施例或其他实施例中，控制面板还可以与底座101上安装的设备共用一个控制面板，如图所示，控制面板上包括控制自动升降地脚102的控制按钮以及底座上安装的设备的控制按钮304及接口305。

在本发明实施例中，增加控制面板后，可以通过控制面板直接调节安装在底座101上的装置的高度，操作简单便捷。

图6为本发明一实施例一种手术医疗系统结构示意图，如图所述，其包括：运动执行设备512、空间位置传感器511、配套的位置标记单元(图中未标出)、主机513、自动升降装置501，其中：

运动执行设备512、空间位置传感器511、配套的位置标记单元、主机513组成手术设备。

所述主机513联接所述运动执行设备512和所述空间位置传感器511，用于在数字化图形图像上创建手术规划，所述手术规划包括自主精确定位到病灶部位的位置和运动路径。该主机513可以固定在一台车503上，该台车503固定在自动升降装置501上，通过自动升降装置501调整高度至与病床502匹配。

具体地，本实施例或其他任意实施例中，数字化图形图像包括颅脑轴位面、冠状面、矢状面、三维模型、血管模型、标准图谱中的一种或多种的组合。

优选地，手术规划是由主治大夫在数字化图形图像上进行操作实施的，从而使抽象的手术意图和经验数字化，便可以被计算、存储和准确传递。

优选地，本实施例或其他任意实施例中，所述运动执行设备512包括高精度主动机械臂。

优选地，本实施例或其他任意实施例中，所述空间位置传感器511包括红外线、电磁、超声或可见光传感器中的任意一种或多种的组合。

优选地，本实施例或其他任意实施例中，所述主机513基于二维医学影像数据，构建患者颅脑三维模型并计算病灶的三维体积，在所述颅脑三维模型中显示勾画病灶的三维形态和位置，在包括病灶的三维形态的数字化图形图像上创建手术规划，所述手术规划包括设定的多靶点和多入颅路径。

具体地，实施例或其他任意实施例中，二维医学影像数据可以为所有遵循DICOM协议的医学影像文件，包括CT、MRI等中的任意一种或两种的组合。

另外，根据读取的患者颅脑的二维医学影像数据可以创建患者的手术病历，包括患者的名称、患者的年龄等。

所述空间位置传感器511用于捕获所述配套的位置标记单元，以由主机513完成不同空间坐标系的位置映射，从而实现所述数字化图形图像与病患现实的匹配。

具体地，本实施例或其他任意实施例中，所述配置的位置标记单元包括运动执行设备512上的标志物、贴附在病患头部的标志物和手持探针上的标志物中的任意一种或多种的组合。

具体地，本实施例或其他任意实施例中，所述主机513收集处理所述运动执行设备512的空间信息和所述空间位置传感器511捕获到的所述标志单元的空间信息，建立不同空间坐标系的转换关系。

具体地，本实施例或其他任意实施例中，所述主机513根据定位到病灶部位的位置和运动路径以及不同空间坐标系的位置映射求解所述运动执行设备512的运动方案，在所述颅脑三维模型中模拟预演所述运动方案，并加以调整。

具体地，本实施例或其他任意实施例中，所述主机513还用于同步导航所述手术器械在所述二维医学影像数据和所述颅脑三维模型中的相对位置。

在跟踪过程中，可以基于同一标记点作为各空间配准的桥梁，即首先获得在不同空间下同一标点的坐标，求得不同空间下同一坐标点之间关系的映射矩阵，从而获得一个空间到另外一个空间的变换关系。

所述运动执行设备512搭载手术器械，用于根据定位到病灶部位的位置和运动路径以及不同空间坐标系的位置映射生成的具体运动方案，对病灶部位进行自主精准定位，并稳固锁定手术器械后支撑手术操作，从而最终由所述执行设备引导手术器械导航定位至现实解剖结构。

本实施或其他任意实施例中，对病灶部位进行自主精准定位时，可以根据具体运动方案建立的数据链路来控制机械臂的运动。

具体地，本实施例或其他任意实施例中，所述手术器械包括微创穿刺针、神经内镜等。

在本发明实施例中，通过自动升降装置稳固支撑医疗设备，并通过自动升降装置直接调整医疗设备的高度，操作简单便捷。

图7为本发明一自动升降控制方法概要流程图，其包括：

S601、根据获取到的升降控制指令，触发驱动单元驱动升降单元进行升降运动；

S602、升降单元进行升降运动带动接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

优选地，在本实施例或其他实施例中，根据获取到的升降控制指令，触发驱动单元驱动升降单元进行升降运动包括：根据获取到的同一升降控制指令，触发每一个驱动单元驱动对应的每一个升降单元进行升降运动；

每一个升降单元进行升降运动带动对应的每一个接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种自动升降装置，其特征在于，包括：设置在底座上的至少三个自动升降地脚，每个所述自动升降地脚包括驱动单元、升降单元、接地单元，所述驱动单元和所述升降单元固定在所述底座上，所述接地单元设置在所述升降单元上，所述驱动单元用于根据获取的升降控制指令触发所述升降单元进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括承载单元，所述承载单元固定在所述底座上，所述升降单元设置在所述承载单元上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述承载单元设置有一第一内腔，所述升降单元设置在所述承载单元的所述第一内腔中，在所述驱动单元的驱动下所述升降单元沿着所述第一内腔进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接地单元的一端设置在所述升降单元内，另外一端为与所述支撑面之间的接触点。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板上设置有升降使能开关、升降启动按钮，所述升降使能开关用于使能所述升降启动按钮，以通过触发所述升降启动按钮，启动驱动单元驱动所述升降单元进行升降运动，以带动所述接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

6.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，还包括：固定块，所述固定块设置有一第二内腔，所述驱动单元的动力输出模块设置在所述第二内腔中，所述动力输出模块与所述升降单元连接，驱动所述升降单元进行升降运动。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括万向轮，所述万向轮设置在所述底座上，用于使安装在所述自动升降装置上的设备进行移动。

8.一种手术医疗系统，其特征在于，包括底座、手术设备以及权利要求1-5任一项所述的自动升降装置，所述自动升降装置中的驱动单元驱动所述自动升降装置中的升降单元进行升降运动，带动所述自动升降装置中的接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备，以调整所述手术设备的工作高度。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述手术设备包括：运动执行设备、空间位置传感器、配套的位置标记单元以及主机；

所述主机联接所述运动执行设备和所述空间位置传感器，用于在数字化图形图像上创建手术规划，所述手术规划包括自主精确定位到病灶部位的位置和运动路径；

所述空间位置传感器用于捕获所述配套的位置标记单元，以由主机完成不同空间坐标系的位置映射；

所述运动执行设备搭载手术器械，用于根据定位到病灶部位的位置和运动路径以及不同空间坐标系的位置映射生成的具体运动方案，对病灶部位进行自主精准定位，并稳固锁定手术器械后支撑手术操作。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括万向轮，所述万向轮设置在所述底座上，用于使安装在所述自动升降装置上的手术设备进行移动至指定位置。

11.一种自动升降控制方法，其特征在于，包括：

根据获取到的升降控制指令，触发驱动单元驱动升降单元进行升降运动；

升降单元进行升降运动带动接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据获取到的升降控制指令，触发驱动单元驱动升降单元进行升降运动包括：根据获取到的同一升降控制指令，触发每一个驱动单元驱动对应的每一个升降单元进行升降运动；

每一个升降单元进行升降运动带动对应的每一个接地单元远离支撑面或者向支撑面运动直至稳固支撑底座上安装的设备。