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用于机器人外科系统的手术台

阅读:138发布:2020-05-17

专利汇可以提供用于机器人外科系统的手术台专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且致动系统包括至少一个致动部,至少一个致动部包括多个致动 支撑 件。每个致动支撑件包括轴组件并且构造为被单独地致动。多个致动支撑件中的每个的轴组件被构造为在第一 位置 与第二位置之间平移。在该第一位置,被致动的致动支撑件与多个致动支撑件中的其余的致动支撑件对准,并且在该第二位置,被致动的致动支撑件与多个致动支撑件中的其余的致动支撑件不对准。,下面是用于机器人外科系统的手术台专利的具体信息内容。

1.一种致动系统,包括:
至少一个致动部;以及
多个致动支撑件,所述多个致动支撑件包括所述至少一个致动部,每个致动支撑件包括轴组件,
其中,所述多个致动支撑件中的每个被构造为被单独地激活,所述多个致动支撑件中的每个的所述轴组件被构造为在第一位置与第二位置之间平移,其中,当所述多个致动支撑件中的被激活的致动支撑件处于所述第一位置时,所述被激活的致动支撑件的所述轴组件与所述多个致动支撑件中的其余的致动支撑件对准,并且当所述多个致动支撑件中的被激活的致动支撑件处于所述第二位置时,所述被激活的致动支撑件的所述轴组件与所述多个致动支撑件中的其余的致动支撑件不对准。
2.根据权利要求1所述的致动系统,其中,所述多个致动支撑件中的每个的所述轴组件包括头部。
3.根据权利要求2所述的致动系统,其中,在所述第一位置,所述被激活的致动支撑件的所述头部与多个致动支撑件中的其余的致动支撑件对准,并且在所述第二位置,所述被激活的致动支撑件的所述头部与所述多个致动支撑件中的其余的致动支撑件不对准。
4.根据权利要求3所述的致动系统,其中,所述轴组件包括可膨胀腔室,其中,所述可膨胀腔室膨胀和缩小,从而使所述轴组件在所述第一位置与所述第二位置之间移动。
5.根据权利要求4所述的致动系统,其中,每个致动支撑件还包括基座,其中,每个基座包括收发器、构造为接收流体的通道以及位于所述通道内并且电联接至收发器的,其中,所述收发器被构造为从手术系统接收信号,所述信号打开和关闭所述阀以允许流体进出所述通道。
6.根据权利要求1所述的致动系统,其中,同时激活所述多个致动支撑件中的一个以上的致动支撑件。
7.根据权利要求1所述的致动系统,所述多个致动支撑件的每个轴组件被构造为平移到第三位置,其中,所述第三位置在所述第一位置与所述第二位置之间。
8.根据权利要求1所述的致动系统,其中,所述多个致动支撑件被构造成相对于外科器械对患者进行重新定位
9.根据权利要求1所述的致动系统,其中,所述至少一个致动部被构造为联接至手术台。
10.一种在医疗程序期间对患者进行定位的方法,包括:
基于患者的参数确定所述患者在致动手术台系统上的期望的初始位置;
在所述致动手术台系统上对所述患者进行定位;
对所述致动手术台系统的致动系统进行致动以将所述患者定位在所述初始位置中;
监视所述患者相对于外科器械的所述初始位置;以及
对所述致动系统进行致动以维持所述患者相对于所述外科器械的所述初始位置。
11.根据权利要求10所述的在医疗程序期间对患者进行定位的方法,其中,对手术台的所述致动系统进行致动包括对所述致动系统的至少一个致动支撑件进行致动。
12.根据权利要求11所述的在医疗程序期间对患者进行定位的方法,还包括使所述致动系统的所述至少一个致动支撑件在第一位置与第二位置之间转换。
13.根据权利要求10所述的在医疗程序期间对患者进行定位的方法,还包括同时相对于所述患者移动所述外科器械并对所述致动系统进行致动。
14.根据权利要求10所述的在医疗程序期间对患者进行定位的方法,还包括监视所述致动系统。

说明书全文

用于机器人外科系统的手术台

背景技术

[0001] 传统上,由于手术台的当前的设计,如果不是完全受限,患者在医疗程序期间的移动性也是受限制的。该限制会导致整个医疗程序中出现不必要的耽搁并且可能限制任何所采用的外科器械的使用范围。另外,当前的手术台阻止患者成为医疗程序的整体组成部分。具有能够使患者朝向所采用的外科装置持续不断地相对移动和/或通常能够再定位的手术台允许患者成为医疗程序的整体组成部分,并且对于医务人员来说将整个过程简化。
[0002] 当前,手术台通常能够被划分为普通手术台和专手术台。通常,普通手术台为患者提供受限制的可调节支撑,例如可以由临床医生调节台子的高度和倾斜度。这在目标区域需要被上升到普通手术台上方的情况下需要患者的手动调节。在这些情况下,医务人员的成员通常将诸如枕头的物体放置在患者的目标区域下方。然而,这并不是理想的调节方法。
[0003] 相比之下,专门手术台提供更大的调节范围。例如,可以调节专门手术台的个别的部分,即,专门手术台的整个部分可相对地调节。虽然专门手术台提供了更大的可能的调节范围,但这些台子依然缺乏使患者相对于所采用的外科器械持续不断地移动的能
[0004] 因此,依然需要提供患者相对于外科器械的持续不断的移动的手术台。发明内容
[0005] 本公开总体涉及外科系统。更具体地,本公开涉及包括致动手术台系统的机器人外科系统。
[0006] 一种致动系统包括至少一个致动部,该致动系统包括多个致动支撑件。每个致动支撑件包括轴组件并且被构造为被单独地激活。多个致动支撑件中的每个的轴组件被构造为在第一位置与第二位置之间平移。在第一位置,被激活的致动支撑件与多个致动支撑件中的其余的致动支撑件对准,在第二位置,被激活的致动支撑件与多个致动支撑件中的其余的致动支撑件不对准。
[0007] 多个致动支撑件中的每个的轴组件包括头部。在第一位置,被激活的致动支撑件的头部与多个致动支撑件中的其余的致动支撑件对准,在第二位置,被激活的致动支撑件的头部与多个致动支撑件中的其余的致动支撑件不对准。每个轴组件还包括可膨胀腔室,其中,可膨胀腔室膨胀和缩小,从而使轴组件在第一位置与第二位置之间移动。
[0008] 致动系统的每个致动支撑件包括基座。每个基座包括传感器、构造为接收流体的通道以及位于所述通道内并且电联接至传感器的。传感器被构造为从手术系统接收信号,所述信号打开和关闭阀以允许流体进出通道。
[0009] 致动系统被构造为同时激活多个致动支撑件中的一个以上的致动支撑件。多个致动支撑件被构造成相对于外科器械对患者进行重新定位。
[0010] 在一个实施例中,多个致动支撑件的每个轴组件被构造为平移到第三位置,其中,第三位置在第一位置与第二位置之间。
[0011] 在另一个实施例中,至少一个致动部被构造为联接至手术台。
[0012] 一种在医疗程序期间对患者进行定位的方法,包括:确定患者在致动手术台系统上的期望的初始位置;在致动手术台系统上对患者进行定位;对致动手术台系统的致动系统进行致动以将患者定位在初始位置中;监视患者相对于外科器械的初始位置;以及对致动系统进行致动以维持患者相对于外科器械的初始位置。患者的期望的初始位置基于患者的参数。
[0013] 对致动手术台系统的致动系统进行致动包括对致动系统的至少一个致动支撑件进行致动。致动系统的至少一个致动支撑件在第一位置与第二位置之间转换。
[0014] 所述方法还包括同时相对于患者移动外科装置并对致动系统进行致动。另外,所述方法还包括监视致动系统。附图说明
[0015] 由于在结合接下来的附图考虑时可以从接下来的详细描述更好地理解外科系统,将更充分地理解该外科系统,其中:
[0016] 图1是包括根据本公开的致动手术台的机器人外科系统的示意性图示;
[0017] 图2A是图1的致动手术台的俯视图;
[0018] 图2B是图1的致动手术台的侧视图;
[0019] 图3是形成根据本公开的图1的机器人外科系统的一部分的手术系统的示意图;
[0020] 图3A是展现示出根据本公开的致动手术台的一部分的视图的用户接口的图示;
[0021] 图4是图2A的致动手术台的致动系统的透视图;
[0022] 图4A是沿着图4中的剖面线4A-4A剖切时的图4的致动系统的致动支撑件的剖视图;
[0023] 图4B是图4的致动系统的致动支撑件的俯视图;
[0024] 图5A是根据本公开的具有未激活的致动支撑件的致动手术台的侧视图;以及[0025] 图5B是具有至少一个激活的致动支撑件的图5A的致动手术台的侧视图。

具体实施方式

[0026] 将参照附图详细描述各种实施例,其中相同的附图标记识别相似或相同的元件。如公知的,术语“临床医生”指的是医生、护士或者任何其他护理提供者,并且可以包括辅助人员。另外,诸如前、后、上、下、顶部、底部等的方向术语仅仅为了便于描述而使用,并且并不意在限制此处所附的公开内容。
[0027] 在接下来的描述中,没有详细描述众所周知的功能或结构,从而避免以不必要的细节使本公开难以理解。
[0028] 一般而言,本公开涉及机器人外科系统,其包括致动手术台系统,从而有助于在医疗程序期间患者的身体相对于外科器械的持续不断的移动,使得患者成为医疗程序的整体组成部分。例如,致动手术台系统的致动可以相对于外科器械操纵目标区域,使得临床医生获得目标区域的改进的接近。
[0029] 首先参照图1,诸如例如机器人外科系统1的外科系统通常包括一个或多个外科机器人手臂2、3,控制装置4,手术控制台5以及致动手术台系统100。外科机器人手臂2、3中的任何一个可以与机器人外科组件10和机电外科器械20联接。在一些实施例中,机器人外科组件10可以能移除地附接至外科机器人手臂2、3中的一个的滑轨40。在某些实施例中,机器人外科组件系统100可以固定地附接至外科机器人手臂2、3中的一个的滑轨40。
[0030] 如本领域技术人员原则上已知的,手术控制台5包括显示装置6和手动输入装置7、8,所述显示装置6被设立为显示三维图像,通过所述手动输入装置7、8,临床医生能够以第一手术模式远距离操纵机器人手臂2、3。机器人手臂2、3中的每个可以由可以通过关节连接的任何数量的构件组成。机器人手臂2、3可以由连接至控制装置4的电驱动器(未示出)驱动。控制装置4(例如,计算机)被设立为例如通过计算机程序以如下方式激活驱动器:机器人手臂2、3,附接的机器人外科组件10以及因此的机电外科器械20(包括未示出的机电末端执行器)根据通过手动输入装置7、8限定的移动执行期望的移动。控制装置4还可以以其调整机器人手臂2、3和/或驱动器的移动的方式来设立。
[0031] 机器人外科系统1被构造为用于如下的患者“P”:患者位于(例如,躺在)致动手术台系统100上,将要以通过外科器械(例如,机电外科器械20)的微创方式进行治疗。机器人外科系统1还可以包括两个以上的机器人手臂2、3,额外的机器人手臂同样连接至控制装置4并且能够通过手术控制台5远距离操纵。外科器械,例如机电外科器械20(包括其机电末端执行器)也可以附接至任何额外的机器人手臂。
[0032] 关于机器人外科系统的结构和操作的详细论述,可以参考于2011年11月3日提交的名称为“Medical Workstation(医疗工作站)”的美国专利第8,828,023号,其全部内容通过参考合并到本文中。
[0033] 现在转向图2A、图2B、图3、图3A、图4、图4A以及图4B,致动手术台系统100的实施例包括手术系统160、致动系统110以及手术台102。
[0034] 致动手术台系统100的手术系统160为临床医生提供控制致动手术台系统100的致动系统110的能力。手术系统160为允许临床医生在整个医疗程序中对致动手术台系统100的致动系统110进行致动的实时手术系统。另外,手术系统160在医疗程序之前、期间和之后提供致动系统110的视觉表示。手术系统160可以被合并到外科系统1的手术控制台5中,或者可以为单独的单元。在手术系统160为单独的单元的实施例中,手术系统160可以为移动手持装置。手术系统160可以包括存储器162、应用程序164、处理器166、显示器168、网络接口170、输入装置172和/或输出模174。
[0035] 存储器162包括用于存储能够由处理器166执行并且控制手术系统160的操作的数据和/或软件的任何非暂时性计算机可读取存储介质。在实施例中,存储器162可以包括诸如闪存芯片的一个以上的固态存储装置。存储器162可以存储应用程序164。
[0036] 应用程序164为临床医生提供对致动手术台系统100的致动系统110进行致动的能力。应用程序164可以是存储在存储器162中且能由手术系统160的处理器166执行的一个或多个软件程序。应用程序164被构造为向致动手术台系统100的致动系统110发送信息并且从致动手术台系统100的致动系统110接收信息。而且,当由处理器166执行时,应用程序164使显示器168呈现用户接口,诸如图3A所示的用户接口180。
[0037] 处理器166可以为普通处理器,构造为执行特定的图形处理任务同时将普通处理器释放以执行其他任务的专门的图形处理单元(GPU),和/或多个这样的处理器或者这样的处理器的组合。
[0038] 显示器168可以为触感的、语音激活的和/或运动激活的,使得显示器168能够用作输入装置和输出装置二者。显示器168视觉上显示致动系统110的不同参数,这将在下文中进一步详细地讨论。
[0039] 网络接口170可以被构造为连接至诸如由有线网络和/或无线网络组成的局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线移动网络、蓝牙网络和/或因特网的网络。手术系统160可以经由网络接口170接收对其软件(例如,应用程序)的更新。
[0040] 输入装置172可以是临床医生与手术系统160交互所借助的任何装置,诸如,例如,鼠标键盘脚踏开关触摸屏和/或语音接口。
[0041] 输出模块174可以包括任何连接端口或总线,诸如,例如,并行端口、串行端口、通用串行总线(USB)、或者本领域技术人员已知的任何其他类似的连接端口。
[0042] 继续参照图2A、图4、图4A以及图4B,致动系统110包括致动部112和致动支撑件120。例如,致动系统110可以包括第一致动部112A、第二致动部112B以及第三致动部112C。
第一部分112A可以位于手术台102的顶部或头部的近侧,而第三部分112C可以位于手术台
102的底部或脚部的近侧。第二部分112B可以位于第一部分112A与第二部分112B之间。致动系统110的致动部112中的每个可以采用任何合适的形状或轮廓,例如,矩形、圆形、或者任意形状。另外地,致动系统110的致动部112中的每个可以具有彼此类似的尺寸。致动部112中的每个的长度可以在6英寸到12英寸的范围内,而致动部112中的每个的宽度可以从2英寸到6英寸的范围内。致动部112中的每个包括上层114。上层114被构造为作为对致动支撑件120的反应而至少在中立位置“A”(图5A)与上升位置“B”(图5B)之间平移。
[0043] 基于患者的参数和医疗程序的参数,临床医生可以选择致动系统110的每个致动部112的尺寸和/或致动部112的数量。在一些实施例中,致动系统110可以包括较少的致动部112,例如单个的致动部(未图示),和/或致动系统110可以包括较多的致动部112,例如三个以上的致动部(未图示)。临床医生可以考虑若干不同的患者参数,例如患者的身高和体重。患者的参数和医疗程序的参数可以上传并存储在手术系统160内并且经由用户接口180来显示(图3A)。临床医生能够在医疗程序的整个持续时间内存取患者的参数和医疗程序的参数。
[0044] 在一些实施例中,致动系统110的每个致动部112可以与手术台102一体形成。在其他实施例中,致动系统110的每个致动部112可以单独地移动并且能附接至手术台102的顶表面。
[0045] 如在图2A中看到的,每个致动部112支撑致动点或者插头118。致动点118位于致动系统110的每个致动部112的上表面114之上。基于临床医生的需要,可以选择每个致动部112的致动点118的数量以及每个致动部112的致动点118的布局。如在下文中描述的,致动点118的数量和布局对应于致动支撑件120的数量。每个致动点118可以采用任何合适的形式,例如圆形、椭圆形和/或正方形。
[0046] 具体参照图4、图4A和图4B,致动支撑件120分别包括基座122和轴组件134。
[0047] 每个基座122包括连接突起124(图4B)、接纳沟槽126(图4B)、容纳在基座122内的收发器128(图4A)、传感器129(图4A)、穿过其而限定的通道130、阀132(图4A)、阀传感器133(图4A)。每个基座122被构造为经由接纳沟槽126和连接突起124而彼此连接。接纳沟槽126被构造并且适于接纳连接突起124。在一个实施例中,可以通过将一个基座122的连接突起124与另一个基座122的连接沟槽126垂直地对齐,并且使一个基座122的连接突起124相对于另一个基座122的接纳沟槽126垂直平移(例如,以燕尾连接的方式),将连接突起124定位在接纳沟槽126内。
[0048] 容纳在每个基座122内的收发器128能够从手术系统160接收信号,并且能够将该信号发送给阀传感器133。由收发器128接收并且发送至阀传感器133的信号将致动阀传感器133,由此致动支撑件120。收发器128可以是构造为从手术系统160接收信号并且将该信号发送给阀传感器133的任何收发器。
[0049] 横向于轴组件134的垂直轴线“X”而穿过每个基座122来限定通道130。通道130被构造为经由气动(未示出)来接收流体,诸如空气,气动泵可以连接至基座122。通道130相对于轴组件134的可膨胀腔室146而定位,使得在从手术系统160接收到信号时,通过通道130的流体将进入到轴组件134的可膨胀腔室146中。通过通道130的流体可以经由阀132而进入到轴组件134的可膨胀腔室146内。阀132经由阀传感器133而电联接至收发器128。当外科医生选择致动/激活哪个致动支撑件120时,手术系统160将向所选择的致动支撑件120的收发器128发送信号,所述收发器128转而将所述信号发送至阀传感器133,打开和/或关闭阀132,以使得期望量的流体进入到轴组件134的可膨胀腔室146内,因此对所选择的致动支撑件120进行致动。
[0050] 容纳在每个基座122内的传感器129能够测量轴组件134的高度。在一个实施例中,传感器129是能够接收反射光或反射激光的超声传感器(未示出)。传感器129持续地测量轴组件134的高度。传感器129可以是能够测量轴组件134的波动的高度的任何传感器。传感器129被构造为向手术系统160发送轴组件134的波动的高度的测量值。
[0051] 每个基座122能够固定至致动手术台系统100的手术台102。在一些实施例中,每个基座122与致动手术台系统100的手术台102一体形成。在其他实施例中,基座122可释放地固定至手术台102,使得每个基座122可以被重新布置或者从手术台102移除。每个轴组件134包括轴136、可膨胀腔室146、刚性构件140以及头部148,所述轴136包括形成套筒或波纹管的压缩环138。压缩环138可以与轴136一体形成。轴136的压缩环138彼此间隔开,这允许每个压缩环138相对于轴136的其他压缩环138被压缩。
[0052] 可膨胀腔室146可以定位在每个轴组件134的底部。可膨胀腔室146被构造为经由通道130和基座122的阀132接收来自气动泵(未示出)的流体。取决于由可膨胀腔室146接收的流体的量,可膨胀腔室146将膨胀或者缩小。
[0053] 刚性构件140包括第一圆筒构件142和第二圆筒构件144。第二圆筒构件144被构造和定尺寸为装配在第一圆筒构件142内,使得第二圆筒构件144的外径与第一圆筒构件142的内径相当。刚性构件140定位在可膨胀腔室146的顶部上,使得第二圆筒形构件144响应于可膨胀腔室146的膨胀和缩小而在第一位置与第二位置之间转换。刚性构件140为轴组件134提供有限的支撑;确切地说,刚性构件140为轴组件134的扩展提供了引导。
[0054] 每个轴组件134的头部148从轴136延伸并且可以与轴136一体形成。每个头部148可以被定位成邻近致动系统110的每个致动部112的下表面116。轴组件134的每个头部148可以包括至少部分平坦的表面150。部分平坦的表面150可以限定凹陷152,可以在部分平坦的表面150中居中地限定凹陷152。凹陷152可以被构造和定尺寸成在其中接纳相应的致动点118。以这种方式,每个致动支撑件120将与对应的致动点118居中地对准。另外,致动点118例如通过螺纹连接等方式将致动部112固定到轴组件134的头部148。
[0055] 每个轴组件134被构造成在至少第一位置与第二位置之间平移。在第一位置,轴组件134的压缩环138、刚性构件140以及可膨胀腔室146被充分压缩/缩小,并且致动点118位于中立位置。同样在第一位置,在致动部112的上表面114保持在中立位置“A”(图5A)的情况下,轴组件134的头部148保持与致动部112的下表面116接触。当每个轴组件134在第一位置与第二位置之间转换时,轴组件134的压缩环138、刚性构件138和可膨胀腔室146变得减压/缩小和/或伸展/膨胀。该减压和/或伸展转而使每个致动点118在中立位置与上升位置之间平移。在第二位置,压缩环138、刚性构件140和可膨胀腔室146将被充分减压/膨胀,并且致动点118被定位在充分上升位置。而且,轴组件134的头部142保持与致动部112的下表面116接触。以这种方式,轴组件134的头部148使致动部112的上表面114(包括致动点118)上升到上升位置“B”(图4B)。
[0056] 致动系统110的每个致动支撑件120可以被单独地致动,使得临床医生可以经由手术系统160单独地选择要致动的致动支撑件120。手术台102安装至基座104上(图2B)。手术台102的基座104被构造为调节手术台102的高度和倾斜度。
[0057] 每个致动部112可以由任何合适的生物相容性材料形成。例如,致动支撑件120可以是不锈、钴合金合金。每个致动部112的上表面114可以是柔性的生物相容性材料。
[0058] 移至图5A和图5B,图示出在使用中示出的致动手术台系统100的实施例。起初,患者的参数被收集并输入到手术系统160中。利用该信息,手术系统160将计算并提供指令,用于致动手术台系统100相对于机器人外科系统1的其余组件的最佳布置或建议布置。此外,手术系统160将指示患者在致动手术台系统100上的最佳或建议的初始位置。在将患者放置在致动手术台系统100上之前,每个致动支撑件120可以未被致动并定位在第一位置,例如位置“A”(图5A)。当将患者放置在致动手术台系统100上时,临床医生可以参考手术系统160,以确保最佳的初始定位。当患者被最佳地放置在致动手术台系统100上时,手术系统
160可以向临床医生提供信号。手术系统160还可在整个程序中整体识别每个致动支撑件
120和/或致动系统110的参数。在手术系统160的用户接口180上显示的参数可以包括每个致动的/激活的致动支撑件120的膨胀百分比,致动支撑件120中的哪个被致动,每个致动的致动支撑件120的高度,或者致动系统110的任何其他参数。
[0059] 在患者被定位在致动手术台系统100上之后,临床医生可以致动任何致动支撑件120(图5B)。临床医生可以基于患者的参数、正在执行的特定医疗程序、正在使用的外科器械和/或其任何组合来选择要致动的致动支撑件120。基于临床医生的需要和/或外科程序的进展并与外科器械20相关地,临床医生能够持续地致动每个致动支撑件120,在第一位置与第二位置之间(或者第一位置与第二位置之间的任何位置,例如第三位置)平移致动支撑件120。
[0060] 临床医生可以根据需要或期望监视作用在致动支撑件120上的力并调节致动支撑件120的位置(例如其高度)以维持位置或调节患者(或其身体部位)的位置。不断重新调整患者的位置的能力允许改善在整个医疗程序中对患者的接近。此外,增强了机器人外科系统1的性能,并且允许患者成为医疗程序的整体组成部分。
[0061] 在医疗程序完成时,临床医生可以选择使致动支撑件120保持被致动和/或可以选择使致动支撑件120返回到第一位置。
[0062] 本领域技术人员将理解的是,本文中具体描述、并且在附图中示出的结构和方法是非限制性的示例性实施例,并且描述、公开内容以及附图应仅被解释为特定实施例的示例。因此,应当理解的是,本公开不限于所描述的精确实施例,并且在不脱离本公开的范围或主旨的情况下,本领域的技术人员可以实现其他改变和修改。另外,在不脱离本公开的范围的情况下,结合某些实施例示出或描述的元件和特征可以与某些其他实施例的元件和特征组合,并且这样的修改和变化也包括在本公开的范围内。因此,本公开的主题不受已经具体示出和描述的内容的限制。
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