CN108095824B - 一种中心通气模块化气动锁紧操作臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心通气模块化气动锁紧操作臂,操作臂由模块化设计的气动锁紧关节，压缩气体可推动活塞压紧球关节，同时本地关节的压缩空气可以通过中部管路流入下一个关节实现锁紧功能；可以通过模块之间的扩展形成操作臂，操作臂的末端可以固定工具或者手术器械，对工具和器械起到定位作用。本发明的有益效果在于：可以实现对手术工具和器械的定位，医生可以直接操作操作臂，减少沟通环节，减轻医生的劳动强度和负担，提高操作效率。

Description

一种中心通气模块化气动锁紧操作臂

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种操作装置。

背景技术

中国医疗成本上升快速，在医疗手术中，通常单个医生不能够独立完成外科手术任务，由于手术中使用多种器械，医生不能够同时操作这些器械，需要额外的助手进行辅助才能够完成手术。由于助手医生存在，主治医生需要与助手进行沟通才能够让助手把器械移动到指定的位置，沟通环节一旦不清晰将会延长手术时间，另外助手长时间工作存在器械定位不稳定的问题，因此需要一种能够稳定定位又能够快速根据医生意图的手术器械定位装置。

专利CN251710683947.0公开了一种医用辅助器具方案，方案中采用螺旋副挤压球关节的构型方式锁紧，但是并不能够同时锁紧和同时解锁所有的运动关节。

发明内容

本发明针对医疗手术中存在主治医生不能够同时操作多个手术器械的问题，提出了一种能够定位手术器械的操作臂，该操作臂采用模块化设计，能够轻易的扩展成多个关节的组合样式，并且采用气体方式能够同时锁紧所有球关节，方便使用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种中心通气模块化气动锁紧操作臂，其特征在于，包括锁紧关节、模块连接杆和关节连接杆，所述的模块连接杆的两端均与锁紧关节连接，所述的锁紧关节连接关节连接杆；

所述的锁紧关节上设有外壳体，外壳体上设有内螺纹，所述模块连接杆为管状结构，其首尾两端设有密封圈和具有外螺纹结构，所述外螺纹与外壳体内设有的内螺纹相适配，所述模块连接杆通过外螺纹与锁紧关节的外壳体内设有的内螺纹连接，所述的锁紧关节上设有的球关节上设有外螺纹，所述关节连接杆为具有内螺纹的空心杆，球关节上设有的外螺纹与关节连接杆上的内螺纹相适配，关节连接杆通过连接球关节与锁紧关节连接：

所述锁紧关节由球关节、球关节外套、锁紧块、外壳体、内缸体、推杆、弹簧、前活塞、后活塞、紧定螺钉、缸体塞A、气管接头A、外密封圈、内密封圈、三通接头、第一气管、第二气管、第三气管构成；所述球关节外表面为球形且设有中空孔，球关节外套内腔设有凹球面，锁紧块与球关节相接处为内凹的球面，所述的球关节安装在球关节外套中并与锁紧块接触，所述的球关节外套上还设有外螺纹，球关节外套上的外螺纹与外壳体上的内螺纹相适配，球关节外套通过螺纹结构连接在外壳体的一端，推杆的一端与锁紧块固定连接，另一端与前活塞之间通过紧定螺钉连接，内缸体为阶梯轴，具有中心通孔，大径端套有密封圈并塞入外壳体的内腔中，弹簧套在推杆上，并夹在锁紧块与内缸体之间；前活塞上套有外密封圈和内密封圈，后活塞上套有外密封圈和内密封圈，前活塞与后活塞通过螺钉固接，并与内缸体的小径端的长轴面和外壳体的圆柱内腔相适配；缸体塞A套在内缸体的长轴端部并通过外壳体内设有的密封圈和内螺纹与外壳体连接；气管接头A固连在上缸体塞A上，第一气管穿过球关节、内缸体的中空腔与三通接头连接，气管接头A与三通接头之间通过第二气管连接，所述三通接头上连接有第一气管、第二气管和第三气管。

优选的，所述的第一气管通过三通接头与第二气管和第三气管连接，第一气管通过三通接头、第二气管、气管接头A和第三气管将压缩气体送入各个锁紧关节的密封腔内，所述的密封腔由后活塞、内缸体、缸体塞A和外壳体组成。

优选的，所述的锁紧关节、模块连接杆和关节连接杆依次连接，进行扩展成连杆关节；连杆关节通过关节连接杆扩展成多连杆关节；所有连杆关节都能够从一端的球关节第一气管对所有的锁紧关节提供压缩空气。

优选的，所述的第一气管进入腔体的气体能够同时压紧所有锁紧关节中的后活塞。

优选的，所述的缸体塞A可为缸体塞B，将气管接头B和密封圈安装在缸体塞B的内腔中，第一气管固定在气管接头B一端上，模块连接杆首尾连接锁紧关节，所述的模块连接杆中形成中央免气管连杆结构。

优选的，所述的气管接头B、第一气管和密封圈能够在缸体塞B的内腔中滑动。

优选的，所述的缸体塞B上设有一偏离中央轴线的通孔。

优选的，本装置能够用压缩气体锁紧，也适用于压缩液体锁紧。

本发明的有益效果在于：能够实现对手术工具和器械的定位，节省辅助医生的体力，减轻医生的劳动强度和负担；医生能够直接操作操作臂，减少沟通环节，提高操作效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的锁紧关节剖面结构图。

图3为本发明的双锁紧关节结构示意图。

图4为本发明的中央免气管锁紧关节剖面结构图。

图5为本发明的锁紧关节为中央免气管的连杆设计结构示意图。

图中：1-锁紧关节；2-模块连接杆；3-关节连接杆；4-球关节；5-球关节外套；6-锁紧块；7-外壳体；8-内缸体；9-推杆；10-弹簧；11-前活塞；12-后活塞；13-紧定螺钉；14-缸体塞A；15-气管接头；16-外密封圈；17-内密封圈；18-三通接头；19-第一气管；20-第二气管；21-第三气管；22-缸体塞B；24-密封腔；25-密封圈；26-气管接头B。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施方式1：

如图1所示，本发明所述的一种中心通气模块化气动锁紧操作臂由锁紧关节1、模块连接杆2以及关节连接杆3构成，压缩气体通过第一气管19导入到锁紧关节1中的空腔内推动活塞锁紧球关节4达到操作臂的锁紧功能。图中由四个锁紧关节1、两个连接杆2和关节连接杆3构成一个多自由度操作臂。

如图2所示，所述的锁紧关节1由；球关节4、球关节外套5、锁紧块6、外壳体7、内缸体8、推杆9、弹簧10、前活塞11、后活塞12、紧定螺钉13、缸体塞A14、气管接头15、外密封圈16、密封圈17、三通接头18、第一气管19、第二气管20、第三气管21组成。球关节4外形为球体且在中心轴处有一空心套筒结构，套筒外表面设有外螺纹，其空心部分供第一气管19穿过，球关节4放置在内腔为球面的球关节外套5中，球关节外套5上设有外螺纹，外壳体7上设有与之相适配的内螺纹，球关节外套5通过外螺纹拧紧在外壳体7的一端上。锁紧块6具有内凹的球面形状与球关节4适配，推杆9穿过内缸体8上的圆孔，推杆9两端分别固定在锁紧块6和前活塞11上；弹簧10套在推杆9上，弹簧10两端分别顶紧锁紧块6和内缸体8，内缸体8为中空结构的圆柱阶梯轴，内缸体8允许第一气管19通过，内缸体8上设有六组沿着中心轴线布置的圆孔，所述的圆孔用于供推杆9穿过；同样，内缸体8与锁紧块6之间布置有沿中心轴线方向的六个推杆9和弹簧10，内缸体8的大轴端设有凹槽，凹槽槽中放置外密封圈16，内缸体8穿过密封圈塞入外壳体7内腔中；推杆9与前活塞11之间通过紧定螺钉13连接，前活塞11后端固定后活塞12，前活塞11与后活塞12外圆周向的凹槽内放置有外密封圈16，活塞的内孔周向的凹槽中放置有内密封圈17，前活塞11与后活塞12能够在内缸体8和外壳体7之间滑动；缸体塞A14一端为圆轴结构,另一端通过螺纹拧紧在外壳体7上，大径端外圆的凹槽中放置外密封圈16，内缸体8的长轴端塞入缸体塞A14的内孔中，由内密封圈17密封；在缸体塞A14中心轴方向，偏离中心处有一贯通缸体塞A14的螺纹孔，螺纹孔上面固定安装有气管接头15，第二气管20连接气管接头15与三通接头18，三通接头18连接第一气管19、第二气管20与第三气管21。从第一气管19进入的压缩气体通过三通接头18传入第三气管21，然后进入由后活塞12、内缸体8、缸体塞A14和外壳体7形成的密封腔，推动后活塞12、前活塞11、推杆9和锁紧块6，将球关节4压紧在球关节外套5中，压紧力由气体压力决定。

参见图3，模块连接杆2首尾两端分别固定连接一个锁紧关节1形成连杆结构，将第三气管21连接三通接头18，气体将能够充满两个锁紧关节1的密封腔，同时推动两个后活塞12和锁紧块6压紧球关节4；关节连接杆3能够将将两个连杆结构连接，形成两连杆构型的操作臂，在初始端第一气管19通气时，气体能锁紧操作臂所有球关节4。

进一步的，在最末端的关节连接杆3上安装手术工具，将第一个球关节4固定杆固定在基座上，能够实现对手术工具的定位；当压缩气体撤出时，球关节4与锁紧块6的压力减小，可在外力作用下相对转动，两者之间的静压力由弹簧10调节。

实施方式2：

参见图4，将实施方式1中的缸体塞A14与气管接头15的连接方式改为同轴心连接，变成缸体塞B22；气管接头B26连接第一气管19，气管接头B 26的外圆周有密封圈能够在缸体塞B22内腔中滑动；模块连接杆2的两端通过螺纹连接和密封圈与外壳7形成密封腔24；其他未提及部件与实施例一相同。

参见图5，图中为一个模块连接杆2与两个中央免气管形式的锁紧关节1，当气体从第一气管19进入时，通过气管接头B26进入密闭腔体24，气体通过首尾两端缸体塞B22的偏心通孔进入锁紧关节1的密闭腔体，推动活塞11、活塞12一起滑动，压紧球关节4。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种中心通气模块化气动锁紧操作臂，其特征在于，包括锁紧关节(1)、模块连接杆(2)和关节连接杆(3)，所述的模块连接杆(2)的两端均与锁紧关节(1)连接，所述的锁紧关节(1)连接关节连接杆(3)；

所述的锁紧关节(1)上设有外壳体(7)，外壳体(7)上设有内螺纹，所述模块连接杆(2)为管状结构，其首尾两端设有密封圈和具有外螺纹结构，所述外螺纹与外壳体(7)内设有的内螺纹相适配，所述模块连接杆(2)通过外螺纹与锁紧关节(1)的外壳体(7)内设有的内螺纹连接，所述的锁紧关节(1)上设有的球关节(4)上设有外螺纹，所述关节连接杆(3)为具有内螺纹的空心杆，球关节(4)上设有的外螺纹与关节连接杆(3)上的内螺纹相适配，关节连接杆(3)通过连接球关节(4)与锁紧关节(1)连接；

所述锁紧关节(1)由球关节(4)、球关节外套(5)、锁紧块(6)、外壳体(7)、内缸体(8)、推杆(9)、弹簧(10)、前活塞(11)、后活塞(12)、紧定螺钉(13)、缸体塞A(14)、气管接头A(15)、外密封圈(16)、内密封圈(17)、三通接头(18)、第一气管(19)、第二气管(20)、第三气管(21)构成；所述球关节(4)外表面为球形且设有中空孔，球关节外套(5)内腔设有凹球面，锁紧块(6)与球关节(4)相接处为内凹的球面，所述的球关节(4)安装在球关节外套(5)中并与锁紧块(6)接触，所述的球关节外套(5)上还设有外螺纹，球关节外套(5)上的外螺纹与外壳体(7)上的内螺纹相适配，球关节外套(5)通过螺纹结构连接在外壳体(7)的一端，推杆(9)的两端分别与锁紧块(6)和前活塞(11)固定连接，推杆(9)与前活塞(11)之间通过紧定螺钉(13)连接，内缸体(8)为阶梯轴，内缸体(8)设有中心通孔，内缸体(8)大径端套有密封圈并塞入外壳体(7)的内腔中，弹簧(10)套在推杆(9)上，并夹在锁紧块(6)与内缸体(8)之间；前活塞(11)上套有外密封圈(16)和内密封圈(17)，后活塞(12)上套有外密封圈(16)和内密封圈(17)，前活塞(11)与后活塞(12)通过螺钉固接，并与内缸体(8)的小径端的长轴面和外壳体(7)的圆柱内腔相适配；缸体塞A(14)套在内缸体(8)的长轴端部并通过外壳体(7)内设有的密封圈(16)和内螺纹与外壳体(7)连接；气管接头A(15)固连在缸体塞A(14)上，第一气管(19)穿过球关节(4)、内缸体(8)的中空腔与三通接头(18)连接，气管接头A(15)与三通接头(18)之间通过第二气管(20)连接，所述三通接头(18)上连接有第一气管(19)、第二气管(20)和第三气管(21)；

所述的第一气管(19)通过三通接头(18)与第二气管(20)和第三气管(21)连接，第一气管(19)通过三通接头(18)、第二气管(20)、气管接头A(15)和第三气管(21)将压缩气体送入各个锁紧关节(1)的密封腔，所述的密封腔由后活塞(12)、内缸体(8)、缸体塞A(14)和外壳体(7)组成；

所述的锁紧关节(1)、模块连接杆(2)和关节连接杆(3)依次连接，扩展成连杆关节；连杆关节通过关节连接杆(3)扩展成多连杆关节；所有连杆关节都能够从一端的球关节第一气管(19)对所有的锁紧关节提供压缩空气。

2.根据权利要求1所述的一种中心通气模块化气动锁紧操作臂，其特征在于，所述的第一气管(19)进入腔体的气体能够同时压紧所有锁紧关节(1)中的后活塞(12)。

3.根据权利要求1所述的一种中心通气模块化气动锁紧操作臂，其特征在于，所述的缸体塞A(14)可为缸体塞B(22)，将气管接头B(26)和密封圈安装在缸体塞B(22)的内腔中，第一气管(19)固定在气管接头B(26)一端上，模块连接杆(2)首尾连接锁紧关节(1)，所述的模块连接杆(2)中形成中央免气管连杆结构。

4.按照权利要求3所述的一种中心通气模块化气动锁紧操作臂，其特征在于，所述的气管接头B(26)、第一气管(19)和密封圈能够在缸体塞B(22)的内腔中滑动。

5.按照权利要求3所述的一种中心通气模块化气动锁紧操作臂，其特征在于，所述的缸体塞B(22)上设有一偏离中央轴线的通孔。

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