CN108324371A - 用于手术机器人的人体器官表皮吸附器 - Google Patents
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- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
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Abstract
本发明公开了用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，包括驱动部、与驱动部连通的输气管、与输气管连通的吸头，驱动部包括筒体，在筒体内由上至下依次设置有电池、电路板、静铁芯、电磁线圈、动铁芯、弹簧，电池、电路板以及电磁线圈构成电回路，电路板与控制器信号连接，电磁线圈与筒体底部形成活塞腔，动铁芯下端部连接有活塞，活塞与活塞腔内壁滑动配合，吸头上具有一能罩附于表皮的负压槽，活塞在弹簧的弹力作用下与筒体底部相抵，电磁线圈通电时，产生吸引力吸引动铁芯，动铁芯带动活塞压缩弹簧，活塞上移使负压槽形成远低于外界的气压从而吸附表皮，适应于手术机器人手术时对手术处表皮吸附固定防止其蠕动。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体的说，是指用于手术机器人的人体器官表皮吸附器。
背景技术
医学上所说的手术是指，使用医疗器械截断或剖开皮肤或粘膜、其他组织，或通过操作来治病的过程，特别是，由于切开手术部位的皮肤并对其内部的器官等进行治疗、整形或去除的开腹手术等，引起出血、副作用、患者的痛苦、疤痕等问题，因此最近作为对策案，使用机器人的手术正受到关注。
这种手术机器人为了手术的操作而具备机械臂，并且机械臂的前端部安装有手术器械，并通过由机器人生成、传递的驱动力，使手术器械进行手术中所必要的动作。
一般对人体器官手术时，需要用到镊钳对器官的表皮进行引导并协助分离、钳夹组织，但是因夹持时操作不当，会造成对器官表皮的二次伤害。
由于器官表皮柔软且具有一定的蠕动性，这样手术机器人的手术操作时会造成整形、去除或缝合不准确，如果在手术机器人手术时，局部器官表皮被固定住，将能提高微创外科手术机器人手术操作的灵活性与准确度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，本发明的设计合理、吸附能力强、利用负压吸附原理可以避免操作不当造成器官表皮伤害、适应于手术机器人手术时对手术处表皮吸附固定防止其蠕动。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，包括驱动部、吸附部，驱动部包括筒体，设置于筒体内的电池、电路板、线圈支架、绕置于线圈支架上的电磁线圈、装配于线圈支架中心的套管、套管内能上下移动的动铁芯以及固定于套管上端的静铁芯，静铁芯和动铁芯之间设置有弹簧，弹簧一端与静铁芯连接配合，另一端与动铁芯连接配合，电池、电路板以及电磁线圈构成电回路，电路板与控制器信号连接，动铁芯下端部连接有拉板，拉板与筒体内壁滑动配合连接，吸附部包括连接管、活塞缸组件、活塞、吸盘、输气管，活塞缸组件设置于筒体内，活塞缸组件由N个活塞缸组成，N为自然数，每个活塞缸内均设置有活塞，活塞上端连接有拉杆，拉杆另一端连接在拉板上，连接管上端与筒体的下端部连接，连接管下端连接有吸盘，吸盘上均匀分布有N个负压腔，N为自然数，每个负压腔上端部均设有导气孔，活塞缸下端连接有输气管，输气管另一端穿置在连接管内并与导气孔对应连接，活塞缸通过输气管连通对应的负压腔形成独立的吸附单元，吸盘与人体表皮接触时，控制器控制电路板对电磁线圈通电，电磁线圈与静铁芯互相作用产生电磁吸力吸引动铁芯克服弹簧的弹力，动铁芯带动拉板，拉板通过拉杆拉动活塞，使负压腔形成远低于外界的气压吸附人体表皮，筒体上设置有与手术机器人的机械臂连接的连接座。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述的负压腔的数量、输气管的数量以及活塞缸的数量相同，输气管对应连通活塞缸与负压腔。
上述的吸盘为柔性橡胶或硅胶制成。
上述的拉板上设置有排气孔。
上述的控制器与电路板无线信号连接。
上述的控制器上设有开关键，控制器可设置于手术机器人的操控杆上。
上述的输气管的内径小于活塞缸的内径。
上述的负压腔中心处向上凹陷形成圆弧面。
本发明的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，包括驱动部、吸附部，驱动部包括筒体，设置于筒体内的电池、电路板、线圈支架、绕置于线圈支架上的电磁线圈、装配于线圈支架中心的套管、套管内能上下移动的动铁芯以及固定于套管上端的静铁芯，的静铁芯和动铁芯之间设置有弹簧，弹簧一端与静铁芯连接配合，另一端与动铁芯连接配合，电池、电路板以及电磁线圈构成电回路，电路板与控制器信号连接，动铁芯下端部连接有拉板，拉板与筒体内壁滑动配合连接，吸附部包括连接管、活塞缸组件、活塞、吸盘、输气管，活塞缸组件设置于筒体内，活塞缸组件由N个活塞缸组成，N为自然数，每个活塞缸内均设置有活塞，活塞上端连接有拉杆，拉杆另一端连接在拉板上，连接管上端与筒体的下端部连接，连接管下端连接有吸盘，吸盘上均匀分布有N个负压腔，N为自然数，每个负压腔上端部均设有导气孔，活塞缸下端连接有输气管，输气管另一端穿置在连接管内并与导气孔对应连接，活塞缸通过输气管连通对应的负压腔形成独立的吸附单元，吸盘与人体表皮接触时，控制器控制电路板对电磁线圈通电，电磁线圈与静铁芯互相作用产生电磁吸力吸引动铁芯克服弹簧的弹力，动铁芯带动拉板，拉板通过拉杆拉动活塞，使负压腔形成远低于外界的气压吸附人体表皮，设计合理、吸附能力强、适应于手术机器人手术时对手术处表皮吸附固定防止其蠕动。
本发明具有以下有益效果：
1、由控制器经电路板控制电磁线圈通电或断电，按下控制器上的开关，电磁线圈通电时，电磁线圈与静铁芯互相作用产生电磁吸力吸引动铁芯克服弹簧的弹力，动铁芯带动拉板，拉板通过拉杆拉动活塞，使负压腔形成远低于外界的气压吸附人体表皮，防止其蠕动，有效的解决了手术机器人在手术时因施术处肠道蠕动造成的影响；
2、本发明的吸盘利用负压原理可以有效的吸附住施术处表皮层，每个吸附单元为独立控制，如果一个负压腔漏气，而其他的负压腔则不会受到影响，保证了操作的稳定性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1中A-A的剖视图；
图3是吸盘的仰视图；
图4是本发明实施手术时示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图4为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：驱动部1、拉板10、筒体11、电池12、电路板13、线圈支架14、电磁线圈15、套管16、动铁芯17、静铁芯18、弹簧19、吸附部2、负压腔20、导气孔201、连接管21、活塞缸组件22、活塞23、吸盘24、输气管25、活塞缸26、拉杆28、控制器3、排气孔5、连接座6、机械臂61。
图1至图4为本发明的结构示意图。
如图所示：
实施例1：
用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，包括驱动部1、吸附部2，驱动部1包括筒体11，设置于筒体11内的电池12、电路板13、线圈支架14、绕置于线圈支架14上的电磁线圈15、装配于线圈支架14中心的套管16、套管16内能上下移动的动铁芯17以及固定于套管16上端的静铁芯18，静铁芯18和动铁芯17之间设置有弹簧19，动铁芯经真空、退火、等特殊工艺处理，突破传统材料极限，大大增强了动铁芯的电磁性能，弹簧19一端与静铁芯18连接配合，另一端与动铁芯17连接配合，电池12、电路板13以及电磁线圈15使用导线连接并构成电回路，电路板13与控制器3信号连接，动铁芯17下端部连接有拉板10，拉板中心制有螺孔与动铁芯17下端部的外螺纹连接，拉板10与筒体11内壁滑动配合连接，这样同轴度更加精确，吸附部2包括连接管21、活塞缸组件22、活塞23、吸盘24、输气管25，活塞缸组件22设置于筒体11内，活塞缸组件22与筒体11内壁过盈配合连接，活塞缸组件22由14个活塞缸组成，每个活塞缸26内均设置有活塞23，活塞23上端连接有拉杆28，拉杆28下端插入活塞内嵌合连接，拉杆28另一端通过螺纹连接在拉板10上对应的螺孔内，连接管21上端与筒体11的下端部螺纹连接，连接管21下端连接有吸盘24，吸盘24与连接管内壁过盈配合连接，吸盘24上均匀分布有14个负压腔组成，每个负压腔20上端部均设有导气孔201，活塞缸26下端连接有输气管25，输气管25另一端穿置在连接管21内并与导气孔201对应连接，活塞缸26通过输气管25连通对应的负压腔20形成独立的吸附单元，当其中一个吸附单元负压腔进气，而其他的负压腔则不会受到影响，保证了操作的稳定性，吸盘24与人体表皮接触时，控制器3控制电路板13对电磁线圈15通电，电磁线圈15与静铁芯18互相作用产生电磁吸力吸引动铁芯17克服弹簧19的弹力，动铁芯17带动拉板10，拉板10通过拉杆28拉动活塞23，使负压腔20形成远低于外界的气压吸附人体表皮。
负压腔20的数量、输气管25的数量以及活塞缸26的数量相同，输气管25对应连通活塞缸26与负压腔20。
吸盘24为柔性橡胶或硅胶制成，吸盘与表皮层接触时，更加贴合表皮层，同时不伤害表皮层。
拉板10上设置有排气孔5，拉板上移过程中会造成拉板上方的空气压力增加，通过排气孔使拉板上下的空气压力相同。
控制器3与电路板13无线信号连接，避免了有线控制接线的麻烦，也消除了控制线对控制器安装位置的限制；另外，无线控制，结构更加简单，使用也更为安全。
筒体11上设置有与手术机器人的机械臂61连接的连接座6，便于安装在机械手臂上。
控制器3上设有开关键，控制器3可设置于手术机器人的操控杆上，控制器3上设置有卡扣(图中未显示)，卡扣在操控杆使操作更加方便。
输气管25的内径小于活塞缸26的内径，活塞在活塞缸内上移很短距离便可以使吸盘的负压腔形成远低于外界的气压。
负压腔20中心处向上凹陷形成圆弧面。
实施例2：
负压腔为N个，活塞缸为N个，N为自然数，N≥2，负压腔20的数量、输气管25的数量以及活塞缸26的数量相同。
未述部分同实施例1。
本发明的工作原理及操作方法：
在电磁线圈未通电的情况下，动铁芯与拉板在弹簧的作用下移动至下限位，同时活塞处于活塞缸的缸底处，电磁线圈是利用电磁感应的原理进行工作的器件，由控制器经电路板控制电磁线圈通电或断电，本发明的吸附原理为负压吸附原理，当吸盘罩附于施术处皮肤表面时，按下控制器上的开关，对电磁线圈通电，电磁线圈与静铁芯互相作用产生电磁吸力吸引动铁芯克服弹簧的弹力，动铁芯带动拉板，拉板通过拉杆拉动活塞，活塞上移使负压槽形成远低于外界的气压从而吸附施术处的表皮，防止其蠕动；通过机械臂可以将施术处的表皮提起或按压下去，使机器人使用其他手术器械操作使更加方便，需要将吸附住的表皮进行释放时，再次按下控制器上的开关，对电磁线圈断电，电磁吸力消失，动铁芯受弹簧的弹力，动铁芯带动带动拉板，拉板通过拉杆下压活塞，使负压槽的气压与外部一致，释放吸附住的表皮层。
如图4实施手术时示意图，仅为一个手术实施方式，图中为机器人对伤口进行缝合，因为伤口切开后会因为肌肉收缩造成伤口高低不一，同时伤口会向两边卷曲，这样就需要使用两个吸附器械进行操作，术者操作机械臂使吸附器械的吸盘贴紧表皮后，便可按下控制器上的开关，使吸盘吸附住表皮，然后从操作机械臂带动吸附器械向伤口中心处靠拢，同时操作机械臂使伤口两侧表皮高度一致，这样有利于伤口的缝合，以及后期伤口愈合速度快等优点。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
Claims (8)
1.用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：包括驱动部(1)、吸附部(2)，所述驱动部(1)包括筒体(11)，设置于筒体(11)内的电池(12)、电路板(13)、线圈支架(14)、绕置于线圈支架(14)上的电磁线圈(15)、装配于线圈支架(14)中心的套管(16)、套管(16)内能上下移动的动铁芯(17)以及固定于套管(16)上端的静铁芯(18)，所述的静铁芯(18)和动铁芯(17)之间设置有弹簧(19)，所述弹簧(19)一端与静铁芯(18)连接配合，另一端与动铁芯(17)连接配合，所述电池(12)、电路板(13)以及电磁线圈(15)构成电回路，所述电路板(13)与控制器(3)信号连接，所述动铁芯(17)下端部连接有拉板(10)，所述拉板(10)与筒体(11)内壁滑动配合连接，所述吸附部(2)包括连接管(21)、活塞缸组件(22)、活塞(23)、吸盘(24)、输气管(25)，所述活塞缸组件(22)设置于所述筒体(11)内，所述活塞缸组件(22)由N个活塞缸(26)组成，N为自然数，每个活塞缸(26)内均设置有活塞(23)，所述活塞(23)上端连接有拉杆(28)，拉杆(28)另一端连接在拉板(10)上，所述连接管(21)上端与所述筒体(11)的下端部连接，所述连接管(21)下端连接有吸盘(24)，所述吸盘(24)上均匀分布有N个负压腔(20)，N为自然数，每个负压腔(20)上端部均设有导气孔(201)，所述活塞缸(26)下端连接有输气管(25)，输气管(25)另一端穿置在所述连接管(21)内并与所述导气孔(201)对应连接，活塞缸(26)通过输气管(25)连通对应的负压腔(20)形成独立的吸附单元，所述吸盘(24)与人体表皮接触时，控制器(3)控制电路板(13)对电磁线圈(15)通电，电磁线圈(15)与静铁芯(18)互相作用产生电磁吸力吸引动铁芯(17)克服弹簧(19)的弹力，所述动铁芯(17)带动拉板(10)，拉板(10)通过拉杆(28)拉动活塞(23)，使负压腔(20)形成远低于外界的气压吸附人体器官表皮，所述筒体(11)上设置有与手术机器人的机械臂(61)连接的连接座(6)。
2.根据权利要求1所述的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：所述负压腔(20)的数量、输气管(25)的数量以及活塞缸(26)的数量相同，输气管(25)对应连通活塞缸(26)与负压腔(20)。
3.根据权利要求2所述的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：所述吸盘(24)为柔性橡胶或硅胶制成。
4.根据权利要求3所述的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：所述拉板(10)上设置有排气孔(5)。
5.根据权利要求4所述的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：所述控制器(3)与所述电路板(13)无线信号连接。
6.根据权利要求5所述的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：所述负压腔(20)中心处向上凹陷形成圆弧面。
7.根据权利要求6所述的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：所述控制器(3)上设有开关键，所述控制器(3)可设置于手术机器人的操控杆上。
8.根据权利要求7所述的用于手术机器人的人体器官表皮吸附器，其特征是：所述输气管(25)的内径小于所述活塞缸(26)的内径。
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