CN109965926B - 一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，包括撑开钳本体，所述撑开钳本体包括撑开嘴、平行撑开器和握持手柄；还包括底座、万向臂和伸缩机构，所述底座设有支撑臂，所述伸缩机构通过万向臂滑动连接于所述支撑臂；所述伸缩机构包括丝杆、丝杆套、减速器和驱动器；所述丝杆转动连接于所述丝杆套内，并且丝杆的伸出端与握持手柄的一个把手铰接，以及丝杆套与握持手柄的另外一个把手固定连接；所述驱动器与丝杆套固定连接并且驱动器通过所述减速器与丝杆传动连接，通过驱动器转动使丝杆在两个把手之间伸缩进而带动撑开嘴张开和闭合。本发明实现精确控制棘突间的撑开角度，提高智能化程度，减少人为操作，降低出现人为损伤的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置。
背景技术
现在腰椎病的病发率越来越高，对于久坐的人群，腰椎病已逐渐形成一种职业病，腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症等病症越来越常见。目前临床手术采用后路腰椎椎板切除减压、腰椎间融合和椎弓根固定术。术中将相应节段的椎板切除后，需要牵开硬膜囊，由后向前从硬膜两侧处理位于其前方的椎间隙。上述病症多数伴随着椎体后缘骨赘增生，这将导致腰椎退行性变后椎间隙狭窄，使处理椎间隙的手术器械难以置入，若强行插入器械，容易失手造成硬膜或神经根损伤。
公告号：CN104161580B，提出了一种腰椎棘突间撑开器械，其包括撑开嘴、平行撑开器、握持手柄和锁定装置4个部分，通过撑开嘴卡住棘突，使劲握紧握持手柄使撑开嘴将棘突间撑开，最后由锁定定螺母锁紧握持手柄使其保持撑开的角度。
上述腰椎棘突间撑开器械存在不足之处，例如通过手动撑开棘突间，凭借经验控制力度，这使得撑开的角度无法严格掌握，操作不当则造成人为损伤，更无法实现精确的数控。另外，当腰椎棘突间撑开器械将棘突间撑开后需要一直手持以保持其平衡，如果仅仅是通过腰椎棘突支撑腰椎棘突间撑开器械的平衡，这会对腰椎棘突造成一定的损伤。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，以实现精确控制棘突间的撑开角度，提高智能化程度，减少人为操作，降低出现人为损伤的可能性。
本发明提供了一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，包括撑开钳本体，所述撑开钳本体包括撑开嘴、平行撑开器和握持手柄，所述平行撑开器的一端设有两个相对的撑开嘴，另外一端与握持手柄铰接；
还包括底座、万向臂和伸缩机构，所述底座设有支撑臂，所述伸缩机构通过万向臂滑动连接于所述支撑臂；所述伸缩机构包括丝杆、丝杆套、减速器和驱动器；
所述丝杆转动连接于所述丝杆套内，并且丝杆的伸出端与握持手柄的一个把手铰接，以及丝杆套与握持手柄的另外一个把手固定连接，进而使丝杆和丝杆套连接于两个把手之间；
所述驱动器与丝杆套固定连接并且驱动器通过所述减速器与丝杆传动连接，通过驱动器转动使丝杆在两个把手之间伸缩进而带动撑开嘴张开和闭合。
本发明的有益效果体现在：
将张开嘴固定在两个棘突上后，通过驱动器带动丝杆转动，由于丝杆与丝杆套转动连接，丝杆转动后便慢慢从丝杆套中伸出并推动两个把手张开，同时平行撑开器联动撑开嘴，最后使撑开嘴慢慢张开，从而增大棘突间的撑开角度。反之，驱动器反向转动，对应地减小棘突间的撑开角度。当达到指定的撑开角度后电机锁死停止转动，保持当前的角度，撑开钳本体固定在底座上，撑开棘突间后底座和万向臂保持撑开钳本体的当前位置，无需手动握持以维持其平衡。为手术医生减少了工作量的同时，避免了依靠棘突维持撑开钳本体的平衡而造成棘突损伤的情况。此外，驱动器转动的圈数与撑开嘴的撑开角度成正比，通过监控驱动器转动的圈数而对应地计算出棘突撑开的角度，从而实现精确控制棘突间的撑开角度，提高了智能化程度，减少人为操作。
优选地，所述丝杆的伸缩端通过铰接座与对应的把手铰接，丝杆套的固定端与对应的把手固定连接。
由于握持手柄张开和闭合时其两个把手并不是平行移动，因此通过铰接座以实现将丝杆的直线伸缩运动转换为在一定角度内伸缩运动，避免阻力矩过大。
优选地，所述铰接座通过固定销与对应的把手铰接，铰接座的内部设有轴承；所述轴承的内圈与丝杆固定连接，以及轴承的外圈与铰接座固定连接。
丝杆沿着伸缩方向伴随着转动，丝杆带动铰接座伸缩的过程中通过轴承实现丝杆与轴承座之间的转动连接，优化了丝杆与对应把手之间的连接关系，使握持手柄的张开和闭合更加顺利。
优选地，所述丝杆套内设有用于顶紧丝杆的拉簧。
拉簧在丝杆伸出过程中提供一个拉力，即阻抗，使丝杆在伸出过程更加平稳，避免撑开过程中的波动。
优选地，所述减速器包括外壳以及安装于外壳内部的减速齿轮组，所述减速齿轮组的输出轮与丝杆的外螺纹啮合，以及减速齿轮组的输入轮与所述驱动器传动连接。
减速器根据驱动器的转速设置相应地减速比，在保持撑开力矩足够大的情况下选用合适的减速比，提高效率。
优选地，所述驱动器通过同步带与所述输入轮传动连接，并且驱动器和同步带均位于丝杆套的往外凸起的腔体中。
驱动器和同步带均被包裹在腔体中，避免机械运动部分外露，影响手术操作。
优选地，所述支撑臂为“L”型，支撑臂的水平横臂设有滑轨，所述万向臂通过电动滑块水平滑动于滑轨上。
电动滑块在水平横臂滑动，方便将撑开钳本体对准人体的待撑开的棘突，移动简单，操作方便。
优选地，所述万向臂包括第一杆体、第二杆体、第三杆体和万向球形转接头；所述第一杆体与所述电动滑块固定连接，所述第三杆体与丝杆套固定连接，并且第一杆体和第二杆体以及第二杆体和第三杆体均通过所述万向球形转接头转动连接。
万向臂采用三节杆体两万向球形转接头的结构，让撑开钳本体在一定的空间内自由弯曲转动，实现各个角度的手术操作。
优选地，所述万向球形转接头包括球头、球座和电磁铁，所述球头转动连接于球座内；所述球座设有与内腔连同的通孔，所述电磁铁固定安装于通孔内并且电磁铁的吸附端与所述球头相对。
优选地，每个所述万向球形转接头均设有两个所述电磁铁，并且两个电磁铁之间的最短圆弧与球座的圆心所形成的圆心角不大于30°。
本设备中的支撑臂上设有按键电路板，按键电路板上设有控制电动滑块移动的按钮，驱动器转动的按钮以及所有电磁铁通电的按钮，通过按键电路板实现各个动作的执行。例如当电磁铁通电后，电磁铁将球头吸附锁死并使万向球形转接头进入锁死状态而无法转动，从而实现万向臂动作的定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实施例的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为图2中C处的放大图；
图4为图1中B处的放大图；
图5为本实施例中万向球形转接头的结构示意图。
附图中，撑开钳本体1、撑开嘴2、平行撑开器3、握持手柄4、垫层5、丝杆6、丝杆套7、减速器8、驱动器9、拉簧10、把手11、铰接座12、轴承13、外壳14、减速齿轮组15、缺口16、同步带17、腔体18、第一杆体19、第二杆体20、第三杆体21、万向球形转接头22、电动滑块23、底座24、支撑臂25、滑轨26、电磁铁27、球头28、球座29、按键电路板30、显示器31、压力传感器32、声光报警器33。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1和图4所示，本实施例提供了一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，包括撑开钳本体1，所述撑开钳本体1包括撑开嘴2、平行撑开器3和握持手柄4。平行撑开器3由多个铰接杆铰接而成，平行撑开器3的两端均设有两个连接支点。平行撑开器3的一端的两个支点分别与两个相对的撑开嘴2通过螺栓或者螺钉固定连接。撑开嘴2的横断面为“V”字型，两个撑开嘴2的开口方向相反，用于分别与两个棘突贴合。撑开嘴2为固定形状，无需通过另外的螺栓或者螺钉调节“V”字型的开度。此外，撑开嘴2的内侧面，即与棘突贴合的一面固定连接垫层5，垫层5的材料选用硅胶。垫层5的外表面设有用于防滑的褶皱，垫层5使撑开嘴2与棘突贴合更加紧密，同时又起到了缓冲的效果，避免钢质的撑开嘴2硬度太大，撑开时对棘突造成损伤。平行撑开器3另外一端的两个支点分别与握持手柄4的两个支点铰接，张开握持手柄4则联动张开两个撑开嘴2。
为了实现撑开钳本体1的数控以及动作和位置的定位，方便手术操作和精确控制棘突间的撑开角度，本实施例还包括底座24、万向臂和伸缩机构，所述底座24设有支撑臂25，所述伸缩机构通过万向臂滑动连接于所述支撑臂25。
如图2和图3所示，伸缩机构的具体结构如下：
所述伸缩机构包括丝杆6、丝杆套7、减速器8和驱动器9，所述丝杆6转动连接于所述丝杆套7内，丝杆6和丝杆套7之间通过螺纹配合。丝杆套7内设有用于顶紧丝杆6的拉簧10，拉簧10连接于丝杆套7的底壁和丝杆6之间。拉簧10在丝杆6伸出过程中提供一个拉力，即阻抗，使丝杆6在伸出过程更加平稳，避免撑开过程中的波动。丝杆6的伸出端与握持手柄4的一个把手11铰接，以及丝杆套7与握持手柄4的另外一个把手11固定连接，进而使丝杆6和丝杆套7连接于两个把手11之间。
具体地，所述丝杆6的伸缩端通过铰接座12与对应的把手11铰接，丝杆套7的固定端与对应的把手11固定连接。所述铰接座12通过固定销与对应的把手11铰接，铰接座12的内部设有轴承13；所述轴承13的内圈与丝杆6固定连接，以及轴承13的外圈与铰接座12固定连接。由于握持手柄4张开和闭合时其两个把手11并不是平行移动，因此通过铰接座12以实现将丝杆6的直线伸缩运动转换为在一定角度内伸缩运动，避免阻力矩过大。丝杆6沿着伸缩方向伴随着转动，丝杆6带动铰接座12伸缩的过程中通过轴承13实现丝杆6与轴承13座之间的转动连接，优化了丝杆6与对应把手11之间的连接关系，使握持手柄4的张开和闭合更加顺利。
所述驱动器9与丝杆套7固定连接并且驱动器9通过所述减速器8与丝杆6传动连接，通过驱动器9转动使丝杆6在两个把手11之间伸缩进而带动撑开嘴2张开和闭合。其中驱动器9选用抱闸式伺服电机，抱闸式伺服电机断电后其转子无法转动进而使丝杆6锁死无法转动。所述减速器8包括外壳14以及安装于外壳14内部的减速齿轮组15，所述减速齿轮组15的输出轮与丝杆6的外螺纹啮合，以及减速齿轮组15的输入轮与所述驱动器9传动连接。外壳14设有缺口16，部分输出轮从缺口16伸出与丝杆6转动连接。减速器8根据驱动器9的转速设置相应地减速比，在保持撑开力矩足够大的情况下选用合适的减速比，提高效率。所述驱动器9通过同步带17与所述输入轮传动连接，驱动器9和输入轮均设有同步轮，两个同步轮之间通过同步带17连接。驱动器9和同步带17均位于丝杆套7的往外凸起的腔体18中。驱动器9和同步带17均被包裹在腔体18中，避免机械运动部分外露，影响手术操作。
万向臂的具体结构如下：
如图1和图5所示，所述万向臂包括第一杆体19、第二杆体20、第三杆体21和万向球形转接头22；所述第一杆体19与所述电动滑块23固定连接，所述第三杆体21与丝杆套7固定连接，并且第一杆体19和第二杆体20以及第二杆体20和第三杆体21均通过所述万向球形转接头22转动连接。万向臂采用三节杆体两万向球形转接头22的结构，让撑开钳本体1在一定的空间内自由弯曲转动，实现各个角度的手术操作。所述万向球形转接头22包括球头28、球座29和电磁铁27，所述球头28转动连接于球座29内；所述球座29设有与内腔连同的通孔，所述电磁铁27固定安装于通孔内并且电磁铁27的吸附端与所述球头28相对。电磁铁27的吸附端为弧面并与球座29的内壁位于同一个球面，因此球头28转动于电磁铁27的吸附端和球座29的内壁上，当电磁铁27通电后，电磁铁27将球头28吸附锁死，球头28无法转动后使万向球形转接头22进入锁死状态，从而实现万向臂动作的定位。为了保证万向球形转接头22的锁死状态更加稳定，因此每个所述万向球形转接头22均设有两个所述电磁铁27，并且两个电磁铁27之间的最短圆弧与球座29的圆心所形成的圆心角不大于30°。两个电磁铁27之间的距离近，通电后将球头28往一边吸附从而使球头28与电磁铁27接触更紧，锁死效果更好。
本实施例中底座24的具体结构如下：
支撑臂25固定连接在底座24上，支撑臂25为“L”型，支撑臂25的水平横臂设有滑轨26，所述万向臂通过电动滑块23水平滑动于滑轨26上。电动滑块23在水平横臂滑动，方便将撑开钳本体1对准人体的待撑开的棘突，移动简单，操作方便。支撑臂25上设有按键电路板30和显示器31，按键电路板30上设有控制电动滑块23移动的按钮，驱动器9转动的按钮以及所有电磁铁27通电的按钮，通过按键电路板30实现各个动作的执行。底座24内设有控制电路板，控制电路板分别与按键电路板30、电动滑块23、驱动器9、两个万向球形转接头22和显示器31电连接。控制电路板用于将按键电路板30发出的各个指令转化为控制电动滑块23、驱动器9和万向球形转接头22执行指令。具体包括以下指令：
按键电路板30设有控制电动滑块23向前按键和向后按键，按动向前按键或者向后按键，控制电路板则使电动滑块23向前或者向后移动。
按键电路板30设有控制两个电磁铁27通电的按键，按动该按键，控制电路板则使两个电磁铁27通电，再按一次，则断电。
按键电路板30设有控制驱动器9的正转按键和反转按键，按动正转按键，控制电路板则使驱动器9正转，丝杆6伸出，撑开嘴2张开。此外，控制电路板根据驱动器9转动的圈数计出丝杆6伸出的长度和撑开嘴2张开的度数，并在显示器31上显出伸出的长度以及撑开嘴2张开的度数。对于圈数的统计，可以在驱动器9上设置计数器，计数器将检测的数据传送至控制电路板即可。反之，按动反转按键，丝杆6缩回，撑开嘴2闭合。同时也将在显示器31上显示缩回的长度以及撑开嘴2闭合的度数。
本设备的具体操作方法如下：
将张开嘴固定在两个棘突上后，按动按键电路板30，使驱动器9带动丝杆6转动，由于丝杆6与丝杆套7转动连接，丝杆6转动后便慢慢从丝杆套7中伸出并推动两个把手11张开，同时平行撑开器3联动撑开嘴2，最后使撑开嘴2慢慢张开，从而增大棘突间的撑开角度。棘突间的撑开角度在显示器31上显示出来，摆脱了凭借临床经验的依赖。驱动器9转动的圈数与撑开嘴2的撑开角度成正比，通过监控驱动器9转动的圈数而对应地计算出棘突撑开的角度，从而实现精确控制棘突间的撑开角度，提高了智能化程度，减少人为操作。
反之，驱动器9反向转动，对应地减小棘突间的撑开角度。当达到指定的撑开角度后电机锁死停止转动，保持当前的角度，撑开钳本体1固定在底座24上，撑开棘突间后按动按键电路板30，电磁铁27通电，万向臂保持当前动作，从而使得底座24和万向臂保持撑开钳本体1的当前位置，无需手动握持以维持其平衡。为手术医生减少了工作量的同时，避免了依靠棘突维持撑开钳本体1的平衡而造成棘突损伤的情况。
此外，如图1和图4所示，由于每个患者的病状不同，撑开棘突间的力矩不同，但是对于一些撑开棘突间所需的力矩过大，如果强行撑开，则会对棘突造成严重的损害。遇到这种情况需要采用另外的手术方法，因此，为了避免强行撑开棘突间造成损伤这种情况发生，本实施例中的每个垫层5与撑开嘴2之间均设有压力传感器32，支撑臂25上设有声光报警器33。这里的压力传感器32选用薄膜压力传感器探头，每个撑开嘴2的两个侧面均设有两个压力传感器32，一共设置四个压力传感器32，四个压力传感器32和声光报警器33分别与控制电路板电连接。当撑开嘴2卡在棘突上进行撑开操作时，四个压力传感器32将受到压力，控制电路板将接收到的压力数据进行分析对比，如果四个压力值的平均值大于或者等于设定的压力值时，控制电路板则使声光报警器33工作，以提示手术医生，压力过大，继续撑开棘突间存在较大风险，从而起到了避免强行撑开棘突间的情况。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，包括撑开钳本体，所述撑开钳本体包括撑开嘴、平行撑开器和握持手柄，所述平行撑开器的一端设有两个相对的撑开嘴，另外一端与握持手柄铰接；
其特征在于：还包括底座、万向臂和伸缩机构，所述底座设有支撑臂，所述伸缩机构通过万向臂滑动连接于所述支撑臂；所述伸缩机构包括丝杆、丝杆套、减速器和驱动器；
所述丝杆转动连接于所述丝杆套内，并且丝杆的伸出端与握持手柄的一个把手铰接，以及丝杆套与握持手柄的另外一个把手固定连接，进而使丝杆和丝杆套连接于两个把手之间；
所述驱动器与丝杆套固定连接并且驱动器通过所述减速器与丝杆传动连接，通过驱动器转动使丝杆在两个把手之间伸缩进而带动撑开嘴张开和闭合；
所述支撑臂为“L”型，支撑臂的水平横臂设有滑轨，所述万向臂通过电动滑块水平滑动于滑轨上；所述万向臂包括第一杆体、第二杆体、第三杆体和万向球形转接头；所述第一杆体与所述电动滑块固定连接，所述第三杆体与丝杆套固定连接，并且第一杆体和第二杆体以及第二杆体和第三杆体均通过所述万向球形转接头转动连接；所述万向球形转接头包括球头、球座和电磁铁，所述球头转动连接于球座内；所述球座设有与内腔连同的通孔，所述电磁铁固定安装于通孔内并且电磁铁的吸附端与所述球头相对；每个所述万向球形转接头均设有两个所述电磁铁，并且两个电磁铁之间的最短圆弧与球座的圆心所形成的圆心角不大于30°。
2.根据权利要求1所述的一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，其特征在于：所述丝杆的伸缩端通过铰接座与对应的把手铰接，丝杆套的固定端与对应的把手固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，其特征在于：所述铰接座通过固定销与对应的把手铰接，铰接座的内部设有轴承；所述轴承的内圈与丝杆固定连接，以及轴承的外圈与铰接座固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，其特征在于：所述丝杆套内设有用于顶紧丝杆的拉簧。
5.根据权利要求1所述的一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，其特征在于：所述减速器包括外壳以及安装于外壳内部的减速齿轮组，所述减速齿轮组的输出轮与丝杆的外螺纹啮合，以及减速齿轮组的输入轮与所述驱动器传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于撑开腰椎棘突间的智能装置，其特征在于：所述驱动器通过同步带与所述输入轮传动连接，并且驱动器和同步带均位于丝杆套的往外凸起的腔体中。
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