CN114288038B - 一种神经外科手术支撑架 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种神经外科手术支撑架，包括手术床、左臂支撑架、右臂支撑架和控制系统，手术床左侧纵向平行设置有两个导轨和定位条，滑台安装于手术床左侧并构成移动副，移动杆可实现滑台的移动和锁止，电机可驱动齿条杆的上下移动，第一臂与齿条杆转动连接，第二臂、第三臂、移动件、转动件构成平行四边形结构，第一电缸可调整托板高度，承载架与移动件之间安装有压力传感器，托板后端与承载架转动连接，第二电缸下端与拉力传感器紧固连接，第二电缸上端与承载架转动连接，拉力传感器下端与托板前端转动连接，托板具有五个空间自由度，分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要。

Description

一种神经外科手术支撑架

技术领域

本发明涉及医疗辅助器械领域，具体涉及一种神经外科手术支撑架。

背景技术

神经系统作为人类生命、思想行动的中枢系统，一旦患病通常表现都较严重，轻则瘫痪、痴呆，重则危机生命；神经外科是用外科学方法，以手术为主要治疗手段治疗脑、脊髓和周围神经系统疾病的学科，是目前医学领域中的一门高、精、尖学科，被公认为医学地位最高的领域；神经外科治疗的范围包括：脑和脊髓的功能异常、脑和脊髓的先天性发育异常、脑和脊髓外伤、肿瘤、血管性病变、包括微创治疗脊柱的退行性病变和椎间盘脱出等。所有的神经外科肿瘤、血管、间盘摘除等手术都是在大型手术显微镜下进行的显微外科手术，手术极为精细、复杂、危险、耗时。

在进行神经外科手术时，主刀医生的双手不能有一丝多余的颤动，这就要求主刀医生在椅子上坐稳，双臂悬空一手持吸引器一手持双极电凝器或显微剪刀等器械，持续几个小时甚至十几个小时，长时间的操作会导致主刀医师手臂酸胀僵硬、体力消耗大，进而影响操作精度及手术质量；现有的手术辅助支撑存在自由度少、运动不灵活、使用不便、体积臃肿等缺陷，并不能很好地适用于神经外科手术中；因此，研制一种神经外科手术支撑架来辅助主刀医生完成神经外科手术，不仅可提高手术质量和效率，还能减轻医生的疲劳，具有明显的意义。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一中结构简练、智能化程度高、效果好的神经外科手术支撑架。

本发明采取的技术方案为：一种神经外科手术支撑架，包括手术床、左臂支撑架、右臂支撑架和控制系统，左臂支撑架和右臂支撑架原理相同，并成左右对称结构。

作为优选，手术床上侧设有平整的床板，手术床左侧纵向平行设置有两个导轨和定位条，定位条上等间距设有多个上窄下宽的等边梯形齿。

作为优选，右臂支撑架中的滑台安装于手术床左侧并构成移动副，插杆可在弹簧弹力作用下通过与定位条的配合实现滑台位置的锁止，向左或向右拨动移动杆可通过杠杆原理向上拉动插杆，从而解锁滑台的位置锁定并实现滑台的左右移动，齿条杆与滑台构成移动副，电机紧固安装于滑台后侧并通过齿轮驱动齿条杆的上下移动，保护壳上直至有上升按钮和下降按钮并安装于滑台外侧。

作为优选，第一臂后端与齿条杆上端转动连接，转动件与第一臂前端转动连接，第二臂、第三臂、移动件、转动件构成平行四边形结构，第一电缸安装于转动件和移动件之间并可驱动移动件的高度调整，承载架与移动件转动连接，两者之间还安装有压力传感器，托板后端与承载架转动连接，第二电缸下端与拉力传感器紧固连接，第二电缸上端与承载架转动连接，拉力传感器下端与托板前端转动连接。

作为优选，托板具有五个空间自由度，分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要。

作为优选，控制系统通过压力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的高度位置调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，有效减轻医生疲劳。

作为优选，控制系统通过拉力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的俯仰角度调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，使医生具有较好的使用体验。

作为优选，按动上升按钮，电机通过齿轮驱动齿条杆向上移动；按动下降按钮，电机通过齿轮驱动齿条杆向下移动。

作为优选，波纹管同轴安装于齿条杆外侧，实现对齿条杆的防尘防水保护。

本发明的有益效果：①托板具有五个空间自由度，包括三个移动自由度和两个转动自由度，可分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要；②控制系统通过压力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的高度位置调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，有效减轻医生疲劳；③控制系统通过拉力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的俯仰角度调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，使医生具有较好的使用体验。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的滑台部分的放大结构示意图。

图3为滑台锁止结构的局部剖面示意图。

图4(a)为滑台向左移动时的局部剖面示意图。

图4(b)为滑台向右移动时的局部剖面示意图。

图5为右臂支撑架的局部放大结构示意图。

附图标号：1手术床、1.1定位条、2移动杆、3保护壳、3.1上升按钮、3.2下降按钮、4波纹管、5第一臂、6托板、6.1第一转轴、6.2第二转轴、7第二臂、8滑台、8.1导向环、8.2定位腔、9电机、10齿轮、11齿条杆、11.1导向槽、11.2齿条、12插杆、12.1挡板、13弹簧、14第三臂、15第一电缸、16压力传感器、17承载架、17.1压块、17.2连接耳、18拉力传感器、19第二电缸、20移动件、21转动件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，所述的手术床1下侧设有四个支腿并形成稳定支撑，手术床1上侧设有平整的床板，床板具有一定的厚度和强度，床板上侧可设置有海绵材质并包覆有防水表面，可供患者较为舒适地躺卧并方便清洗血污和消毒，手术床1四角设有圆角结构，避免刮伤患者和医护人员，手术床1左侧平行设置有两个导轨和定位条1.1，两个导轨、定位条1.1均与手术床1纵向方向平行且与手术床1固定连接，定位条1.1位于导轨下侧，定位条1.1上等间距设有多个上窄下宽的等边梯形齿。

所述的神经外科支撑架包括左臂支撑架和右臂支撑架，左臂支撑架和右臂支撑架原理相同，并成左右对称结构，以下以右臂支撑架为例对本发明进行解释说明。

如图2所示，所述的滑台8后侧设置有两个滑块，两个滑块分别与手术床1左侧的两个导轨配合安装，从而可使滑台8相对于手术床1纵向水平滑动，滑台8外侧固定设有两个导向环8.1，导向环8.1内部设有导向孔，导向孔内部竖向设置有一个导向条，两个导向环8.1结构相同并且竖向同轴设置，所述的齿条杆11为圆柱状结构，齿条杆11外侧竖向设置有导向槽11.1，齿条杆11右侧竖向设置有齿条11.2，齿条杆11安装于两个导向环8.1中，并且导向环8.1中的导向条与导向槽11.1配合安装，从而使齿条杆11可在导向环8.1中上下移动但不能转动，所述的电机9通过螺钉紧固安装于滑台8后侧，齿轮10与电机9的输出轴同轴紧固连接，齿轮10与齿条11.2啮合构成齿轮齿条传动，电机9内部集成有刹车机构，可实现稳固的锁止，从而电机9可驱动齿条杆11的上下移动和定位。

如图3所示，所述的滑台8外侧下端设置有定位腔8.2，定位腔8.2为空腔结构，定位腔8.2顶端设有平面结构，平面结构中心位置设有方形通孔，定位腔8.2下端中心位置设有方形通孔，所述的插杆12顶端横向设有圆孔，靠近中间位置设有挡板12.1，挡板12.1上侧设有限位台，限位台尺寸大于定位腔8.2顶端的方孔尺寸，挡板12.1下侧为方形结构，方形结构的尺寸与定位腔8.2下端的方形通孔相同，插杆12下端设有梯形杆尖，梯形杆尖可与定位条1.1上的等边梯形齿啮合，插杆12安装于定位腔8.2内部，且插杆12下端的方形结构安装于定位腔8.2下端的方形通孔内并构成移动副，所述的弹簧13与插杆12同轴并安装于定位腔8.2内部，弹簧13上端与定位腔8.2上顶面压紧，弹簧13下端与挡板12.1上侧压紧，从而在弹簧13的弹力作用下插杆12向下移动并使插杆12下端的梯形杆尖插到定位条1.1上，使滑台8实现定位；

所述的移动杆2上端设有环状拨板，从而手指可穿过环状拨板左右拉动移动杆2，也可以通过手掌左右推动移动杆2，移动杆2下端设有支撑块结构，支撑块结构的横截面为三角状，支撑块结构内部设有空腔，空腔中设有圆轴，移动杆2下端的支撑块结构安装于定位腔8.2顶端外侧的平面结构上，且支撑块结构内部的圆轴与插杆12顶端的圆孔安装构成转动副。

如图4(a)所示，向左移动滑台时，需要向左推动移动杆2上端的环状拨板，使移动杆2以下端支撑块结构的左边线为支点转动，从而支撑块结构内部的圆轴拉动插杆12向上移动直至插杆12上的限位台顶住定位腔8.2内部上侧面，此时插杆12下端的梯形杆尖脱离与定位条1.1的啮合后，在移动杆2向左的推力作用下滑台8向左移动，滑台8向左移动至合适位置后，松开对移动杆2的推力，在弹簧13的弹力作用下，插杆12向下移动，插杆12下端的梯形杆尖重新插到定位条1.1上实现滑台8的定位，同时在插杆12向下拉力作用下，移动杆2重新变为竖直状态。

如图4(b)所示，向右移动滑台时，需要向右推动移动杆2上端的环状拨板，使移动杆2以下端支撑块结构的右边线为支点转动，从而支撑块结构内部的圆轴拉动插杆12向上移动直至插杆12上的限位台顶住定位腔8.2内部上侧面，此时插杆12下端的梯形杆尖脱离与定位条1.1的啮合后，在移动杆2向右的推力作用下滑台8向右移动，滑台8向右移动至合适位置后，松开对移动杆2的推力，在弹簧13的弹力作用下，插杆12向下移动，插杆12下端的梯形杆尖重新插到定位条1.1上实现滑台8的定位，同时在插杆12向下拉力作用下，移动杆2重新变为竖直状态。

如图2所示，所述的保护壳3为薄壁壳状结构，保护壳3安装于滑台8外侧，从而实现防尘美观的作用，保护壳3外侧上端设有上升按钮3.1，上升按钮3.1顶端设有向上的箭头图标，保护壳3外侧下端设有下降按钮3.2，下降按钮3.2顶端设有向下的箭头图标；按动上升按钮3.1，电机9通电并使齿轮10顺时针转动，从而使齿条杆11向上移动；按动下降按钮3.2，电机9通电并使齿轮10逆时针转动，从而使齿条杆11向下移动。

如图1、图5所示，所述的第一臂5后端与齿条杆11上端转动连接，所述的波纹管4同轴安装于齿条杆11外侧，波纹管4上端与第一臂5后端下侧连接，波纹管4下端与滑台8上侧的导向环8.1连接，从而波纹管4可实现对齿条杆11的防尘防水保护，所述的转动件21下端与第一臂5前端转动连接，转动件21右侧竖向设有两个圆孔，所述的第二臂7为下侧开口的薄板钣金结构，第二臂7左端与转动件21右侧上端的圆孔转动连接，所述的第三臂14为上侧开口的薄板钣金结构，第三臂14左端与转动件21右侧下端的圆孔转动连接，所述的第一电缸15下端与转动件21内部下端转动连接，所述的移动件20左侧竖向设有两个圆孔，第二臂7右端与移动件20左侧上端的圆孔转动连接，第三臂14右端与移动件20左侧下端的圆孔转动连接，第一电缸15上端与移动件20左侧中间位置转动连接，从而第二臂7、第三臂14、移动件20、转动件21构成平行四边形结构，并且第一电缸15可驱动移动件20的上下移动。

如图5所示，所述的移动件20右侧竖向设有空腔结构，空腔结构内部底端安装有压力传感器16，所述的承载架17上端为水平折弯结构，并且水平折弯结构下侧设有圆形的压块17.1，压块17.1安装于移动件20右侧的空腔结构内部，并位于压力传感器16上端，从而压力传感器16可实时监测承载架17的压力，承载架17上端设有连接耳17.2，下端设有圆孔，所述的托板6下侧为弧面结构，可以为医生的小臂提供较为舒适的支撑，弧面结构的前端右侧横向设有第一转轴6.1，弧面结构的后端右侧横向设有第二转轴6.2，第二转轴6.2与承载架17下端的圆孔转动连接，所述的拉力传感器18下端通过一个活节螺栓与第一转轴6.1转动连接，所述的第二电缸19上端与连接耳17.2转动连接，第二电缸19下端通过螺纹副与拉力传感器18上端紧固连接，从而拉力传感器18可实时监测第二电缸19的拉力，第二电缸19可通过伸长或收缩来控制托板6的俯仰动作，托板6右侧竖向设有护板，护板上竖向设有减重条孔。

实施例一：所述的托板6具有五个空间自由度，包括三个移动自由度和两个转动自由度，可分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要。

实施例二：压力传感器16可实时监测来自托板6的压力，在控制系统中可对压力传感器16设置阈值A，当小臂需要向下移动时，小臂会向下压，使托板6对压力传感器16的压力增大并超过阈值A，从而控制系统会检测到医生有降低小臂高度的意愿，从而第一电缸15收缩，使托板6向下移动，直至压力传感器16所受压力值与阈值A相等，在此过程中压力传感器16实时监测压力值与阈值A的差值，从而构成负反馈闭环控制。

当小臂需要向上移动时，小臂会向上抬，使托板6对压力传感器16的压力减小并小于阈值A，从而控制系统会检测到医生有抬高小臂的意愿，从而第一电缸15伸长，使托板6向上移动，直至压力传感器16所受压力值与阈值A相等，在此过程中压力传感器16实时监测压力值与阈值A的差值，并构成负反馈闭环控制。

实施例三：拉力传感器18可实时监测第二电缸19向上的拉力，也即是来自托板6向下的拉力，在控制系统中可对拉力传感器18设置阈值B，当小臂需要向下倾斜时，小臂会以肘关节为圆点向下转动，使托板6对拉力传感器18的拉力增大并超过阈值B，从而控制系统会检测到医生有向下倾斜小臂的意愿，从而第二电缸19伸长，使托板6前端向下转动，直至拉力传感器18所受拉力值与阈值B相等，在此过程中拉力传感器18实时监测拉力值与阈值B的差值，从而构成负反馈闭环控制。

当小臂需要向上倾斜时，小臂会以肘关节为圆点向上转动，使托板6对拉力传感器18的拉力减小并小于阈值B，从而控制系统会检测到医生有向上倾斜小臂的意愿，从而第二电缸19收缩，使托板6前端向上转动，直至拉力传感器18所受拉力值与阈值B相等，在此过程中拉力传感器18实时监测拉力值与阈值B的差值，并构成负反馈闭环控制。

实施例四：手术床1右侧、前侧和后侧也可根据需要设置导轨和定位条1.1，从而左臂支撑架和右臂支撑架可根据需要安装到手术床1的其它三个侧面。

Claims (6)

1.一种神经外科手术支撑架，包括手术床、左臂支撑架、右臂支撑架和控制系统，左臂支撑架和右臂支撑架原理相同，并成左右对称结构；

所述的手术床上侧设有平整的床板，手术床左侧纵向平行设置有两个导轨和定位条，定位条上等间距设有多个上窄下宽的等边梯形齿；

滑台后侧设置有两个滑块，两个滑块分别与手术床左侧的两个导轨配合安装，从而可使滑台相对于手术床纵向水平滑动，滑台外侧固定设有两个导向环，导向环内部设有导向孔，导向孔内部竖向设置有一个导向条，两个导向环结构相同并且竖向同轴设置，齿条杆为圆柱状结构，齿条杆外侧竖向设置有导向槽，齿条杆右侧竖向设置有齿条，齿条杆安装于两个导向环中，并且导向环中的导向条与导向槽配合安装，从而使齿条杆可在导向环中上下移动但不能转动，电机通过螺钉紧固安装于滑台后侧，齿轮与电机的输出轴同轴紧固连接，齿轮与齿条啮合构成齿轮齿条传动，电机内部集成有刹车机构，可实现稳固的锁止，从而电机可驱动齿条杆的上下移动和定位；滑台外侧下端设置有定位腔，定位腔为空腔结构，定位腔顶端设有平面结构，平面结构中心位置设有方形通孔，定位腔下端中心位置设有方形通孔，插杆顶端横向设有圆孔，靠近中间位置设有挡板，挡板上侧设有限位台，限位台尺寸大于定位腔顶端的方孔尺寸，挡板下侧为方形结构，方形结构的尺寸与定位腔下端的方形通孔相同，插杆下端设有梯形杆尖，梯形杆尖可与定位条上的等边梯形齿啮合，插杆安装于定位腔内部，且插杆下端的方形结构安装于定位腔下端的方形通孔内并构成移动副，弹簧与插杆同轴并安装于定位腔内部，弹簧上端与定位腔上顶面压紧，弹簧下端与挡板上侧压紧，从而在弹簧的弹力作用下插杆向下移动并使插杆下端的梯形杆尖插到定位条上，使滑台实现定位；移动杆上端设有环状拨板，从而手指可穿过环状拨板左右拉动移动杆，也可以通过手掌左右推动移动杆，移动杆下端设有支撑块结构，支撑块结构的横截面为三角状，支撑块结构内部设有空腔，空腔中设有圆轴，移动杆下端的支撑块结构安装于定位腔顶端外侧的平面结构上，且支撑块结构内部的圆轴与插杆顶端的圆孔安装构成转动副;

第一臂后端与齿条杆上端转动连接，波纹管同轴安装于齿条杆外侧，波纹管上端与第一臂后端下侧连接，波纹管下端与滑台上侧的导向环连接，从而波纹管可实现对齿条杆的防尘防水保护，转动件下端与第一臂前端转动连接，转动件右侧竖向设有两个圆孔，第二臂为下侧开口的薄板钣金结构，第二臂左端与转动件右侧上端的圆孔转动连接，第三臂为上侧开口的薄板钣金结构，第三臂左端与转动件右侧下端的圆孔转动连接，第一电缸下端与转动件内部下端转动连接，移动件左侧竖向设有两个圆孔，第二臂右端与移动件左侧上端的圆孔转动连接，第三臂右端与移动件左侧下端的圆孔转动连接，第一电缸上端与移动件左侧中间位置转动连接，从而第二臂、第三臂、移动件、转动件构成平行四边形结构，并且第一电缸可驱动移动件的上下移动；移动件右侧竖向设有空腔结构，空腔结构内部底端安装有压力传感器，承载架上端为水平折弯结构，并且水平折弯结构下侧设有圆形的压块，压块安装于移动件右侧的空腔结构内部，并位于压力传感器上端，从而压力传感器可实时监测承载架的压力，承载架上端设有连接耳，下端设有圆孔，托板下侧为弧面结构，可以为医生的小臂提供较为舒适的支撑，弧面结构的前端右侧横向设有第一转轴，弧面结构的后端右侧横向设有第二转轴，第二转轴与承载架下端的圆孔转动连接，拉力传感器下端通过一个活节螺栓与第一转轴转动连接，第二电缸上端与连接耳转动连接，第二电缸下端通过螺纹副与拉力传感器上端紧固连接，从而拉力传感器可实时监测第二电缸的拉力，第二电缸可通过伸长或收缩来控制托板的俯仰动作，托板右侧竖向设有护板，护板上竖向设有减重条孔。

2.根据权利要求1所述的一种神经外科手术支撑架，其特征在于：所述的托板具有五个空间自由度，分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要。

3.根据权利要求1所述的一种神经外科手术支撑架，其特征在于：所述的控制系统通过压力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的高度位置调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，有效减轻医生疲劳。

4.根据权利要求1所述的一种神经外科手术支撑架，其特征在于：控制系统通过拉力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的俯仰角度调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，使医生具有较好的使用体验。

5.根据权利要求1所述的一种神经外科手术支撑架，其特征在于：按动上升按钮，电机通过齿轮驱动齿条杆向上移动；按动下降按钮，电机通过齿轮驱动齿条杆向下移动。

6.根据权利要求1所述的一种神经外科手术支撑架，其特征在于：所述的波纹管同轴安装于齿条杆外侧，实现对齿条杆的防尘防水保护。