CN117159183A - 一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗辅助支撑器械领域，更具体地说，涉及一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，包括手术臂托、移动台和传动机构，手术臂托中含有气压棒、主弹簧、按压块、旋转阻尼器、弧形钮和托台，通过弧形钮联动旋转阻尼器和按压块对气压棒上的开关栓进行按压，从而调节手术臂托的高度，通过弧形钮联动气压棒的结构行程中的旋转阻尼器，利用手臂摆动的力的大小调节托台的转动角，最后通过移动台配合传动机构，使得移动台能够进行水平面上的平移，降低了手术托臂的使用难度，扩展了手术臂托的适用场合，同时不会在手术过程中需要即时反应移动时，对医生手臂的活动范围进行限制。

Description

一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置

技术领域

本发明涉及医疗辅助支撑器械领域，更具体地说，涉及一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置。

背景技术

手术臂托是一种适用于神经外科手术中，辅助医生完成精密操作的医用设备。医生手部的稳定对手术的影响极大，然而在长时间的手术进程中，由于手臂托举时间过长，手臂肌肉不可避免地会出现颤动，不仅会影响手术的精度，同时对医生本人而言长时间的肌肉僵硬也会造成不可回避的健康损失，手术臂托的作用就在于在长时间的手术过程中为医生的手臂提供支撑，减轻医生手臂的负担，降低肘关节的使用强度，为患者提供精准外科治疗的同时，避免医生在手臂高强度使用中导致关节炎等一系列问题的产生。

现有的手术臂托在调节高度时通常需要他人根据医生本人的需求进行实时调节，一旦在术中需求调节高度时也需他人辅助完成，不仅使得操作过程更为繁琐，而且在沟通成本上造成无谓的时间消耗。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，无需他人辅助调节，仅靠使用者自身手臂的移动即可实现位置的调节，避免手术过程中过多的操作对医生的即时活动造成阻碍，单人操作即可及时调整手术臂托的多个自由度。

技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案。

一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，包括手术臂托、移动台、传动机构和支座，手术臂托固定安装于移动台的台面上，移动台和支座通过传动机构连接；手术臂托包括支撑筒、气压棒、主弹簧、按压块、旋转阻尼器、弧形钮和托台，支撑筒底部固定连接移动台的台面，气压棒的底端固定连接支撑筒内的底端，气压棒的上端面固定连接主弹簧的底端，主弹簧的顶端套接于按压块下部，按压块的上端面与旋转阻尼器底端固定连接，旋转阻尼器顶部设有转盘，所述转盘与旋转阻尼器固定连接并位于同一轴线上；

托台呈两端对称的弧形凹陷托盘状，托台一侧通过支撑架与转盘固定连接，托台另一侧通过支承板与转盘固定连接，弧形钮的上表面与托台中部下表面匹配，令托台贴合弧形钮活动，弧形钮通过连接杆与旋转阻尼器连接。

旋转阻尼器包括旋转部件转子和底盘，按压块与底盘的底端固定连接，转子安装于底盘的上方并与底盘转动连接，转子处设有转盘，转盘与转子固定连接；

所述手术臂托还包括辅助复位缓冲件，辅助复位缓冲件由辅助限位筒和辅助弹簧组成，辅助限位筒的下端固定连接所述气压棒的上端面，辅助限位筒的内径大于主弹簧的最大外径，辅助限位筒的外壁与支撑筒的内壁滑动连接，辅助限位筒的上端面的中心处套于旋转阻尼器的阻尼体外壁处，同时辅助限位筒的上端面与阻尼体外壁滑动连接；

辅助限位筒上端面固定连接辅助弹簧的底端，辅助弹簧的顶端固定连接底盘靠近转子的一面。

所述支撑架和连接杆上均设有阻尼转轴，所述支承板分为与托台连接的上部，和与转盘连接的下部，上部和下部的连接处为转动连接。

按压块由上圆柱和下圆柱两部分组成，上圆柱的外径大于下圆柱的外径，按压块的竖直截面呈T状，按压块上圆柱凸出下圆柱的部分与主弹簧的顶端连接。

移动台包括桌板和滑轨，桌板的两侧对称安装滑轨，两组滑轨均由第一滑槽、第二滑槽和弧凹槽组成，第一滑槽和第二滑槽从外向内呈阶梯状分布，第二滑槽的高度窄于第一滑槽，弧凹槽位于滑轨上与手术臂托相近的一端，弧凹槽将第一滑槽截断，截断处呈圆弧状，并将桌板的顶端和底端打通；

传动机构分为两组对称安装，每组传动机构均包括固定件、支撑杆、卡块和滑轴，固定件与卡块通过支撑杆固定连接，滑轴与卡块侧面固定连接；

卡块和第一滑槽滑动连接，滑轴伸入第二滑槽中并于第二滑槽滑动连接，固定件与支座固定连接。

移动台还包括阻块，阻块由矩形块和圆条块两部分组成，矩形块嵌套于第二滑槽处，并且圆条块嵌套于弧凹槽处。

桌板在安装有手术臂托的一面上设有凹槽，凹槽的一端贴近手术臂托，同时凹槽的长度大于气压棒缩至最短时手术臂托的长度，宽度大于手术臂托的宽度。

所述移动台还包括挡板，挡板的形状与凹槽的形状匹配，挡板靠近手术臂托的一侧通过转轴与移动台转动连接，挡板以转轴为旋转轴在手术臂托与凹槽之间的直角区域内活动。

支座由横台和竖台两部分组成，支座呈倒T型，横台安放于平面上用于支撑，竖台上设有储臂筒，储臂筒与挡板组合后其内部空间容纳手术臂托（1）。

支座由横台和竖台两部分组成，支座呈倒L型，横台具有超出竖台的端面，该端面处设有夹具，夹具分为上夹板和下夹板，夹具上设有夹紧装置，用于调节上夹板和下夹板间的距离，竖台上设有储臂筒，储臂筒与挡板组合后其内部空间容纳手术臂托。

有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明通过按压弧形钮联动气压棒，使得气压棒的活塞杆伸出气缸的长度改变，实现手术臂托高度的变化；又通过弧形钮联动气压棒的结构行程中具备的旋转阻尼器，利用手臂摆动的力的大小实现手术臂托的托台在水平面上的旋转；最后通过移动台配合传动机构，使得移动台及移动台之上的手术臂托实现水平面上的平移，多机构配合下实现多角度的旋转移动，避免术中需要即时反应时，对医生手臂的活动范围造成阻碍。

（2）本发明的移动台上不仅设有供移动台滑动的滑轨，同时设有弧凹槽，支座上还设有储臂筒，需对手术臂托进行收纳时，可将移动台翻转180°，使得手术臂托翻转后储存于储臂筒中，翻转后的移动台为可置物的平面。

（3）本发明的移动台上设有挡板，移动台和手术臂托未翻转前，挡板安放于移动台上的凹槽中，翻转后，挡板随重力下落，使得挡板与储臂筒组合后其内部空间能够容纳手术臂托，且进一步保持了手术臂托的卫生条件。

（4）本发明中的托台形状更贴合人体手臂的弧度，从而进一步便于调节手术臂托，提高舒适度的同时可令单人在术中即时操作，无需额外较多的人力和时间成本，优化了手术臂托的适用场合。

附图说明

图1为本发明的结构立体图；

图2为本发明的手术臂托的结构立体图；

图3为本发明的手术臂托的剖面图；

图4为本发明的手术臂托的部分结构立体图；

图5为本发明的辅助复位缓冲件的结构立体图；

图6为本发明的图1中A处的结构示意图；

图7为本发明的阻块的结构立体图；

图8为本发明的部分结构细节示意图；

图9为本发明的传动机构的结构立体图；

图10为本发明的移动台、传动机构和支座的连接剖面图；

图11为本发明的移动台翻转后的结构立体图；

图12为本发明的实施例2的结构立体图；

图13为本发明的实施例2支座的结构立体图。

图中标号说明：

1手术臂托、11支撑筒、12辅助复位缓冲件、121辅助限位筒、122辅助弹簧、13气压棒、131活塞杆、132开关栓、133气缸、14主弹簧、15按压块、16旋转阻尼器、161转子、162底盘、17阻尼转轴、18弧型钮、19托台、191支撑架、192支承板、193连接杆、2移动台、21挡板、22滑轨、221第一滑槽、222第二滑槽、223弧凹槽、23阻块、3传动机构、31固定件、32支撑杆、33卡块、34滑轴、4支座、41储臂筒、42夹具。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1-13，一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，包括手术臂托1、移动台2、传动机构3和支座4。

手术臂托1包括支撑筒11、辅助复位缓冲件12、气压棒13、主弹簧14、按压块15、旋转阻尼器16、两个阻尼转轴17、弧形钮18和托台19，支撑筒11底部固定连接移动台2的台面，如图3和图4所示，支撑筒11内的底部安装有气压棒13，气压棒13包括气缸133、活塞杆131和开关栓132，活塞杆131底部固定连接支撑筒11内的底部，气缸133与支撑筒11的内壁滑动连接，活塞杆131、气缸133、开关栓132由下至上依次分布，通过气压棒13的伸缩调节手术臂托1的高度。

气缸133的上表面固定连接主弹簧14的底端，主弹簧14的顶端套接于按压块15下部，按压块15截面呈T状，旋转阻尼器16包括旋转部件转子161和底盘162，按压块15的上端与底盘162底端固定连接，转子161安装于底盘162的上方并与底盘162转动连接，转子161处设有转盘，转盘与转子161固定连接，即转盘随转子161的转动而转动。

辅助复位缓冲件12包括辅助限位筒121和辅助弹簧122，如图3所示，辅助限位筒121的下端固定连接气缸133的上表面，辅助限位筒121的内径大于主弹簧14的最大外径，辅助限位筒121的外壁与支撑筒11的内壁滑动连接，辅助限位筒121上端的圆周封闭且圆周中心处被旋转阻尼器16的中部贯穿，同时辅助限位筒121上端的封闭圆周与旋转阻尼器16滑动连接，辅助限位筒121上端固定连接辅助弹簧122的底端，辅助弹簧122的顶端固定连接底盘162靠近转子161的一端，在旋转阻尼器16竖直移动时，辅助弹簧122可用于对旋转阻尼器16的移动进行缓冲和复位。

如图2所示，托台19呈两端对称的弧形凹陷托盘形式，托台19的凹陷最深处用于放置手肘，托台19的一侧通过装有阻尼转轴17的支撑架191与转盘固定连接，托台19的另一侧通过支承板192与转盘固定连接，支承板192分为与托台19连接的上部，和与转盘连接的下部，上部和下部的连接处为转动连接，使得调整托台19的倾斜角度时，支承板192上部和下部间的角度改变，从而使得支承板192的高度改变。

如图2、图3所示，弧形钮18的上表面匹配托台19的下表面中部，使得托台19能够贴合弧形钮18活动，弧形钮18的下端通过连接杆193与旋转阻尼器16相连，连接杆上设有另一个阻尼转轴17。

移动台2包括桌板、挡板21、滑轨22和阻块23，手术臂托1固定安装于桌板上端，桌板对称的两侧安装滑轨22，每个滑轨22皆由第一滑槽221、第二滑槽222和弧凹槽223组成，如图1和图6所示，第一滑槽221和第二滑槽222从外向内呈阶梯状分布，第二滑槽222的高度窄于第一滑槽221；如图8所示，弧凹槽223位于滑轨22上与手术臂托1相近的一端，弧凹槽223将第一滑槽221截断并留空，留空处呈圆弧状，并将桌板的顶端和底端打通；

阻块23安装于弧凹槽223处，如图7所示，阻块23的形状由矩形块和圆条块两部分组成，其中矩形块嵌套于第二滑槽222处，圆条块嵌套于弧凹槽223处；

移动台2的桌板安装有手术臂托1的一面上设有凹槽，凹槽的一端贴近手术臂托1，凹槽的长度略大于气压棒13缩至最短时手术臂托1的长度，凹槽的宽度大于手术臂托1的宽度，同时当手术臂托1未收纳时，凹槽内放有与凹槽形状匹配的挡板21，挡板21靠近手术臂托1的一侧通过转轴与移动台2转动连接。

传动机构3分为两组，对称安装，如图9所示，每组传动机构3均包括固定件31、支撑杆32、卡块33和滑轴34，固定件31与卡块33通过支撑杆32固定连接，滑轴34与卡块33侧面固定连接。

如图6和图8所示，卡块33和第一滑槽221滑动连接，滑轴34伸入第二滑槽222中并与第二滑槽222滑动连接；如图8和图10所示，支撑杆32一端通过固定件31与支座4固定连接，另一端固定连接卡块33，由于卡块33与移动台2上的滑轨22滑动连接，，从而使得移动台2与支座4之间存在一定高度，进而令移动台2沿滑轨22方向上通过传动机构3的支撑进行移动，当卡块33和滑轴34移动至弧凹槽223处时，卡块33的上下端面不再受第一滑槽221的限制，从而使得移动台2以位于第二滑槽222中的滑轴34为旋转轴进行旋转。

如图1所示，支座4由横台和竖台两部分组成，并呈倒T型，横台安放于平面上用于支撑，竖台的一面设有储臂筒41，且当移动台2及台上的手术臂托1沿滑轴34旋转180°后，手术臂托1能收纳于储臂筒41内，同时挡板21沿转轴旋转自然下坠，使得挡板21与储臂筒41组合后其内部空间呈完整的圆柱，如图11所示，该圆柱体空间能够容纳手术臂托1。

使用时，如需在竖直方向上调节手术臂托1的高度，可通过手臂对弧形钮18进行按压，通过弧形钮18联动连接杆和旋转阻尼器16在竖直方向下降，旋转阻尼器16压动辅助弹簧122缩紧，进而推动按压块15下降，主弹簧14压缩，使开关栓132被下压，通过气压棒13中的气缸133调节活塞杆131伸出气缸133的距离，从而随手臂的下压力度调节手术臂托1整体的高度，固定高度时，仅需将弧形钮18松开，主弹簧14与辅助弹簧122回弹复位，按压块15不再对开关栓132施力，继而使得气压棒13的高度固定；

当托台19以连接杆为旋转轴在水平面上旋转时，由于连接杆连接旋转阻尼器16的转子部分，则仅需转动手臂的力度大于旋转阻尼器16的粘滞阻力即可实现水平面上的旋转；

当手术臂托1在水平面上平移时，拖动移动台2，使卡块33与滑轴34沿滑轨22平移，继而实现手术臂托1水平面上的平移；

同时，无需对手术臂托1进行收纳时，阻块23与弧凹槽223卡接，使得卡块33在滑轨上不会移动至弧凹槽223处；需对手术臂托1进行收纳时，将阻块23从弧凹槽223处取出，使得卡块33与滑轴34移动至弧凹槽233处，继而以滑轴34为旋转轴旋转180°，如图11所示，手术臂托1被储臂筒41容纳，同时手术臂托1与储臂筒41内壁抵触，抵触的力使得移动台2不会旋转至移动台2与支座4间的夹角成为锐角，移动台2翻转后成为平面，可用于置物。

实施例2：

请参阅图1-13，一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，与实施例1的区别在于，如图12和图13所示，支座4由横台和竖台两部分组成，并呈倒L型，横台在支座4的侧面具有超出竖台的端面，该端面处设有夹具42，夹具42分为上夹板和下夹板，夹具42上设有夹紧装置，该夹紧装置用于调节上夹板和下夹板间的距离，该夹紧装置通过现有技术即可实现，于此处不多做赘述，使得支座4可通过夹具42支撑于台面的边缘，进一步扩展了本发明的一种可自适应调节的神经外科手术臂托的适用场景。

实施例3：

请参阅图1-13，一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，与实施例1的区别在于，还包括手臂姿态检测模块、姿态跟随模块、小臂动作检测模块、分析系统和中央处理器，同时托台19并非为实施例1所述的一体式，托台19由前臂托、肘部托和后臂托三部分组成，前臂托、肘部托和后臂托两两之间分别通过转动件连接，每个转动件均与姿态跟随模块电性连接，姿态跟随模块用于令转动件跟随小臂的姿态移动而对小臂实现动态支撑，前臂托的一侧通过装有阻尼转轴17的支撑架与转盘固定连接，后臂托的一侧与支承板的上端转动连接，支承板的下端与转盘固定连接，肘部托的下表面连接弧形钮18；

手臂姿态检测模块包括安装于移动台2上的摄像头，空间坐标原点为摄像头的位置，小臂的肘关节和腕关节为位于空间坐标中的两个关节点，分别为腕关节点和肘关节点，手臂姿态检测模块用于采集小臂姿态数据，手臂姿态检测模块通过人体动作识别功能，直接获取人体的三维坐标，根据人体三维坐标的相对位置关系即可对人体的动作和形态进行准确判断和识别，将手臂放于托台19后，通过自主确认功能将当前小臂位置设置为初始位置，在小臂移动过程中将摄像头拍摄到的小臂位置与小臂的初始位置进行对比，通过分析系统快速计算分析得到医生小臂的动作幅度，并快速通过坐标计算得到小臂的移动距离和角度并将数据输出给中央处理器，中央处理器控制姿态跟随模块进行跟随，驱动前臂托、肘部托和后臂托两两之间的转动件转动，使得前臂托和后臂托始终跟随医生手臂进行移动，该手臂姿态检测模块、姿态跟随模块、小臂动作检测模块、分析系统和中央处理器可参考专利号为CN202011188379.5的一种外科手术用智能支撑装置实现，于此处不多做赘述。

Claims (10)

1.一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：包括手术臂托（1）、移动台（2）、传动机构（3）和支座（4），手术臂托（1）固定安装于移动台（2）的台面上，移动台（2）和支座（4）通过传动机构（3）连接；手术臂托（1）包括支撑筒（11）、气压棒（13）、主弹簧（14）、按压块（15）、旋转阻尼器（16）、弧形钮（18）和托台（19），支撑筒（11）底部固定连接移动台（2）的台面，气压棒（13）的底端固定连接支撑筒（11）内的底端，气压棒（13）的上端面固定连接主弹簧（14）的底端，主弹簧（14）的顶端套接于按压块（15）下部，按压块（15）的上端面与旋转阻尼器（16）底端固定连接，旋转阻尼器（16）顶部设有转盘，所述转盘与旋转阻尼器（16）固定连接并位于同一轴线上；

托台（19）呈两端对称的弧形凹陷托盘状，托台（19）一侧通过支撑架（191）与转盘固定连接，托台（19）另一侧通过支承板（192）与转盘固定连接，弧形钮（18）的上表面与托台（19）中部下表面匹配，令托台（19）贴合弧形钮（18）活动，弧形钮（18）通过连接杆（193）与旋转阻尼器（16）连接。

2.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：旋转阻尼器（16）包括旋转部件转子（161）和底盘（162），按压块（15）与底盘（162）的底端固定连接，转子（161）安装于底盘（162）的上方并与底盘（162）转动连接，转子（161）处设有转盘，转盘与转子（161）固定连接；

所述手术臂托（1）还包括辅助复位缓冲件（12），辅助复位缓冲件（12）由辅助限位筒（121）和辅助弹簧（122）组成，辅助限位筒（121）的下端固定连接所述气压棒（13）的上端面，辅助限位筒（121）的内径大于主弹簧（14）的最大外径，辅助限位筒（121）的外壁与支撑筒（11）的内壁滑动连接，辅助限位筒（121）的上端面的中心处套于旋转阻尼器（16）的阻尼体外壁处，同时辅助限位筒（121）的上端面与阻尼体外壁滑动连接；

辅助限位筒（121）上端面固定连接辅助弹簧（122）的底端，辅助弹簧（122）的顶端固定连接底盘（162）靠近转子（161）的一面。

3.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：所述支撑架（191）和连接杆（193）上均设有阻尼转轴（17），所述支承板（192）分为与托台（19）连接的上部，和与转盘连接的下部，上部和下部的连接处为转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：按压块（15）由上圆柱和下圆柱两部分组成，上圆柱的外径大于下圆柱的外径，按压块（15）的竖直截面呈T状，按压块（15）上圆柱凸出下圆柱的部分与主弹簧（14）的顶端连接。

5.根据权利要求1所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：移动台（2）包括桌板和滑轨（22），桌板的两侧对称安装滑轨（22），两组滑轨（22）均由第一滑槽（221）、第二滑槽（222）和弧凹槽（223）组成，第一滑槽（221）和第二滑槽（222）从外向内呈阶梯状分布，第二滑槽（222）的高度窄于第一滑槽（221），弧凹槽（223）位于滑轨（22）上与手术臂托（1）相近的一端，弧凹槽（223）将第一滑槽（221）截断，截断处呈圆弧状，并将桌板的顶端和底端打通；

传动机构（3）分为两组对称安装，每组传动机构（3）均包括固定件（31）、支撑杆（32）、卡块（33）和滑轴（34），固定件（31）与卡块（33）通过支撑杆（32）固定连接，滑轴（34）与卡块（33）侧面固定连接；

卡块（33）和第一滑槽（221）滑动连接，滑轴（34）伸入第二滑槽（222）中并于第二滑槽（222）滑动连接，固定件（31）与支座（4）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：移动台（2）还包括阻块（23），阻块（23）由矩形块和圆条块两部分组成，矩形块嵌套于第二滑槽（222）处，并且圆条块嵌套于弧凹槽（223）处。

7.根据权利要求5所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：桌板在安装有手术臂托（1）的一面上设有凹槽，凹槽的一端贴近手术臂托（1），同时凹槽的长度大于气压棒（13）缩至最短时手术臂托（1）的长度，宽度大于手术臂托（1）的宽度。

8.根据权利要求7所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：所述移动台（2）还包括挡板（21），挡板（21）的形状与凹槽的形状匹配，挡板（21）靠近手术臂托（1）的一侧通过转轴与移动台（2）转动连接，挡板（21）以转轴为旋转轴在手术臂托（1）与凹槽之间的直角区域内活动。

9.根据权利要求8所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：支座（4）由横台和竖台两部分组成，支座（4）呈倒T型，横台安放于平面上用于支撑，竖台上设有储臂筒（41），储臂筒（41）与挡板（21）组合后其内部空间容纳手术臂托（1）。

10.根据权利要求8所述的一种可自适应调节的神经外科手术臂托装置，其特征在于：支座（4）由横台和竖台两部分组成，支座（4）呈倒L型，横台具有超出竖台的端面，该端面处设有夹具（42），夹具（42）分为上夹板和下夹板，夹具（42）上设有夹紧装置，用于调节上夹板和下夹板间的距离，竖台上设有储臂筒（41），储臂筒（41）与挡板（21）组合后其内部空间容纳手术臂托（1）。