CN201299597Y - 数字化微创动力臂手术系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数字化微创动力臂手术系统,行走机构上安装有机箱,内装有控制系统的机箱上安装有升降机构控制机构和升降机构,机械臂通过升降机构的导向筒与升降机构的空心立柱连接,手部转动机构活动连接到机械臂上,手部摆动机构与手部转动机构连接,手部摆动机构与手术器械进给机构连接,手术动力机构固定连接到手术器械进给机构上,手术器械安装到手术动力机构上;升降机构、机械臂、手部转动机构、手术摆动机构和手术动力机构均与机箱内的控制系统连接。本实用新型大大减轻手术医生体力操作和精力消耗强度,提高了医生手术精度及速度,使得手术规划方案制定与规划较得易实现。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域的装置,具体说是一种数字化微创动力臂手术系统。
背景技术
目前国内外使用的手术动力设备主要是单件的钻、铣、磨、锯等,或者是操作者手握式的综合动力装置,这些装置都需要操作者把持,没有办法做到精确定位和操作,会产生较大的误差,手术精度差,而且也对操作者的体力和技术水平有相应的要求,使用极不方便。
发明内容:
发明的目:本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种方便、准确的数字化微创动力臂手术系统。
发明内容:一种数字化微创动力臂手术系统,它包括行走机构、机箱、升降机构控制机构、升降机构、机械臂、手部转动机构、手部摆动机构、手术器械进给机构、手术动力机构和手术器械,行走机构上安装有机箱,内装有控制系统的机箱上设有升降机构控制机构和升降机构,机械臂安装在升降机构上,手部转动机构活动连接到机械臂上,手部摆动机构与手部转动机构连接,手部摆动机构与手术器械进给机构连接,手术动力机构固定连接到手术器械进给机构上,手术器械安装到手术动力机构上,升降机构、机械臂、手部转动机构、手部摆动机构和手术动力机构均与机箱内的控制系统连接。
行走机构包括定向轮、万向轮、杠起螺杆和底盘,定向轮和万向轮安装在底盘下面,万向轮处设有刹车装置,杠起螺杆安装在底盘下。
所述的升降机构控制机构包括制动器、伺服电机和减速器,三者依次同轴安装。
升降机构包括空心立柱和导向筒,导向筒上安装有机械臂,导向筒套装在空心立柱上,空心立柱两侧设有导向槽。
机械臂包括包括机械臂肩、大臂和小臂,三者依次连接,在机械臂肩与大臂、大臂与小臂的分别通过一转动轴连接,在转动轴上设有失电制动器和减速器,二者同轴安装。
手部转动机构包括垂直转动轴、失电制动器和减速器,垂直转动轴上部设有失电制动器和减速器,失电制动器和减速器同轴安装,垂直转动轴下部穿过小臂末端。
手部摆动机构包括水平转动轴、失电制动器和减速器,水平转轴通过滚动轴承组合安装在轴套内,水平转动轴的一端安装有失电制动器和减速器,二者同轴安装。
手术器械进给机构包括电机、锥齿轮副、丝杆、螺母、导向销和导轨,电机的输出轴通过锥齿轮副与丝杆连接,带有导向销的螺母安装在丝杆上,导向销安装在导轨内。
所述的电机也可以是手轮。
工作过程:
1、手术准备:
首先判读CT、MRI等病人的图像资料,规划手术方案,确定手术的靶点和手术的入路;完成手术所需器械的消毒等准备;将综合动力机械臂手术系统推到手术的手术台合适位置(在此之前完成不消毒部分的隔离);接通控制箱的外接电源,使控制系统处于预热准备状态,检查系统状态是否正常;将消毒好的手术器械安装在已消毒的动力机构上,再将它们通过两个导向螺销(也已消毒)固联在手术器械进给机构(未消毒)上。
2、调节手术系统各机构,选择合适的位置和姿态满足手术要求。
首先关闭手术器械动力系统电源,防止误动作。
(1)调节机械臂:打开机械臂控制电源,按下对应的控制按钮,使机械臂的失电制动器得电,松开对应机构,用另一手或两手同时推动1节或2节机械臂,调整位置,调整机械臂末端的位置、姿态至符合手术规划位置的要求。
(2)高度调节:通过升降机构的上升或下降按钮,调节它的高度,当按下按钮时,机构会自动解脱,自动确定转动方向(升降速度是事前按常规设定好)。
若某机械臂位置合适即可松开对应按钮,机械臂自动锁定已调节好的位姿;若后来发现尚欠合适,可以反复多次重复上述动作,直至满意为止。调整完毕后,按下控制箱上调姿“确认”按键后,系统自动固化现有的全部位姿,自动切断电源以防误操作产生手术器械位姿改变。
然后按通手术器械动力系统的电源与电机的驱动连接,按手术器械种类和手术需要,在动力系统及装置上选择、确定手术功能(钻、铣、锯、磨其他等),和通过增加键和减少键操作设定所需转速和转向;脚踏动力驱动系统的电源开关,启动手术器械的驱动电机;通过手动转动手轮或电动方式转动手术进给系统,驱动手术器械前进(或后退),细心操作,完成所需的手术;手术结束后,旋动手动旋钮,将手术器械退回到安全处。
有益效果:(1)本实用新型将由原来人工模糊经验确定手术入路及路径(角度、深度等参数),变成数字化显示并设定和锁定,可以根据手术要求精确设定,并准确到达手术目标,即能快速、准确、可靠地确定手术动力系统上的手术器械的位置与姿态。(2)本实用新型不仅大大减轻手术医生体力操作精力消耗强度,更可提高手术医生的手术精度,提高手术效果;系统具有精确的定位功能,使得手术规划方案制定与规划实现变得很容易。(3)通过移动底部行走部分,可以完成病人任何部位手术要求,或一人以上手术的需求。(4)电动手术动力系统可配备不同的可更换的器械完成钻、切、铣、锯等操作,使用范围广,广泛应用手术动力系统的科室,有如神经外科、脊柱外科、骨外科、胸外科、颌面口腔外科、颅脑外科等重要科室,临床应用广泛。(5)目前国内尚无同类产品在市场上销售,填补了国内的空白,市场潜力巨大。
附图说明:
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型行走机构的结构示意图。
图3为本实用新型机械臂的结构示意图。
图4为图1中A处的结构放大示意图。
具体实施方式:
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示,本实用新型的数字化微创动力臂手术系统,包括行走机构1、机箱2、升降机构控制机构3、升降机构4、机械臂5、手部转动机构6、手部摆动机构7、手术器械进给机构8、手术动力机构9和手术器械10,行走机构1上安装有机箱2,内装有控制系统的机箱2上设有升降机构控制机构3和升降机构4,机械臂5通过升降机构4的导向筒安装在升降机构4的空心立柱上,手部转动机构6活动连接到机械臂5上,手部摆动机构7与手部转动机构6连接,手部摆动机构7与手术器械进给机构8连接,手术动力机构9固定连接到手术器械进给机构8上,手术器械10安装到手术动力机构9上,升降机构4、机械臂5、手部转动机构6、手部摆动机构7和手术动力机构9均与机箱2内的控制系统连接。
如图2所示,行走机构1包括定向轮11、万向轮12、杠起螺杆13和底盘14,定向轮11和万向轮12安装在底盘14下面,万向轮12处设有刹车装置,三个杠起螺杆13安装在底盘14下。行走机构1上安装有机箱2,机箱2内装有系统的总电源以及机械臂5、手部转动机构6和手部摆动机构7用电源,以及手术动力机构9的直流功率电源。行走机构1承载整个装置,手动推着行走移动时,可以在平地上自由前进、后退及转弯、停止,杠起螺杆13在到达工作位置后可以分别落下,使四轮离地,保证稳稳地放在期望的位置,不发生任何位置变化。同时还可通过杠起螺杆13调节底盘14水平度,进而调节系统的水平度。
升降机构控制机构3包括制动器、伺服电机和减速器,三者依次同轴安装。
升降机构4包括空心立柱和导向筒,导向筒上安装有机械臂5,导向筒套装在空心立柱上,空心立柱两侧设有导向槽,在升降驱动机构的带动下,导向筒带动机械臂5沿着导向槽在空心立柱上可以上下移动,从而调节系统的工作高度,以满足各种手术需要。
如图3所示,机械臂5包括包括机械臂肩51、大臂52和小臂53,三者依次连接,在机械臂肩51与大臂52、大臂52与小臂53的连接处分别通过转动轴连接,大臂52安装在机械臂肩51内,转动轴穿过机械臂肩51和大臂52的连接处,转动轴上部同轴安装有失电制动器和减速器,转动轴下部穿过机械臂肩51和大臂52,并与大臂52用销子固定连接,接触处均设有滚动轴承。小臂53活动安装在大臂52内,转动轴穿过大臂52和小臂53的连接处,失电制动器和减速器同轴安装在转动轴上部,转动轴下部穿过大臂52及小臂53,并与小臂53用销子固定连接,接触处均设有滚动轴承。失电制动器在失电情况下锁定机械臂肩51与大臂52,以及大臂52与小臂53,使其固定不能转动;在得电时则松开,使机械臂5的各关节可以自由转动。通过安装在小臂53上的操作按钮,方便地将其定位锁定。
如图4所示,手部转动机构6包括垂直转动轴、滚动轴承组合、失电制动器和减速器,垂直转动轴上部设有失电制动器和减速器,二者同轴安装,垂直转动轴下部穿过小臂53末端,二者之间安装有滚动轴承组合。手部转动机构6可自由正反向转动,为手术器械10的手术点提供空间位置和姿态的调节自由度。
手部摆动机构7包括水平转轴、滚动轴承组合、失电制动器和减速器,水平转动轴通过滚动轴承组合安装在轴套内,失电制动器和减速器同轴安装在水平转轴上。失电制动器控制水平转动轴的动作即定位、锁紧。手部摆动机构7提供手部沿水平轴方向正反向作摆动运动的自由度,以满足手术时手术点位置和手术器械10位置姿态控制的需求。
手术器械进给机构8包括电机81、锥齿轮副82、丝杆83、螺母84、导向销85和导轨86,电机81的输出轴通过锥齿轮副82与丝杆83连接,带有导向销85的螺母84安装在丝杆83上,导向销安装在导轨86内。手术器械进给机构8为手术所需的手术器械10和手术动力机构9的接近或退出手术入路点,到达或退出手术靶点的动作,在机械臂确定的位置和姿态条件下,为器械完成其进入和退出的位移动作。
手部转动机构6的垂直转动轴在电机带动下绕垂置方向转动,从而带动与垂直转动轴键连接的手部摆动机构7在水平面内摆动,根据手部转动机构6的转动方向的正负,手部摆动机构7在水平面内内也可以正负方向摆动,以满足手术时手术点位置和手术器械位置姿态控制的需求。手部摆动机构7的水平转轴带动手术器械进给机构8和手术动力机构9,进而调整手术器械10的角度,以满足不同方位的手术需要。手术器械进给机构8的电机输出轴同过锥齿轮副82带动丝杆83转动,套在丝杆83上的螺母84带动手术动力机构9和安装在手术动力机构9上的手术器械10做进退运动。螺母84上安装有导向销85,导向销85带动螺母84沿着导轨86升降,保证手术器械10做直线运动,防止位移偏差。
手术动力机构9用来驱动安装在头部的各种手术器械,完成钻、铣、磨、锯等各种手术动作,全密封可以进行各种消毒。手术动力机构9包括可无级变速的专用直流电动机、全密封电机的保护外壳与手术器械配接的专用接口。手术器械10包括钻、铣、磨、锯等手术工具头器械,手术器械10通过专用接口安装在手术动力机构9电机输出轴的专用接口上。
本实用新型提供了一种数字化微创动力臂手术系统的思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现
Claims (9)
1、一种数字化微创动力臂手术系统,其特征是:它包括行走机构(1)、机箱(2)、升降机构控制机构(3)、升降机构(4)、机械臂(5)、手部转动机构(6)、手部摆动机构(7)、手术器械进给机构(8)、手术动力机构(9)和手术器械(10),行走机构(1)上安装有机箱(2),内装有控制系统的机箱(2)上设有升降机构控制机构(3)和升降机构(4),机械臂(5)安装在升降机构(4)上,手部转动机构(6)活动连接到机械臂(5)上,手部摆动机构(7)与手部转动机构(6)连接,手部摆动机构(7)与手术器械进给机构(8)连接,手术动力机构(9)固定连接到手术器械进给机构(8)上,手术器械(10)安装到手术动力机构(9)上,升降机构(4)、机械臂(5)、手部转动机构(6)、手部摆动机构(7)和手术动力机构(9)均与机箱(2)内的控制系统连接。
2、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是,行走机构(1)包括定向轮(11)、万向轮(12)、杠起螺杆(13)和底盘(14),定向轮(11)和万向轮(12)安装在底盘(14)下面,万向轮(12)处设有刹车装置,杠起螺杆(13)安装在底盘(14)下。
3、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是,所述的升降机构控制机构(3)包括制动器、伺服电机和减速器,三者依次同轴安装。
4、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是,升降机构(4)包括空心立柱和导向筒,导向筒上安装有机械臂(5),导向筒套装在空心立柱上,空心立柱两侧设有导向槽。
5、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是,机械臂(5)包括包括机械臂肩(51)、大臂(52)和小臂(53),三者依次连接,在机械臂肩(51)与大臂(52)、大臂(52)与小臂(53)的分别通过一转动轴连接,在转动轴上设有失电制动器和减速器,二者同轴安装。
6、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是,手部转动机构(6)包括垂直转动轴、失电制动器和减速器,垂直转动轴上部设有失电制动器和减速器,失电制动器和减速器同轴安装,垂直转动轴下部穿过小臂(53)末端。
7、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是,手部摆动机构(7)包括水平转动轴、失电制动器和减速器,水平转轴通过滚动轴承组合安装在轴套内,水平转动轴的一端安装有失电制动器和减速器,二者同轴安装。
8、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是,手术器械进给机构(8)包括电机(81)、锥齿轮副(82)、丝杆(83)、螺母(84)、导向销(85)和导轨(86),电机(81)的输出轴通过锥齿轮副(82)与丝杆(83)连接,带有导向销(85)的螺母(84)安装在丝杆(83)上,导向销(85)安装在导轨(86)内。
9、根据权利要求8所述的数字化微创动力臂手术系统,其特征是:所述的电机(81)也可以是手轮。
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