CN211723326U - 一种用于骨科手术机器人的快装摆锯 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于骨科手术机器人的快装摆锯，所述摆锯连接端设置有机械臂接头(11)，所述机械臂接头(11)上设置有用于与机械臂固定连接的不脱出螺钉(12)，所述摆锯基体(1)的刀具端设置有用于连接定位器的定位器快速接头(14)，在所述摆锯基体(1)上还安装有快接刀头组件(2)，从而避免由于螺钉脱落而破坏手术室内的无菌环境，并且能够通过设置于连接端的电气插针组件与控制器通信。

Description

一种用于骨科手术机器人的快装摆锯

技术领域

本申请属于医疗机械领域，特别涉及一种用于骨科手术机器人的快装摆锯。

背景技术

膝关节置换手术为将病变关节锯掉，再置入一个全新的人工关节。传统的膝关节置换手术中锯掉病变关节所用工具一般是手持式电动骨锯，在膝关节置换手术中，切割精确度这一指标是决定手术成功或者失败的最关键因素，而切割的精确度主要取决于医生的经验和手法，由于不同医生做手术的手法和经验相差较大，因此，传统手术具有一定的失败概率，假如手术失败会给患者带来身体上的病痛及经济上的损失。

现有骨科手术机器人所使用的摆锯装配不便，难以装卸，对摆锯的清洁操作复杂，术前准备时间长，并且，所用摆锯与定位装置相分离，使用方案为预先通过定位装置确定摆锯位置，然后移除定位装置，所述摆锯再根据预设的程序行进，实现机器人手术。但是，在术中，可能由于骨骼硬度大等因素导致摆锯不能完全按照预设路径行进，降低切割精度，从而造成手术失败。

实用新型内容

为解决传统骨科手术中切割精确度不稳定，易造成手术失败以及传统骨科手术医生劳动强度大易疲劳的问题，本申请提供一种用于骨科手术机器人能够快速装卸的快装摆锯。

本申请的目的在于提供一种用于骨科手术机器人的快装摆锯，所述快装摆锯适用于骨科手术机器人，所述骨科手术机器人包括用于实时反馈摆锯位姿的定位器和用于移动所述快装摆锯的机械臂，所述快装摆锯包括：摆锯基体1，所述摆锯基体1具有用于收纳连接线的中空腔，所述摆锯基体1的连接端设置有机械臂接头11，所述机械臂接头11上设置有用于与机械臂固定连接的不脱出螺钉12，所述摆锯基体1的刀具端设置有用于连接定位器的定位器快速接头14，在所述摆锯基体1上还安装有快接刀头组件2。

在一种可实现的方式中，在所述机械臂接头11上还设置有快装法兰13，所述不脱出螺钉12安装于所述快装法兰13上。

在一种可实现的方式中，所述定位器快速接头14包括连接座141，所述连接座可以为圆柱形，在所述连接座141的自由端开设有与定位器连接件匹配的连接口，所述连接口为L型，在所述连接口的侧壁上设置有与所述定位器上定位槽匹配的定位台142，在所述定位器快速接头14上还设置有用于将定位器快速接头14固定安装于定位器上的螺孔143。

在一种可实现的方式中，在所述摆锯基体1上开设有两个相对的通孔15，所述快接刀头组件2依次穿过两个所述通孔15，并且，固定于所述通孔15中。

在一种可实现的方式中，在所述摆锯基体1的连接端还设置有用于与控制器电连接的电气插针组件16。

在一种可实现的方式中，所述快接刀头组件2包括快接刀头21、抱箍22、转接座23、绝缘垫24和驱动器25，其中，所述驱动器25为圆柱形，所述快接刀头21安装于所述驱动器25输出端，在所述快接刀头21上安装有用于安装摆锯的摆锯卡槽26，所述转接座23与所述抱箍22可拆卸连接，形成快接刀头安装孔，所述快接刀头21穿过所述快接刀头安装孔，固定安装于所述转接座23与所述抱箍22之间。

进一步地，在所述快接刀头21与所述转接座23之间还可以设置绝缘垫24，在所述快接刀头21与所述抱箍22之间也可以设置绝缘垫24。

在一种可实现的方式中，在所述快接刀头21外部包覆有硅胶挡圈27，所述硅胶挡圈27设置于快接刀头安装孔前端。

在一种可实现的方式中，在所述快装摆锯外部设置有用于保护所述快装摆锯清洁的防护罩3。

与现有技术相比，本申请提供的快装摆锯在与连接端设置有快装法兰盘，并且，在所述快装法兰盘上设置有不脱出螺钉，从而避免由于螺钉脱落而破坏手术室内的无菌环境，并且能够通过设置于连接端的电气插针组件与控制器通信，进一步地，所述防护罩将所述快装摆锯收纳于其内，美观整洁，并且便于清洁。

附图说明

图1示出本申请提供一种用于骨科手术机器人的快装摆锯的结构示意图；

图2示出图1所示快装摆锯逆时针旋转90度后视角的结构示意图；

图3示出所述摆锯基体的结构示意图；

图4示出一种与图3所示摆锯基体匹配的定位器结构示意图；

图5示出图3所示摆锯基体与图4所示定位器的装配图；

图6示出一种快接刀头组件的结构示意图；

图7示出所述摆锯基体与快接刀头组件的组装图；

图8示出图7所示组装图逆时针旋转90度的组装图；

图9示出图7所示组装图的仰视图。

附图标记说明

1-摆锯基体，11-机械臂接头，12-不脱出螺钉，13-快装法兰，14-定位器快速接头，141-连接座，142-定位台，143-螺孔，15-通孔，16-电气插针组件，17-参考架，18-反光球，19-导航仪，2-快接刀头组件，21-快接刀头，22-抱箍，23-转接座，24-绝缘垫，25-驱动器，26-摆锯卡槽，27-硅胶挡圈，3-防护罩。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致方法的例子。

下面通过具体的实施例对本申请提供的用于骨科手术机器人的快装摆锯进行详细阐述。

以下简介本申请提供的快装摆锯的使用场景。

本申请提供的快装摆锯适用于骨科手术机器人，所述骨科手术机器人包括用于实时反馈摆锯位姿的定位器和用于移动所述快装摆锯的机械臂，在所述定位器上设置有用于与所述快装摆锯连接的连接件。

图1示出本申请提供一种用于骨科手术机器人的快装摆锯的结构示意图，图2示出图1所示快装摆锯逆时针旋转90度后视角的结构示意图，如图1和图2所示，所述快装摆锯包括：摆锯基体1和快接刀头组件2。

在本实例中，所述摆锯基体1为其它各部件的安装载体。

图3示出所述摆锯基体的结构示意图，如图3所示所述摆锯基体1具有用于收纳连接线的中空腔，所述快装摆锯所用电线或者数据线均收纳于所述中空腔中。

如图3所示，在所述摆锯基体1的连接端设置有机械臂接头11，所述机械臂接头11上设置有用于与机械臂固定连接的不脱出螺钉12，在所述机械臂接头11上还设置有快装法兰13，所述不脱出螺钉12安装于所述快装法兰13上。

本申请人发现，所述不脱出螺钉在拆装过程中都不会从机械臂接头11上脱落下来，能够有效地防止手术过程中由于掉落螺钉而破坏无菌环境，而且，螺纹连接能够使所述机械臂接头11与所述机械臂连接得更为稳定。

在本实例中，所述快装法兰13与机械臂的安装方式还可以是其它结构，例如：卡扣、凸轮或者铰链等。

如图3所示，所述摆锯基体1的刀具端设置有用于连接定位器的定位器快速接头14。

在本实例中，所述定位器可以为光学追踪系统，例如，包括参考架17、设置于参考架17上的反光球18以及设置于所述快装摆锯外部的导航仪19。所述参考架17可以为任意形状，以满足导航仪导航需求以及便于手术操作为优选。

在本实例中，所述反光球安装在所述参考架上，与快装法兰和快速接头组件等手术执行器形成一个模块，在光学追踪下进行手术导航，其原理如下：

手术执行器与所述参考架固定安装于一体，参考架上安装4个反光球，手术执行器、参考架与反光球作为一个模块由机械臂牵引，在导航仪的照射范围内移动。根据光学追踪系统的工作原理，每个反光球的圆心在光学追踪系统的世界坐标系内生成一个位置坐标，4个反光球生成4个位置坐标，这4个位置坐标形成一个平面的刀具坐标系。由于执行器、参考架与反光球三者存在明确的位置关系，因此，当4个反光球确定的平面确定后，即可确定执行器末端在刀具坐标系中的位置。

进一步地，根据光学追踪系统的原理，由于刀具坐标系在世界坐标系内的位置也是确定的，即，明确手术刀刀尖的位置以及姿势；而待操作目标物体，比如架好的腿骨上也有类似的参考架和反光球，其位置光学追踪系统也可以通过前述方法确定，因此，光学追踪系统能够实时反馈执行器与待操作目标物体之间的相对位置关系，从而实现手术导航。

在本实例中，所述定位器快速接头14包括连接座141，所述连接座141可以为圆柱形，在所述连接座141的自由端开设有与定位器连接件匹配的连接口，所述连接口为L型，在所述连接口的侧壁上设置有与所述定位器上定位槽匹配的定位台142。

图4示出一种与图3所示摆锯基体匹配的定位器结构示意图，如图4所示，在本实例中，定位器的连接件也为L型圆柱，并且，在所述连接件的侧壁上开设有定位槽。

在本实例中，所述摆锯基体与定位器分别通过一次装夹加工定位台和定位槽，从而保证定位台和定位槽的加工精度，本申请人发现，本申请提供的面对面的装配能够使摆锯基体与定位器之间的装配精度最高。由于决定手术切割精度的最关键因素就是经过一连串的装配后，摆锯头与参考架之间的相对位置关系的精确度，因此，本申请提供的快装摆锯能够保证手术的高精度。

图5示出图3所示摆锯基体与图4所示定位器的装配图，如图5所示，在所述定位器快速接头14上还设置有用于将定位器快速接头14固定安装于定位器上的螺孔143，从而使所述定位器与定位器快速接头能够通过螺纹稳定连接。

图6示出一种快接刀头组件的结构示意图，如图6所示，所述快接刀头组件2包括快接刀头21、抱箍22、转接座23、绝缘垫24和驱动器25。

在本实例中，所述驱动器25为圆柱形，以便于将所述驱动器安装于所述摆锯基体1中，并且，使得所述快装摆锯整体结构简洁，所述快装刀头与所述驱动器25利用弹簧销变形弹卡固定。

在本实例中，所述快接刀头21安装于所述驱动器25输出端，将所述驱动器25产生的动力传输给摆锯，使得所述摆锯在术中摆动。

具体地，驱动器可以通过方轴和方孔对插的结构传递转动扭矩；所述快接刀头21内部的凸轮结构能够将电机轴传递过来的转动转化为摆锯卡槽26的摆动。

在本实例中，所述摆锯包括钻头和磨头等，在所述快接刀头21上安装有用于安装摆锯的摆锯卡槽26，本申请对所述摆锯与所述摆锯卡槽的连接方式以及与电机的连接方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种连接方式。

在本实例中，所述转接座23与所述抱箍22可拆卸连接，形成快接刀头安装孔，所述快接刀头21穿过所述快接刀头安装孔，固定安装于所述转接座23与所述抱箍22之间。

进一步地，在所述快接刀头21与所述转接座23之间还可以设置绝缘垫24，在所述快接刀头21与所述抱箍22之间也可以设置绝缘垫24。

本申请人发现，两个绝缘垫通过抱箍和转接座将快装刀头夹紧并对所述快装刀头绝缘，从而防止漏电流过大对患者身体造成伤害。

在所述快接刀头21外部包覆有硅胶挡圈27，所述硅胶挡圈27设置于快接刀头安装孔前端，由于摆锯部分接触患者身体组织，因此，快接刀头安装孔前端容易飞溅血浆，所述硅胶挡圈27在保护罩锁紧后有一定量的压缩，形成一定等级的密封，从而防止血浆飞溅入所述快装摆锯的内部，从而保证所述快装摆锯清洁。

在本实例中，所述摆锯锯片本身是一次性的，每次手术可以在所述摆锯卡槽26中快速插拔。

进一步地，在所述摆锯锯片根部可以冲压得到较小凸起的弹片，在插进所述摆锯卡槽26里后弹起卡住实现快接。

可选地，所述绝缘垫选择具有良好的电气绝缘性和耐高温性的材料制造，并可以满足医疗高温高压消毒的要求。

图7示出所述摆锯基体与快接刀头组件的组装图，图8示出图7所示组装图逆时针旋转90度的组装图，如图7和图8所示，在所述摆锯基体1上还安装有快接刀头组件2。

在一种可实现的方式中，在所述摆锯基体1上开设有两个相对的通孔15，所述快接刀头组件2依次穿过两个所述通孔15，并且，固定于所述通孔15中。

图9示出图7所示组装图的仰视图，如图9所示，快速接头组件与定位器可以通过2个螺钉连接。

如图7和图8所示，在所述摆锯基体1的连接端还设置有用于与控制器电连接的电气插针组件16。所述电气插针组件16可以具有不同针数和形状，其用于刀具的驱动部分与机械臂内部进行信号通讯和功率传递。

在本实例中，在所述快装摆锯外部设置有用于保护所述快装摆锯清洁的防护罩3。

在本实例中，所述快装摆锯还可以设置用于移动所述快装摆锯的把手，所述把手的形状可以是任意形态，以便于移动操作为优选。

本申请提供快装摆锯安装于骨科机器人的机械臂上，在所述快装摆锯上一体安装有光学追踪系统，因此，本申请提供的快装摆锯可以所述光学追踪系统的导航作用下进行截骨手术的；所述快装摆锯上的绝缘垫能够减小漏电流，从而保护患者安全；并且，本申请提供的摆锯中所用电线不外露，在保护罩的壳体内部走线，走线简洁外观整洁，便于清洁；本申请提供的快装摆锯与手术机器人的机械臂是通过快装方式连接的，拆装很方便；本申请提供快装摆锯上光学追踪系统所用参考架与快装刀头通过卡槽滑道匹配，不仅便于安装而且能够保证装配精度；本申请提供的快装摆锯与机械臂连接采用不脱出螺钉进行连接，从而防止手术过程中螺钉掉而落破坏无菌环境。

进一步地，本申请提供的快装摆锯安装在骨科手术机器人的机械臂上，在光学追踪系统的牵引下到达指定精确位置，在医生推力的作用下开始手术，由于采用先进的光学追踪技术，使得截骨精度较高，从而手术成功率大大提高；又由于操作只需要医生手推力，装置的重力完全由机械臂负担，装置的工作振动能量大部分被系统吸收，从而大大减轻医生操作的负担和疲劳度，从而解决传统手术当中的医生劳动强度大容易疲劳以及传统手术当中截骨精度不高，容易造成手术失败的问题。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于骨科手术机器人的快装摆锯，其特征在于，所述快装摆锯适用于骨科手术机器人，所述骨科手术机器人包括用于实时反馈摆锯位姿的定位器和用于移动所述快装摆锯的机械臂，所述快装摆锯包括：摆锯基体(1)，所述摆锯基体(1)具有用于收纳连接线的中空腔，所述摆锯基体(1)的连接端设置有机械臂接头(11)，所述机械臂接头(11)上设置有用于与机械臂固定连接的不脱出螺钉(12)，所述摆锯基体(1)的刀具端设置有用于连接定位器的定位器快速接头(14)，在所述摆锯基体(1)上还安装有快接刀头组件(2)。

2.根据权利要求1所述的快装摆锯，其特征在于，在所述机械臂接头(11)上还设置有快装法兰(13)，所述不脱出螺钉(12)安装于所述快装法兰(13)上。

3.根据权利要求1所述的快装摆锯，其特征在于，所述定位器快速接头(14)包括连接座(141)，所述连接座(141)可以为圆柱形，在所述连接座(141)的自由端开设有与定位器上连接件匹配的连接口，所述连接口为L型，在所述连接口的侧壁上设置有与所述定位器上定位槽匹配的定位台(142)，在所述定位器快速接头(14)上还设置有用于将定位器快速接头(14)固定安装于定位器上的螺孔(143)。

4.根据权利要求1所述的快装摆锯，其特征在于，在所述摆锯基体(1)上开设有两个相对的通孔(15)，所述快接刀头组件(2)依次穿过两个所述通孔(15)，并且，固定于所述通孔(15)中。

5.根据权利要求1所述的快装摆锯，其特征在于，在所述摆锯基体(1)的连接端还设置有用于与控制器电连接的电气插针组件(16)。

6.根据权利要求1所述的快装摆锯，其特征在于，所述快接刀头组件(2)包括快接刀头(21)、抱箍(22)、转接座(23)、绝缘垫(24)和驱动器(25)，其中，所述驱动器(25)为圆柱形，所述快接刀头(21)安装于所述驱动器(25)输出端，在所述快接刀头(21)上安装有用于安装摆锯的摆锯卡槽(26)，所述转接座(23)与所述抱箍(22)可拆卸连接，形成快接刀头安装孔，所述快接刀头(21)穿过所述快接刀头安装孔，固定安装于所述转接座(23)与所述抱箍(22)之间。

7.根据权利要求6所述的快装摆锯，其特征在于，在所述快接刀头(21)外部包覆有硅胶挡圈(27)，所述硅胶挡圈(27)设置于快接刀头安装孔前端。

8.根据权利要求6所述的快装摆锯，其特征在于，在所述快接刀头(21)与所述转接座(23)之间还可以设置绝缘垫(24)，在所述快接刀头(21)与所述抱箍(22)之间也可以设置绝缘垫(24)。

9.根据权利要求1所述的快装摆锯，其特征在于，在所述快装摆锯外部设置有用于保护所述快装摆锯清洁的防护罩(3)。

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