CN219557538U - 一种导航装置及手术工具组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种导航装置及手术工具组件。导航装置包括：导航座，用于连接手术工具；手柄，设置于导航座上；示踪器，可转动的设置于导航座上；角度传感器，用于检测示踪器与导航座之间相对转动的角度；控制器，设置于导航座上，角度传感器连接控制器；通信器，设置于导航座上，通信器连接控制器。本申请的导航装置能够检测导航座与示踪器之间相对转动的角度，以确定手术工具末端的位置，提高手术的精准性。

Description

一种导航装置及手术工具组件

技术领域

本申请涉及医疗设备领域，尤其涉及一种导航装置及手术工具组件。

背景技术

手术机器人在手术中得到越来越广泛的应用，通常将手术工具安装到导航装置上，以在手术中确定手术工具的位置。一些手术工具不是回转体，例如，脊柱减压手术中处理椎间盘和锥体的手术器械。手术工具在轴线固定的情况下如果发生旋转，手术工具的末端位置会发生变化。目前，对非回转体手术工具的导航方式大致分为两类：

1、示踪器的位置与手术工具固定连接，两者不可相对旋转。示踪器可被光学定位相机识别角度一般为±60°，最大不会超过±90°。这样的方式中，手术工具只可在一定角度范围内被跟踪定位，不能实现对手术工具360°旋转跟踪，限制了手术工具正常操作，影响手术质量和手术效率，超出跟踪角度手术工具将无法被跟踪定位，会产生较大安全风险。

2、示踪器的位置与手术工具为旋转连接，示踪器固定的情况下，手术工具可任意旋转，但无法对手术工具的旋转角度和旋转方向进行检测。导航系统无法跟踪定位手术工具的旋转角度，无法精确定位手术工具末端位置。

实用新型内容

基于上述问题，本申请提供了一种导航装置及手术工具组件，能够实现对手术工具的精准实时定位。

本申请的一个实施例提供一种导航装置，包括：导航座，用于连接手术工具；手柄，设置于导航座上；示踪器，可转动的设置于导航座上；角度传感器，用于检测示踪器与导航座之间相对转动的角度；控制器，设置于导航座上，角度传感器连接控制器；通信器，设置于导航座上，通信器连接控制器。

根据本申请的一些实施例，导航座包括相连的大径部和小径部，手柄可拆卸的连接小径部的端面，示踪器包括：支架，一端设置有第一通孔，导航座的小径部位于第一通孔中；多个反光球，设置于支架上。

根据本申请的一些实施例，示踪器还包括：衬套，设置于第一通孔中；垫圈，设置于第一通孔中，垫圈与导航座的肩台接触。

根据本申请的一些实施例，导航装置还包括电源组件，电源组件为角度传感器、控制器和通信器供电，电源组件包括：电源盒，设置于手柄上；电源，设置于电源盒中。

根据本申请的一些实施例，手柄上设置有电源盒孔，电源盒可拆卸的设置于电源盒孔中，电源盒孔的孔壁上设置有连接孔，连接孔用于连接导航座。

根据本申请的一些实施例，导航装置还包括：电路板，设置于导航座上，控制器和通信器设置于电路板上；插接针，连接电路板，插接针的端部能够与电源盒接触。

根据本申请的一些实施例，角度传感器包括：磁栅尺，设置于示踪器上；磁栅尺读数器，设置于导航座上，磁栅尺读数器能够检测磁栅尺相对磁栅尺读数器转动的角度，磁栅尺读数器连接控制器。

根据本申请的一些实施例，导航座的侧壁上设置有按压槽。

本申请的一个实施例提供一种手术工具组件，包括：如上所述导航装置；手术工具，设置于导航座上。

根据本申请的一些实施例，手术工具与导航座可拆卸的连接。

本申请的导航装置，手术工具安装在导航座上，示踪器相对导航座可转动，通过角度传感器确定示踪器和导航座之间相对转动的角度，能够精准的确定手术工具末端的位置，提高手术质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。

图1是本申请实施例导航装置的示意图；

图2是本申请实施例导航装置的爆炸图；

图3是本申请实施例导航座和手柄的示意图；

图4是本申请实施例示踪器的示意图；

图5是本申请实施例转动环的剖视图；

图6是本申请实施例电源组件的示意图；

图7是本申请实施例电源组件安装到手柄的示意图；

图8是本申请实施例角度传感器的示意图；

图9是本申请实施例手术工具组件的爆炸图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1和图2所示，本申请的实施例提供一种导航装置100，用于在手术中对手术工具200进行导航。手术工具200包括顶端和末端，手术工具200的顶端用于连接导航装置100。部分手术工具不是回转体，在手术过程中如果手术工具200发生旋转，难以对手术工具的末端进行定位，利用本实施例的导航装置100，可对手术工具进行精准的定位。导航装置100包括导航座1、手柄2、示踪器3、角度传感器4、控制器5和通信器6。

导航座1的底端用于连接手术工具200，本实施例中导航座1大致为圆柱状。可选地，导航座1与手术工具200可拆卸的连接。

手柄2设置于导航座1上，例如，手柄2设置于导航座1的顶端。通过握持手柄2，能够转动导航座1，以带动手术工具200跟随转动，满足手术中转动手术工具200的需求。

示踪器3设置于导航座1上，示踪器3能够绕导航座1的轴线转动。可选地，示踪器3包括多个反光球32，手术机器人的导航系统能够识别反光球32，以确定导航座1及手术工具200顶端的位置。

角度传感器4用于检测示踪器3与导航座1之间相对转动的角度。例如，手术时示踪器3不动，转动导航座1以带动手术工具200转动，根据导航座1相对示踪器3转动的角度，能够确定手术工具200末端的位置。根据需要，也可转动示踪器3，以便于手术机器人的导航系统跟踪示踪器3。

控制器5设置于导航座1上，角度传感器4连接控制器5。控制器5用于控制导航装置100上各个电子元件工作。可选地，控制器5为已有的微处理器。导航座1的内部为空腔，控制器5设置于导航座1的空腔中。

通信器6置于导航座1上，例如，通信器6设置于导航座1的空腔中。通信器6连接控制器5，可选地，通信器6为无线通信器。角度传感器4检测的示踪器3与导航座1之间相对转动的角度信息发送至控制器5，控制器5控制通信器6将示踪器3与导航座1之间相对转动的角度信息发送至手术机器人的导航系统，手术机器人的导航系统根据示踪器3的位置及示踪器3与导航座1之间相对转动的角度信息确定手术工具200末端的位置。

可选地，导航装置100还包括电源组件7，电源组件7为便携式电源，用于为导航装置100的电子元件供电，便于导航装置100的使用。

本申请的导航装置100用于手术过程中手术工具200的导航，角度传感器4能够检测示踪器3和导航座1之间相对转动的角度，以精准的确定手术工具200的末端的空间位置，提高手术质量。

如图3所示，在一些实施例中，导航座1包括相连的大径部11和小径部12，小径部12的外径小于大径部11的外径。手柄2可拆卸的连接小径部12的端面。

可选地，手柄2包括握持部21和电源安装部22，握持部21大致为半球状，电源安装部22连接握持部21的一端。电源安装部22与导航座1的小径部12可拆卸的连接。电源组件7设置于手柄2的电源安装部22。

如图2和图4所示，示踪器3还包括支架31，支架31包括反光球支撑部311、连接杆312和转动环313，反光球支撑部311和转动环313分别位于连接杆312的两端。多个反光球32不对称且不共线的设置在反光球支撑部311上，手术机器人的导航系统能够识别反光球32。转动环313设置有第一通孔314，导航座1的小径部12位于第一通孔314中，支架31相对小径部12可转动。转动环313位于导航座1的大径部11和手柄2的电源安装部22之间，转动环313的外径、导航座1的大径部11的外径和手柄2的电源安装部22的外径大致相等，导航座1的大径部11和手柄2的电源安装部22能够限制转动环313沿导航座1的轴线移动。

如图5所示，在一些实施例中，示踪器3还包括衬套33和垫圈34。衬套33和垫圈34均设置于转动环313的第一通孔314中。

衬套33由第一通孔314的顶端穿入，导航座1的小径部12位于衬套33中。衬套33与手柄2的电源安装部22的端面接触，避免转动环313与手柄2之间发生直接摩擦，提高支架31的寿命。

垫圈34设置于第一通孔314的底端，垫圈34与第一通孔314为过盈配合。垫圈34与导航座1的肩台接触，避免转动环313与导航座1之间发生直接摩擦。垫圈34选用耐磨垫圈。

如图6所示，电源组件7包括电源盒71和电源72。电源72为电池，电源72设置于电源盒71中。电源盒71的侧壁设置有电极711，电源72与电极711电连接。电源组件7设置在手柄2的电源安装部22上。导航装置100的电子元件，如角度传感器4、控制器5和通信器6，与电极711电连接，以将电源72的电能输送至导航装置100的各个电子元件。

如图3和图7所示，在一些实施例中，手柄2的电源安装部22设置有电源盒孔23，电源盒孔23位于电源安装部22的侧壁上。电源安装部22的侧壁上设置有第一螺栓孔26，螺栓穿过第一螺栓孔26将电源盒71可拆卸的设置于电源盒孔23中。

电源安装部22接触导航座1端面设置有连接孔24，连接孔24延伸至电源盒孔23的孔壁，以与电源盒孔23连通。导航座1的小径部12的端面设置有与连接孔24对应的螺纹孔14，螺栓穿过连接孔24与螺纹孔14连接，以将手柄2与导航座1紧固连接。

组装时，先将手柄2与导航座1紧固连接，再将电源组件7装入电源盒孔23中，导航装置100结构紧凑，便于使用。

如图2和图3所示，在一些实施例中，导航装置100还包括电路板8和插接针9。电路板8设置于导航座1的空腔中，控制器5和通信器6设置于电路板8上。插接针9的一端位于导航座1的空腔中，以连接电路板8。导航座1的小径部12的端面设置有第二通孔15，插接针9的另一端由第二通孔15延伸出导航座1。电源安装部22接触导航座1端面设置有插接孔25，电源盒71装入电源盒孔23时，电极711与插接孔25相对应。手柄2与导航座1连接时，插接针9插入插接孔25中与电极711接触，以为导航座1上的电子元件供电。插接针9的数量为两个，分别对应电源72的正极和负极。

如图8所示，角度传感器4包括磁栅尺41和磁栅尺读数器42。磁栅尺41可选为环形磁栅尺。

如图5所示，磁栅尺41设置于转动环313上，磁栅尺41位于第一通孔314的底端。可选地，磁栅尺41通过第一粘结胶35安装到第一通孔314中。

如图8所示，磁栅尺读数器42通过第二粘结胶17设置于导航座1的空腔中，磁栅尺读数器42与电路板8电连接，以将磁栅尺读数器42与控制器5连接。参考图3，导航座1的肩台设置有第三通孔16，第三通孔16与磁栅尺读数器42相适配，磁栅尺读数器42插入第三通孔16中。

磁栅尺读数器42能够检测磁栅尺41相对磁栅尺读数器42转动的角度，以确定导航座1与示踪器3之间相对转动的角度。磁栅尺41选用已有的磁栅尺，带有零位设计。使用时，将示踪器3相对导航座1转动一周，磁栅尺41的零位点通过磁栅尺读数器42时，磁栅尺读数器42能够检测到零位点，完成零位校准。

手术过程中，通过磁栅尺41和磁栅尺读数器42的配合，能够检测导航座1与示踪器3之间相对转动的角度，磁栅尺读数器42将转动角度信息发送至控制器5，控制器5通过通信器6将转动角度信息发送至手术机器人的导航系统，手术机器人的导航系统根据示踪器3与导航座1之间相对转动的角度信息确定手术工具200末端的位置。

如图3所示，导航座1的侧壁上设置有按压槽18，便于操作人员捏持导航座1。可选地，按压槽18的数量为至少两个。

可选地，导航座1大径部11的侧壁上设置有开口，开口与导航座1的空腔连通，便于将控制器5、通信器6等装入导航座1的空腔中。盖板13封闭大径部11的开口，提高导航装置100的密封性，便于导航装置100的清洗和消毒。

如图9所示，本申请的实施例提供手术工具组件，手术工具组件包括如上所述的导航装置100和手术工具200。导航座1连接手术工具200的端面设置有安装孔19，手术工具200的顶端插入安装孔19中。

在一些实施例中，手术工具200与导航座1可拆卸的连接。例如，导航座1与手术工具200通过销钉210连接。

手术时，将手术工具200安装到导航座1上。将示踪器3相对导航座1转动一周，完成角度传感器4的零位校准。将示踪器3的反光球调整至手术机器人导航系统的跟踪范围，手术过程中可转动示踪器3，也可转动导航座1及手术工具200，手术机器人导航系统根据导航座1与示踪器3之间相对转动的角度，确定手术工具200末端的位置，提高手术精准性。

以上对本申请实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想。因此，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种导航装置，其特征在于，包括：

导航座，用于连接手术工具；

手柄，设置于所述导航座上；

示踪器，可转动的设置于所述导航座上；

角度传感器，用于检测所述示踪器与所述导航座之间相对转动的角度；

控制器，设置于所述导航座上，所述角度传感器连接所述控制器；

通信器，设置于所述导航座上，所述通信器连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述导航座包括相连的大径部和小径部，所述手柄可拆卸的连接所述小径部的端面，所述示踪器包括：

支架，一端设置有第一通孔，所述导航座的小径部位于所述第一通孔中；

多个反光球，设置于所述支架上。

3.根据权利要求2所述的导航装置，其特征在于，所述示踪器还包括：

衬套，设置于所述第一通孔中；

垫圈，设置于所述第一通孔中，所述垫圈与所述导航座的肩台接触。

4.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，还包括电源组件，所述电源组件为所述角度传感器、所述控制器和所述通信器供电，所述电源组件包括：

电源盒，设置于所述手柄上；

电源，设置于所述电源盒中。

5.根据权利要求4所述的导航装置，其特征在于，所述手柄上设置有电源盒孔，所述电源盒可拆卸的设置于所述电源盒孔中，所述电源盒孔的孔壁上设置有连接孔，所述连接孔用于连接所述导航座。

6.根据权利要求4所述的导航装置，其特征在于，还包括：

电路板，设置于所述导航座上，所述控制器和所述通信器设置于所述电路板上；

插接针，连接所述电路板，所述插接针的端部能够与所述电源盒接触。

7.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述角度传感器包括：

磁栅尺，设置于所述示踪器上；

磁栅尺读数器，设置于所述导航座上，所述磁栅尺读数器能够检测所述磁栅尺相对所述磁栅尺读数器转动的角度，所述磁栅尺读数器连接所述控制器。

8.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述导航座的侧壁上设置有按压槽。

9.一种手术工具组件，其特征在于，包括：

如权利要求1～8任一项所述的导航装置；

手术工具，设置于所述导航座上。

10.根据权利要求9所述的手术工具组件，其特征在于，所述手术工具与所述导航座可拆卸的连接。