CN219921352U - 一种医用触感力反馈夹持装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种医用触感力反馈夹持装置，其包括结构适配的下连接套、上连接套和设置于上连接套内的锁紧套；锁紧套与下连接套可拆卸连接，用于安装待夹持医用器械；锁紧套与上连接套同轴转动连接，其转轴沿锁紧套轴向。本实用新型为医学教育领域提供了一种适用于虚拟手术或动物仿真技术的力反馈夹持装置，可以适用于不同医用器械。

Description

一种医用触感力反馈夹持装置

技术领域

本实用新型属于医学技术领域，涉及医师技能培训用器械，尤其涉及一种医用触感力反馈夹持装置。

背景技术

手术技能是每位眼科医师基本功之一，是必须掌握的技能。而手术技能教学则是医师培养的重中之重。目前主要以动物为对象进行的模拟手术为主来进行手术教学和训练。但这种教学主要是依靠教育者的经验来进行传授，难以进行数据化的分析从而进行更加客观化的教学。

触觉反馈技术(Haptic or Tactile Feedbacks)能通过作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感。这一力学刺激可被应用于计算机模拟中的虚拟场景或者虚拟对象的辅助创建和控制，以及加强对于机械和设备的远程操控。并且能够记录使用过程中的实时数据。目前该技术已应用于手机、汽车、游戏、医疗和消费电子等领域。

专利申请CN201010584812.7公开了一种触感装置中的夹持力反馈系统，其包括夹持部分和力反馈实现部分。夹持部分包括外壳，两个夹持手柄通过短轴和轴承与外壳相连，两个夹持连杆一端与夹持手柄通过连接短轴和轴承连接，另一端通过轴承与滑块连接，滑块与弹簧固定相连，两个夹持手柄绕两个连接短轴转动形成夹持的开合运动。该系统虽然可以使弹力传递到操作者的手指，使其产生力觉临场感，但是其只能实现沿两个夹持手柄方向的力反馈，缺乏灵活度；且不能实现对手术刀、镊子等器械的夹持，不适用于医师手术模拟环境。

实用新型内容

本实用新型目的旨在针对现有技术中存在的技术问题，提供一种医用触感力反馈夹持装置，不仅可以实现不同医疗器械的夹持，而且可以实现多个自由度上的旋转，适用于多种手术环境。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现。

本实用新型提供的医用触感力反馈夹持装置，其包括结构适配的下连接套、上连接套和设置于上连接套内的锁紧套；所述锁紧套与下连接套可拆卸连接，用于安装待夹持医用器械；所述锁紧套与上连接套同轴转动连接，其转轴沿锁紧套轴向。

上述医用触感力反馈夹持装置，所述下连接套为中空结构；所述待夹持医用器械从下连接套中穿出，且待夹持医用器械与下连接套接触位置贴合。

上述医用触感力反馈夹持装置，所述锁紧套与下连接套之间通过螺纹、推拉锁紧、卡接锁紧等方式实现锁紧。进一步的，所述锁紧套内部形成容纳待夹持医用器械的空腔。锁紧套与下连接套锁紧端还设置有弹性卡爪。所述弹性卡爪呈倒锥形结构，外径逐渐减小，与下连接套内表面适配。

上述医用触感力反馈夹持装置，所述锁紧套通过轴承安装于上连接套内。所述锁紧套外侧和上连接套内侧分别设置有适配的限位块和限位槽，用于限制锁紧套相对于上连接套的旋转角度。所述锁紧套顶端还设置有与编码器连接的接触件。编码器可以置于上连接套内相应基座内。

上述医用触感力反馈夹持装置，还包括夹持臂；所述上连接套与夹持臂转动连接；且其转动轴向与锁紧套轴向垂直。为了实现上述功能，所述上连接套外侧对称位置设置有转轴；所述夹持臂呈Y型结构，其开口端内侧开设有容纳转轴的安装槽。在优先实现方式中，其中一个转轴还设计有沿转轴中心位置延伸出的可与编码器连接的接触件。编码器可以安装于夹持臂相应基座内。所述夹持臂还可以连接于现有触觉式力反馈设备上，由触觉式力反馈设备对夹持臂所受力进行实时反馈。

上述医用触感力反馈夹持装置，所述上连接套顶部设置有尖端，用于限定上连接套相对于夹持臂的旋转角度。

上述医用触感力反馈夹持装置，可以适用于任何待夹持医用器械，例如手术刀、内窥镜、镊子等。当待夹持医用器械没有设置手柄或者手柄较短(例如镊子)时，该夹持装置还包括定位套，定位套包括与待夹持医用器械顶端适配的卡接部和与卡接部连为一体的连接杆，所述连接杆与锁紧套内部空腔相适配。

与现有技术相比，本实用新型提供的医用触感力反馈夹持装置，具有以下有益效果：

(1)本实用新型为医学教育领域提供了一种适用于虚拟手术或动物仿真技术的力反馈夹持装置，可以适用于不同医用器械；

(2)本实用新型与待夹持医用器械连接的锁紧套直接通过轴承安装于上连接套中，可以实现待夹持医用器械绕其轴向10°～350°自由转动，增加待夹持医用器械的自由旋转；

(3)本实用新型通过调整上连接套朝下或下连接套朝下，可适用于虚拟手术或动物仿真手术不同环境，能够更加真实的还原实际手术的握感。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的医用触感力反馈夹持装置主视图。

图2为本实用新型实施例1提供的医用触感力反馈夹持装置爆炸图。

图3为本实用新型实施例1提供的医用触感力反馈夹持装置俯视图(a)及剖视图(b)。

图4为本实用新型实施例1提供的医用触感力反馈夹持装置下连接套、上连接套和手术刀装配示意图。

图5为本实用新型实施例1提供的医用触感力反馈夹持装置上连接套部分结构示意图。

图6为本实用新型实施例2提供的医用触感力反馈夹持装置主视图。

图7为本实用新型实施例2提供的定位套与镊子装配示意图。

图中，1-下连接套，2-上连接套，21-限位槽，22-转轴a，23-转轴b，24-接触件a，25-尖端，26-基座a，27-基座b，28-基座c，3-锁紧套，31-弹性卡爪，32-限位块，33-接触件b，34-外螺纹段，4-轴承，5-夹持臂，51-安装槽，6-定位套，61-卡接部，62-连接杆，7-手术刀，8-镊子。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提供的医用触感力反馈夹持装置，主要针对的夹持对象是眼科手术刀，眼科手术刀有且不限于标准眼科手术刀(Ophtualmic Knife)、裂缝刀(Slit Knife)、月牙刀(Crescent Knife)等。眼科手术刀具可根据不同手术类型不同应用场景进行更换，以保证能够完成一套完整的手术。

本实施例提供的医用触感力反馈夹持装置，如图1至图3所示，其包括结构适配的下连接套1、上连接套2、设置于上连接套内的锁紧套3。锁紧套3与下连接套1用于安装手术刀，锁紧套3与下连接套1之间通过螺纹实现可拆卸连接，螺纹连接方式也可以替换为推拉锁紧、卡接锁紧等锁紧方式。

如图1至图3所示，下连接套1为中空结构，其内开设有内螺纹段，内螺纹段以下部分为内径逐渐减小形成倒锥形结构。手术刀7从下连接套中穿出，且手术刀与下连接套接触位置贴合。

如图1至图3所示，锁紧套3内形成有容纳手术刀手柄的空腔，锁紧套外侧从上至下分为一体成型的三段：柱形段、外螺纹段34和弹性卡爪31；外螺纹段32与下连接套内螺纹相适配；弹性卡爪31由2～4片结构相同的弹性片间隔组成；弹性卡爪31整体呈倒锥形结构，外径逐渐减小，与下连接套内表面适配。在下连接套锁紧过程中，使弹性卡爪抱紧手术刀。锁紧套3的柱形段通过两个轴承4安装于上连接套2内，从而使锁紧套3与上连接套2同轴转动连接，其转轴沿锁紧套轴向。

为了限制锁紧套的旋转角度，如图2及图5所示，锁紧套柱形段还设置有限位块32，上连接套2内侧设置有与之适配的限位槽21，且限位块与限位槽接触位置均设计有斜切边，以便于控制两者转动。这样可以实现手术刀沿其轴线的10°～350°之间的自由旋转，以适应手术中手术刀多方位多自由度操作。

锁紧套3顶端还设置有与编码器连接的接触件b 33。本实施例中，使用的编码器为市场外购。

如图1至图5所示，上连接套2由对称的两部分组成，上连接套2内侧自上而下还设置有安装编码器的基座a 26、两个轴承基座(基座b 27和基座c28)；基座a 26和上连接套壳体形成容纳编码器的空间，避免使用过程中，编码器晃动；基座b 27、基座c 28与轴承4结构适配。

上述医用触感力反馈夹持装置，还包括夹持臂5。夹持臂5与上连接套2配合，能够实现上连接套带动下连接套和手术刀垂直于手术刀轴线方向的转动(也即上连接套相对于夹持臂转动的转动轴向与锁紧套轴向垂直)，从而为手术刀提供更多的自由度。为了实现上述功能，上连接套2外侧对称位置设置有转轴(转轴a 22、转轴b 23)。夹持臂呈Y型结构，由对称设置的两部分组成，其开口端内侧开设有容纳转轴的安装槽51。其中转轴b 23还设计有沿转轴中心位置延伸出的可与编码器连接的接触件a 24。编码器可以安装于夹持臂相应基座内。夹持臂还可以连接于现有触觉式力反馈设备(例如3d systems touch)上，由触觉式力反馈设备进行实时力反馈。

上连接套2顶部设置有尖端25，尖端呈圆锥形结构。尖端25的设置，使得转轴a(或转轴b)到尖端顶部的距离略大于其到夹持臂开口末端的距离，从而限定上连接套相对于夹持臂的旋转角度不超过360°。

上述医用触感力反馈夹持装置装配方法为：首先将手术刀穿过下连接套1，穿入锁紧套3内的弹性卡爪，将锁紧套3和下连接套通过螺纹锁紧；然后将锁紧套插入上连接套2内的轴承内，其顶端接触件b插入编码器内，上连接套2两部分通过螺栓固定；再将上连接套2与夹持臂5安装在一起，并通过螺栓固定；夹持臂连接于现有触觉式力反馈设备上。通过上连接套和夹持臂内安装的编码器，可以获取手术刀的位移信息，并将该位移信息实时反馈给现有触觉式力反馈设备，由触觉式力反馈设备进行实时力反馈。

上述医用触感力反馈夹持装置有两种使用状态：

(1)虚拟手术使用状态：

旋转上连接套，使得上连接套朝下，使用者手握下连接套且靠近夹持臂，这样不仅可以实现手术刀绕其轴向10°～350°的自由度旋转；还避免了因手握位置远离手术刀支点而带来的对虚拟手术手感的影响。

(2)动物仿真手术使用状态

动物仿真手术中，调转上连接套，使手术刀一端朝下，手握下连接套与手术刀连接处，模拟真实手术场景，还原真实手感。

触觉式反馈主要是通过力反馈的作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感记录手术操作的实时数据，为手术积累一定的数据基础，便于新手医生上手。本实用新型通过轴承直接与上连接套连接，使用过程中使用者握持在靠近夹持臂连接部位，不仅实现了手术刀绕其轴向10°～350°的自由度旋转还降低了远离支点带来对虚拟手术手感的影响；另一方面，手术刀与下连接套和锁紧套连接方式的调整，使得下连接套端直径减小，医生手术过程中可以握持在手术刀部位，更加真实的还原实际手术的握感。本实用新型兼顾虚拟手术和动物仿真手术使用，具有两种使用状态。而且，上连接套顶端设置的尖端主要防止夹具在使用状态切换过程中形成360°旋转，因为目前力触觉式力反馈设备机械臂(即这里的夹持臂)在使用中自由度有限，一旦夹具部位翻转过头，使用自由度就会收到限制，因此尖端设计具有限位做用。

实施例2

本实施例提供的医用触感力反馈夹持装置，主要针对的夹持对象是手柄较短的医疗器械-镊子。对于没有手柄或手柄较短的其它医疗器械，使用方法类似。

本实施例提供的医用触感力反馈夹持装置，如图6和图7所示，其包括下连接套1、上连接套2、锁紧套3、夹持臂5和定位套6。

本实施例中的下连接套1、上连接套2、锁紧套3、夹持臂5结构及装配关系与实施例1中的相同，这里不再详细解释。

如图6及图7所示，本实施例中定位套6包括一体成型的卡接部61和连接杆62。卡接部61内部中空，其与镊子端部形成紧配合。连接杆62与锁紧套内部空腔适配。

上述医用触感力反馈夹持装置装配方法为：首先将镊子套入定位套卡接部，在镊子自身弹性作用下，镊子与定位套形成紧配合；然后将定位套连接杆穿过下连接套1，穿入锁紧套3内的弹性卡爪，将锁紧套3和下连接套通过螺纹锁紧；再将锁紧套插入上连接套2内的轴承内，其顶端接触件b插入编码器内，上连接套2两部分通过螺栓固定；最后将上连接套2与夹持臂5安装在一起，并通过螺栓固定。夹持臂连接于现有触觉式力反馈设备上。使用时，使用者握持端盖部分，控制镊子操作，通过上连接套和夹持臂内安装的编码器，可以获取镊子的位移信息，并将该位移信息实时反馈给现有触觉式力反馈设备，由触觉式力反馈设备进行实时力反馈，通过力反馈的作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感，便于新手医生上手。

上连接套和夹持臂内安装的编码器，是为了获取待夹持医用器械的位移信息，并将位移信息发送给现有触觉式力反馈设备，以便于对本实用新型提供的医用触感力反馈夹持装置使用方法进行理解，属于现有技术，其并不属于本实用新型医用触感力反馈夹持装置的保护范围，不对本实用新型医用触感力反馈夹持装置的保护范围构成限制。

Claims (10)

1.一种医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，包括结构适配的下连接套(1)、上连接套(2)和设置于上连接套内的锁紧套(3)；所述锁紧套(3)与下连接套(1)可拆卸连接，用于安装待夹持医用器械；所述锁紧套(3)与上连接套(2)同轴转动连接，其转轴沿锁紧套轴向。

2.根据权利要求1所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，所述下连接套(1)为中空结构；所述待夹持医用器械从下连接套中穿出，且待夹持医用器械与下连接套接触位置贴合。

3.根据权利要求1所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，所述锁紧套(3)与下连接套(1)之间通过螺纹、推拉锁紧、卡接锁紧方式实现锁紧。

4.根据权利要求3所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，所述锁紧套(3)内部形成容纳待夹持医用器械的空腔；锁紧套(3)与下连接套(1)锁紧端还设置有弹性卡爪(31)。

5.根据权利要求1所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，所述锁紧套(3)通过轴承(4)安装于上连接套(2)内；所述锁紧套(3)顶端还设置有与编码器连接的接触件。

6.根据权利要求5所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，所述锁紧套外侧和上连接套内侧分别设置有适配的限位块(32)和限位槽(21)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，还包括夹持臂(5)；所述上连接套(2)与夹持臂(5)转动连接；且转动轴向与锁紧套轴向垂直。

8.根据权利要求7所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，所述上连接套(2)外侧对称位置设置有转轴(22、23)；所述夹持臂呈Y型结构，其开口端内侧开设有容纳转轴的安装槽(51)。

9.根据权利要求7所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，所述上连接套(2)顶部设置有尖端(25)。

10.根据权利要求1所述的医用触感力反馈夹持装置，其特征在于，还包括定位套(6)，所述定位套(6)包括与待夹持医用器械顶端适配的卡接部(61)和与卡接部连为一体的连接杆(62)，所述连接杆(62)形状与锁紧套内部空腔相适配。