CN201299597Y - 数字化微创动力臂手术*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字化微创动力臂手术***，行走机构上安装有机箱，内装有控制***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***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

数字化微创动力臂手术***

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***。

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***。

发明内容：一种数字化微创动力臂手术***，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***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***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***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***处于预热准备状态，检查***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***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***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，***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***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***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***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***，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***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；***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***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***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***，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***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***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***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***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***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***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***，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***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***连接。

2、根据权利要求1所述的数字化微创动力臂手术***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，其特征是：所述的电机(81)也可以是手轮。

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