本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頭部手術(shù)可變式夾持裝置。

背景技術(shù)：

頭部方面的疾病是全球患者最普遍常見(jiàn)的惡性疾病之一，尤其是近年來(lái)，頭部疾病的發(fā)病率以及病癥多樣性日漸呈現(xiàn)年輕化的趨勢(shì)，已嚴(yán)重影響全球人民的身心健康及生命安全。根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化與信息分類研究所調(diào)查研究的結(jié)果顯示，現(xiàn)今人類成年人的頭部尺寸大小大體分為A、B、C三類等級(jí)。具體的調(diào)研結(jié)果為：一般成年女性的頭圍大約在56CM或57CM左右，頭圍偏大一些的人大約在58CM到60CM左右，頭圍偏小的成年人大約在55CM到53CM之間。一般成年男性的頭圍大約在57CM或58CM左右，頭圍偏大一些的人大約在59CM到61CM左右，頭圍偏小的成年人大約在56CM到54CM之間。由于不同患者頭部尺寸差異以及頭部手術(shù)空間相對(duì)狹小等原因，往往造成手術(shù)時(shí)末端執(zhí)行器與頭部病灶點(diǎn)的姿態(tài)位置存在偏差，因此在進(jìn)行患者頭部手術(shù)前采用可變式夾持裝置對(duì)頭部進(jìn)行夾緊定位。國(guó)內(nèi)外研究設(shè)計(jì)的相關(guān)夾持機(jī)構(gòu)多為剛性結(jié)構(gòu)，柔順性不足，缺乏力覺(jué)、滑覺(jué)等信息的感知能力，極易造成人體的不舒適感。

手術(shù)腔內(nèi)空間結(jié)構(gòu)局限，導(dǎo)致柔性?shī)A持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上較為復(fù)雜，自動(dòng)控制較難實(shí)現(xiàn)，需要人工輔助操作。復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力差，由于不同患者頭部尺寸差異以及視覺(jué)系統(tǒng)的誤差等原因，往往造成手術(shù)時(shí)末端執(zhí)行器與病灶點(diǎn)的姿態(tài)位置存在偏差。此頭部柔性?shī)A持機(jī)構(gòu)是通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像技術(shù)識(shí)別病灶點(diǎn)的位置，然后控制柔性?shī)A持系統(tǒng)對(duì)病灶點(diǎn)周圍組織夾緊、固定，最終服務(wù)于頭部手術(shù)機(jī)器人的手術(shù)工作。在頭部進(jìn)行實(shí)施手術(shù)過(guò)程中，手術(shù)機(jī)器人需要對(duì)所夾持的人體頭部進(jìn)行位置定位和姿態(tài)定位，因此頭部夾持機(jī)構(gòu)的柔順性、定位精度問(wèn)題的解決方法顯得極為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種柔順性好、定位精度高、設(shè)計(jì)人性化、應(yīng)用范圍廣泛、技術(shù)方案合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行、拆裝方便的頭部手術(shù)可變式夾持裝置。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

頭部手術(shù)可變式夾持裝置，包括第一步進(jìn)電機(jī)1、導(dǎo)軌座3、導(dǎo)軌滑臺(tái)4、第一導(dǎo)軌9、第二導(dǎo)軌20、左軸承座25、右軸承座10、雙向絲杠19、第二步進(jìn)電機(jī)17、滾珠絲杠螺母11、滾珠絲杠12、左夾板24和右?jiàn)A板22；

導(dǎo)軌座3上端面沿導(dǎo)軌座3的長(zhǎng)度方向設(shè)有導(dǎo)軌脊，導(dǎo)軌滑臺(tái)4下端面沿導(dǎo)軌滑臺(tái)4的長(zhǎng)度方向設(shè)有導(dǎo)軌槽，導(dǎo)軌滑臺(tái)4布置在導(dǎo)軌座3上，導(dǎo)軌滑臺(tái)4的導(dǎo)軌槽與導(dǎo)軌座3的導(dǎo)軌脊相配合；

左軸承座25固接在導(dǎo)軌滑臺(tái)4的左端，右軸承座10固接在導(dǎo)軌滑臺(tái)4的右端；左軸承座25和右軸承座10之間平行固接有第一導(dǎo)軌9和第二導(dǎo)軌20；

左陶瓷軸承26采用過(guò)渡配合方式安裝在左軸承座25上，右陶瓷軸承18采用過(guò)渡配合方式安裝在右軸承座10上；

雙向絲杠19設(shè)置在左陶瓷軸承26和右陶瓷軸承座18之間，其兩端分別與左陶瓷軸承26和右陶瓷軸承18過(guò)渡配合；

滾珠絲杠螺母11固定在導(dǎo)軌滑臺(tái)4右端，滾珠絲杠12的左端與滾珠絲杠螺母11相配合安裝，構(gòu)成滾珠絲杠副，滾珠絲杠12與固接在導(dǎo)軌座3上的軸承13過(guò)渡配合安裝，第一同步帶輪14安裝在滾珠絲杠12的右端，第二步進(jìn)電機(jī)17固接在導(dǎo)軌座3上，第二同步帶輪15安裝在第二步進(jìn)電機(jī)17上，第一同步帶輪14與第二同步帶輪15之間布置同步帶16，第二同步帶輪15的轉(zhuǎn)軸與第二步進(jìn)電機(jī)17的動(dòng)力輸出軸連接；

第一步進(jìn)電機(jī)1安裝在導(dǎo)軌滑臺(tái)4上，第一步進(jìn)電機(jī)1的動(dòng)力輸出軸與雙向絲杠19通過(guò)聯(lián)軸器27相連；

左夾板24和右?jiàn)A板22為圓弧狀，均包括夾板和底座，左夾板24和右?jiàn)A板22構(gòu)成容納人體頭部的空間；

第一導(dǎo)軌9、第二導(dǎo)軌20分別過(guò)渡配合地嵌入左夾板24、右?jiàn)A板22的底座，第一導(dǎo)軌9與左夾板24之間、第二導(dǎo)軌2與右?jiàn)A板22之間均設(shè)有滑套6；

左絲杠螺母5和右絲杠螺母21分別嵌入左夾板24和右?jiàn)A板22的底座中；左絲杠螺母5和右絲杠螺母21具有旋向不同的螺紋；

雙向絲杠19具有兩段旋向不同的螺紋：左旋螺紋和右旋螺紋，雙向絲杠19穿過(guò)左夾板24的底座中的左絲杠螺母5和右?jiàn)A板22的底座中的右絲杠螺母21，左絲杠螺母5和右絲杠螺母21分別與雙向絲杠19無(wú)變位嚙合傳動(dòng)；

左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)開(kāi)有多個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)鑲嵌氣囊23；

每個(gè)氣囊23都連接一根氣管36，氣管36上配置有電磁閥，電磁閥與上位機(jī)連接。

左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)各開(kāi)有4個(gè)凹槽，其中，2個(gè)凹槽位于左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)上部，2個(gè)凹槽位于左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)下部，8個(gè)氣囊23分別放置在左夾板24和右?jiàn)A板22的凹槽中。

氣囊23的長(zhǎng)度與左夾板24和右?jiàn)A板22上凹槽的長(zhǎng)度一致，其可最大變形寬度為20mm。

左夾板24和右?jiàn)A板22為夾板、底座一體成型。

第一保護(hù)套29設(shè)置在左軸承座25和左夾板24之間，第二保護(hù)套30設(shè)置在右軸承座10和右?jiàn)A板22之間，第三保護(hù)套31設(shè)置在左夾板24和右?jiàn)A板22之間。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.采用兩個(gè)夾板對(duì)稱布置，提高病灶點(diǎn)位置的中心夾緊固定，進(jìn)而提高頭部手術(shù)的效率。頭部仿形夾板是按照頭部組織的外形為依據(jù)而設(shè)計(jì)，外部性狀近似于圓弧狀，其目的是為了能夠以更大面積貼合患者的頭部表面。

2.在夾板的內(nèi)側(cè)分布著不同角度的凹槽，并將收縮性較強(qiáng)的氣囊鑲嵌在內(nèi)，因此氣囊外表面與頭部表面皮膚組織接觸面積更大，增強(qiáng)人體的舒適感和整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的柔順性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的頭部手術(shù)可變式夾持裝置的第一示意圖；

圖2為本發(fā)明的頭部手術(shù)可變式夾持裝置的第二示意圖；

圖3為本發(fā)明的頭部手術(shù)可變式夾持裝置的后側(cè)示意圖；

圖4為本發(fā)明的頭部手術(shù)可變式夾持裝置設(shè)置保護(hù)套后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的頭部手術(shù)可變式夾持裝置俯視圖；

圖6為本發(fā)明的頭部手術(shù)可變式夾持裝置的氣囊在滿氣壓的工作狀態(tài)時(shí)的示意圖；

圖7為本發(fā)明的頭部手術(shù)可變式夾持裝置的氣囊在卸壓的工作狀態(tài)時(shí)的示意圖。

附圖標(biāo)記：

1、第一步進(jìn)電機(jī) 3、導(dǎo)軌座 4、導(dǎo)軌滑臺(tái)

5、左絲杠螺母 6、滑套 7、頭部托板滑臺(tái)

9、第一導(dǎo)軌 10、右軸承座 11、滾珠絲杠螺母

12、滾珠絲杠 13、軸承 14、第一同步帶輪

15、第二同步帶輪 16、同步帶 17、第二步進(jìn)電機(jī)

18、右陶瓷軸承 19、雙向絲杠 20、第二導(dǎo)軌

21、右絲杠螺母 22、右?jiàn)A板 23、氣囊

24、左夾板 25、左軸承座 26、左陶瓷軸承

27、聯(lián)軸器 28、外殼 29、第一保護(hù)套

30、第二保護(hù)套 31、第三保護(hù)套 32、第一組氣囊

33、第二組氣囊 34、第三組氣囊 35、第四組氣囊

36、氣管

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1～圖3所示，頭部手術(shù)可變式夾持裝置，包括第一步進(jìn)電機(jī)1、導(dǎo)軌座3、導(dǎo)軌滑臺(tái)4、第一導(dǎo)軌9、第二導(dǎo)軌20、左軸承座25、右軸承座10、雙向絲杠19、第二步進(jìn)電機(jī)17、滾珠絲杠螺母11、滾珠絲杠12、左夾板24和右?jiàn)A板22。

導(dǎo)軌座3上端面沿導(dǎo)軌座3的長(zhǎng)度方向設(shè)有凸出的導(dǎo)軌脊，導(dǎo)軌滑臺(tái)4下端面沿導(dǎo)軌滑臺(tái)4的長(zhǎng)度方向設(shè)有導(dǎo)軌槽，導(dǎo)軌滑臺(tái)4布置在導(dǎo)軌座3上，導(dǎo)軌滑臺(tái)4的導(dǎo)軌槽與導(dǎo)軌座3的導(dǎo)軌脊相配合，導(dǎo)軌滑臺(tái)4可沿導(dǎo)軌座3的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)。

左軸承座25固接在導(dǎo)軌滑臺(tái)4的左端，右軸承座10固接在導(dǎo)軌滑臺(tái)4的右端。

左軸承座25和右軸承座10之間平行固接有第一導(dǎo)軌9和第二導(dǎo)軌20。

左陶瓷軸承26采用過(guò)渡配合方式安裝在左軸承座25上，右陶瓷軸承18采用過(guò)渡配合方式安裝在右軸承座10上。

雙向絲杠19設(shè)置在左陶瓷軸承26和右陶瓷軸承座18之間，其兩端分別與左陶瓷軸承26和右陶瓷軸承18過(guò)渡配合。

滾珠絲杠螺母11通過(guò)螺釘固定在導(dǎo)軌滑臺(tái)4右端，滾珠絲杠12的左端與滾珠絲杠螺母11相配合安裝，構(gòu)成滾珠絲杠副，滾珠絲杠12與滾珠絲杠螺母11之間可做螺旋運(yùn)動(dòng)，滾珠絲杠12與固接在導(dǎo)軌座3上的軸承13過(guò)渡配合安裝，第一同步帶輪14安裝在滾珠絲杠12的右端，第二步進(jìn)電機(jī)17固接在導(dǎo)軌座3上。第二同步帶輪15通過(guò)螺栓安裝在第二步進(jìn)電機(jī)17上，第一同步帶輪14與第二同步帶輪15之間布置同步帶16，第二同步帶輪15的轉(zhuǎn)軸與第二步進(jìn)電機(jī)17的動(dòng)力輸出軸連接，第二步進(jìn)電機(jī)17的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)同步帶16傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾珠絲杠12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)導(dǎo)軌滑臺(tái)4沿導(dǎo)軌座3的長(zhǎng)度方向的直線移動(dòng)。

第一步進(jìn)電機(jī)1通過(guò)螺栓安裝在導(dǎo)軌滑臺(tái)4上，第一步進(jìn)電機(jī)1的動(dòng)力輸出軸與雙向絲杠19通過(guò)聯(lián)軸器27相連，從而第一步進(jìn)電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)雙向絲杠19旋轉(zhuǎn)。

左夾板24和右?jiàn)A板22為圓弧狀，左夾板24和右?jiàn)A板22均包括夾板和底座，優(yōu)選為夾板、底座一體成型。左夾板24和右?jiàn)A板22構(gòu)成容納人體頭部的空間，其目的是為了能夠以更大面積貼合患者的頭部表面。

第一導(dǎo)軌9、第二導(dǎo)軌20分別過(guò)渡配合地嵌入左夾板24、右?jiàn)A板22的底座，第一導(dǎo)軌9與左夾板24之間、第二導(dǎo)軌2與右?jiàn)A板22之間均設(shè)有滑套6。

左絲杠螺母5和右絲杠螺母21分別嵌入左夾板24和右?jiàn)A板22的底座中，左絲杠螺母5和右絲杠螺母21具有旋向不同的螺紋。

雙向絲杠19具有兩段旋向不同的螺紋：左旋螺紋和右旋螺紋。雙向絲杠19穿過(guò)左夾板24的底座中的左絲杠螺母5和右?jiàn)A板22的底座中的右絲杠螺母21，左絲杠螺母5和右絲杠螺母21分別與雙向絲杠19無(wú)變位嚙合傳動(dòng)，雙向絲杠19在第一步進(jìn)電機(jī)1的帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)左絲杠螺母5和右絲杠螺母12的靠攏或分離運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左夾板24和右?jiàn)A板22在導(dǎo)軌上做平行相對(duì)直線移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)夾板之間的相向合攏(夾持)或反向松開(kāi)運(yùn)動(dòng)。

左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)開(kāi)有多個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)鑲嵌氣囊23；在本實(shí)施例中，左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)各開(kāi)有4個(gè)凹槽，其中，2個(gè)凹槽位于左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)上部，2個(gè)凹槽位于左夾板24和右?jiàn)A板22的內(nèi)側(cè)下部。8個(gè)氣囊23分別放置在左夾板24和右?jiàn)A板22的凹槽中，以此接觸頭部表面，增強(qiáng)人體的舒適感。每個(gè)氣囊23都連接一根氣管36，氣管36上配置有電磁閥，電磁閥與上位機(jī)連接，每個(gè)氣囊23都是由電磁閥獨(dú)立控制，根據(jù)所夾持不同目標(biāo)頭部的形態(tài)特征，以此調(diào)整不同位置角度氣囊23內(nèi)的氣壓。

氣囊23的長(zhǎng)度與左夾板24和右?jiàn)A板22上凹槽的長(zhǎng)度一致，其可最大變形寬度約為20mm。根據(jù)左夾板24和右?jiàn)A板22與頭部組織的距離來(lái)調(diào)節(jié)氣囊23的變形程度。氣囊23內(nèi)的氣壓決定其膨脹變形程度，每個(gè)氣囊23的氣路都由對(duì)應(yīng)電磁閥獨(dú)立控制其通斷動(dòng)作，通過(guò)上位機(jī)控制電磁閥的通斷時(shí)間，進(jìn)而控制各個(gè)氣囊23內(nèi)的氣路閉合時(shí)間，達(dá)到調(diào)節(jié)氣囊23內(nèi)氣壓的目的，滿足目標(biāo)患者頭部的形狀、大小等其它因素改變的需要，并結(jié)合圖像技術(shù)以此做出相應(yīng)的調(diào)整。

如圖4、圖5所示，為了防止人體頭發(fā)散落進(jìn)入傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置里面造成傷害和減少灰塵和雜物落入傳動(dòng)裝置里面，本發(fā)明設(shè)置第一保護(hù)套29、第二保護(hù)套30、第三保護(hù)套31和外殼8。第一保護(hù)套29、第二保護(hù)套30和第三保護(hù)套31是由PEVA復(fù)合針刺棉構(gòu)成，具有無(wú)毒耐磨、彈性好，質(zhì)輕保暖，透氣性好，防風(fēng)防蟲(chóng)，可直接洗滌，集塵效率高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。其中，第一保護(hù)套29設(shè)置在左軸承座25和左夾板24之間，第二保護(hù)套30設(shè)置在右軸承座10和右?jiàn)A板22之間，第三保護(hù)套31設(shè)置在左夾板24和右?jiàn)A板22之間，外殼8設(shè)置在導(dǎo)軌滑臺(tái)4上，用于遮蓋除左夾板24和右?jiàn)A板22以外的其他部件。

本發(fā)明的工作過(guò)程：

本發(fā)明頭部手術(shù)可變式夾持裝置，用于頭部介入手術(shù)(例如頭部手術(shù)等)，根據(jù)病人頭部的位置姿勢(shì)，通過(guò)控制第二步進(jìn)電機(jī)17帶動(dòng)滾珠絲杠副的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌滑臺(tái)4的位置。通過(guò)上位機(jī)控制第一步進(jìn)電機(jī)1旋轉(zhuǎn)，第一步進(jìn)電機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器27帶動(dòng)雙向絲杠19旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)左絲杠螺母5和右絲杠螺母21的靠攏或分離運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左夾板24和右?jiàn)A板22在導(dǎo)軌上做平行相對(duì)直線移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)夾板之間的相向合攏(夾持)或反向松開(kāi)運(yùn)動(dòng)。

調(diào)整好左夾板24和右?jiàn)A板22的位置后，將頭部托板滑臺(tái)7放置在左夾板24和右?jiàn)A板22之間。

進(jìn)而通過(guò)上位機(jī)輸出信息控制電磁閥的通斷時(shí)間，從而調(diào)節(jié)左夾板24和右?jiàn)A板22凹槽里的氣囊23的氣壓以及膨脹變形程度，選擇不同的氣囊23組合，如圖3所示，4組氣囊分別被定義為第一組氣囊32、第二組氣囊33、第三組氣囊34和第四組氣囊35。4組氣囊可自由組合為其中2～4組充氣膨脹，使氣囊的外表面緩慢貼合患者的頭部組織表面。

如果全部4組均充氣膨脹，使所有的氣囊的外表面緩慢貼合患者的頭部組織表面至如圖6所示的狀態(tài)。手術(shù)完成后首先對(duì)氣囊23進(jìn)行卸壓至如圖7所示的狀態(tài)，至此整個(gè)手術(shù)操作流程結(jié)束。