一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種手術(shù)器械，具體地說是手術(shù)標(biāo)定實驗臺。
【背景技術(shù)】
[0002]微創(chuàng)外科手術(shù)微器械是微創(chuàng)外科手術(shù)至關(guān)重要的器械，醫(yī)生操縱微器械完成復(fù)雜的手術(shù)過程，使得手術(shù)的創(chuàng)傷小，減輕病人的痛苦，也使得手術(shù)時間及術(shù)后恢復(fù)時間縮短，該技術(shù)也克服了醫(yī)生因手術(shù)復(fù)雜、易疲勞而導(dǎo)致的不必要的損傷，提高手術(shù)的精度及安全性。對于當(dāng)前大部分微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)而言，利用機(jī)器人輔助能夠順利實現(xiàn)微創(chuàng)手術(shù)，同時，微創(chuàng)外科手術(shù)微器械正沿著具有力檢測功能的智能化方向發(fā)展，實際微創(chuàng)手術(shù)過程中，由于創(chuàng)口小，醫(yī)生的視覺是受限制的，雖然醫(yī)生借助腹腔鏡能通過視覺看到手術(shù)部位，但為了能使醫(yī)生真實準(zhǔn)確的掌握實際病變部位的情況，達(dá)到手眼協(xié)調(diào)的目的，即醫(yī)生除通過視覺觀察手術(shù)情況外，還通過手術(shù)微器械時刻反饋所觸碰或夾持組織器官的力覺信息，控制調(diào)整手術(shù)操作的力度，從而提高手術(shù)的精度及成功率，使手術(shù)微器械具有力檢測功能是十分必要的，為了能保證手術(shù)微器械在實際手術(shù)過程中真實的實現(xiàn)力覺檢測，深入研究可用于微創(chuàng)外科手術(shù)微器械多維力標(biāo)定的實驗臺是十分必要的課題。
[0003]目前國內(nèi)外關(guān)于微創(chuàng)外科手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺的研究較少，大部分力標(biāo)定實驗臺是針對通用的多維力傳感器進(jìn)行標(biāo)定實驗，因此設(shè)計一種針對具有力檢測功能的微創(chuàng)外科手術(shù)微器械進(jìn)行三維力標(biāo)定的實驗臺是十分重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供適用于機(jī)器人輔助微創(chuàng)外科手術(shù)領(lǐng)域的一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，其特征是:包括安裝平臺、直線步進(jìn)電機(jī)、手術(shù)微器械，直線步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)固定架安裝在安裝平臺上，安裝平臺上固定有第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌，第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌分別位于電機(jī)固定架的兩側(cè)，第一直線導(dǎo)軌里設(shè)置第一直線導(dǎo)軌滑塊，第二直線導(dǎo)軌里設(shè)置第二直線導(dǎo)軌滑塊，第一直線導(dǎo)軌滑塊和第二直線導(dǎo)軌滑塊上固定導(dǎo)軌橫梁，直線步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過電機(jī)連接件連接導(dǎo)軌橫梁，所述手術(shù)微器械包括微器械推桿、微器械導(dǎo)管，微器械推桿伸入至微器械導(dǎo)管里，微器械推桿輸出端安裝第一手指鉗轉(zhuǎn)動連接件、第二手指鉗轉(zhuǎn)動連接件，第一手指鉗轉(zhuǎn)動連接件連接第一手指鉗，第二手指鉗轉(zhuǎn)動連接件連接第二手指鉗，第一手指鉗和第二手指鉗交叉設(shè)置，在交叉處安裝手指鉗轉(zhuǎn)動銷軸，微器械導(dǎo)管連接導(dǎo)管連接件，導(dǎo)管連接件通過手指鉗轉(zhuǎn)動銷軸安裝在第一手指鉗和第二手指鉗的外部，微器械推桿的輸入端連接電機(jī)連接件和導(dǎo)軌橫梁，安裝平臺上設(shè)置微器械固定支架，微器械導(dǎo)管通過立式支撐座設(shè)置在微器械固定支架上。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、安裝平臺上安裝傳感器支撐臺，傳感器支撐臺上安裝直線位移傳感器基體，導(dǎo)軌橫梁下方安裝直線位移傳感器滑塊，直線位移傳感器滑塊安裝在直線位移傳感器基體里。
[0009]2、安裝平臺上安裝手動微調(diào)臺，手動微調(diào)臺上設(shè)置有絲杠，絲杠外部安裝與其配合的滑塊，滑塊上固定有導(dǎo)軌托架，微器械導(dǎo)管的中部設(shè)置在導(dǎo)軌托架上。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0011]1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)構(gòu)承載能力大，運(yùn)動精度高，整體結(jié)構(gòu)呈對稱結(jié)構(gòu)，載荷成對稱分布，
[0012]2.本發(fā)明傳動機(jī)構(gòu)摩擦小，慣性小，線性度高，控制容易。
[0013]3.本發(fā)明零件結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，便于安裝、拆卸及維修。
[0014]4.本發(fā)明適用于微創(chuàng)外科手術(shù)微器械多維力標(biāo)定，即可進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定也可進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明手術(shù)微器械示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明手術(shù)微器械傳動機(jī)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明直線位移傳感器示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0020]結(jié)合圖1?4，本發(fā)明是一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，其組成包括:安裝平臺，驅(qū)動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)及檢測機(jī)構(gòu)。驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動件是直線步進(jìn)電機(jī)2，直線步進(jìn)電機(jī)2由電機(jī)固定架3通過四個螺栓固定在電機(jī)支撐臺19，直線步進(jìn)電機(jī)軸通過電機(jī)連接件5與傳動機(jī)構(gòu)聯(lián)接，電機(jī)連接件5由螺母固定在步進(jìn)電機(jī)軸上；傳動機(jī)構(gòu)主要包括兩個圓柱直線導(dǎo)軌和導(dǎo)軌橫梁6，第一圓柱直線導(dǎo)軌由直線導(dǎo)軌4與直線導(dǎo)軌滑塊7組成，第二圓柱直線導(dǎo)軌由直線導(dǎo)軌18與直線導(dǎo)軌滑塊16組成，手術(shù)微器械11與導(dǎo)軌橫梁6與電機(jī)連接件5用同一螺栓聯(lián)接，直線步進(jìn)電機(jī)2工作時將推動導(dǎo)軌橫梁6與手術(shù)微器械11向前直線運(yùn)動，導(dǎo)軌橫梁6與直線導(dǎo)軌滑塊7和直線導(dǎo)軌滑塊16聯(lián)接，從而保證手術(shù)微器械11延導(dǎo)軌直線運(yùn)動，在運(yùn)動的同時，直線位移傳感器15的滑塊15-1與導(dǎo)軌橫梁6通過螺栓聯(lián)接一起發(fā)生移動，直線位移傳感器15測量手術(shù)微器械的實際位移量，并且其固定在傳感器支撐臺14上，為了保證手術(shù)微器械11不發(fā)生左右上下偏移，采用立式支撐座9與導(dǎo)管托架13進(jìn)行定位，導(dǎo)管托架13底部與手動微調(diào)臺12聯(lián)接，從而實現(xiàn)導(dǎo)管托架可延導(dǎo)軌進(jìn)行微調(diào)移動，便于安裝調(diào)整以及后續(xù)對導(dǎo)管變形的分析，整套平臺上的零件全部固定在最底層的安裝平臺I上，保證實驗裝置的水平安裝。
[0021]結(jié)合附圖2、附圖3，本發(fā)明是一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，手術(shù)微器械包括:微器械推桿20、微器械導(dǎo)管21、導(dǎo)管連接件22、手指鉗24與25、手指鉗轉(zhuǎn)動連接件23與27及手指鉗轉(zhuǎn)動銷軸26，當(dāng)直線步進(jìn)電機(jī)2帶動導(dǎo)軌橫梁6移動時，將推動微器械推桿20運(yùn)動，此時微器械導(dǎo)管21被立式支撐座9固定，導(dǎo)管連接件22與微器械導(dǎo)管21緊固聯(lián)接，微器械推桿20推動與之相聯(lián)接的手指鉗轉(zhuǎn)動連接件23與27同時運(yùn)動，手指鉗轉(zhuǎn)動連接件推動以手指鉗轉(zhuǎn)動銷軸26為轉(zhuǎn)軸的手指鉗24與25發(fā)生轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)手指鉗24與25的同時張開和閉合，外載荷施加在具有力檢測功能的手術(shù)微器械手指鉗的末端，可實現(xiàn)夾持物體狀態(tài)時的標(biāo)定和不同角度進(jìn)行力檢測的標(biāo)定，也可實現(xiàn)靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定。
[0022]結(jié)合附圖4，本發(fā)明是一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，檢測機(jī)構(gòu)主要包括直線位移傳感器15及傳感器支撐臺14，直線位移傳感器滑塊15-1上表面與導(dǎo)軌橫梁6下表面通過螺栓進(jìn)行聯(lián)接，導(dǎo)軌橫梁6沿著導(dǎo)軌進(jìn)行移動時帶動直線位移傳感器滑塊15-1運(yùn)動，直線位移傳感器基體15-2通過連接組件固定在傳感器支撐臺14，從而實現(xiàn)直線位移傳感器實時檢測微器械推桿20的實際位移，進(jìn)而檢測手指鉗的開合角度。
[0023]本發(fā)明包括安裝平臺，驅(qū)動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)及檢測機(jī)構(gòu)。驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要由直線步進(jìn)電機(jī)及固定零件構(gòu)成，直線步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)固定架聯(lián)接，電機(jī)固定架與電機(jī)支撐臺通過四個螺栓固定；傳動機(jī)構(gòu)包括兩個相同的圓柱直線導(dǎo)軌，兩個圓柱直線導(dǎo)軌通過導(dǎo)軌橫梁進(jìn)行聯(lián)接，圓柱導(dǎo)軌通過螺栓安裝在導(dǎo)軌支撐臺上，沿電機(jī)軸中線呈左右對稱；連桿機(jī)構(gòu)主要指手術(shù)微器械，直線步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)連接件與導(dǎo)軌橫梁上面相連，微器械推桿在導(dǎo)軌橫梁下面相連，三個零件通過相同螺栓進(jìn)行聯(lián)接，推桿與手指鉗轉(zhuǎn)動連接件通過銷軸聯(lián)接，兩片手指鉗也通過銷軸與手指鉗轉(zhuǎn)動連接件相連，推桿外側(cè)的微器械導(dǎo)管通過立式支撐座固定在微器械固定支架上，導(dǎo)管下邊由導(dǎo)管托架進(jìn)行支撐，導(dǎo)管托架安裝在手動微調(diào)臺上；直線位移傳感器上面的傳感器滑塊與導(dǎo)軌橫梁聯(lián)接，下面固定在傳感器支撐臺上，所用支撐臺均通過螺栓固定在最底層的安裝平臺上。
[0024]圓柱直線導(dǎo)軌包括；直線導(dǎo)軌與直線導(dǎo)軌滑塊，且成對配套使用。
[0025]手術(shù)微器械包括；微器械推桿、微器械導(dǎo)管、導(dǎo)管連接件、手指鉗轉(zhuǎn)動連接件、兩片手指鉗及多個銷軸，兩片手指鉗與導(dǎo)管連接件通過銷軸聯(lián)接，導(dǎo)管與導(dǎo)管連接件通過過盈配合聯(lián)接。
【主權(quán)項】
1.一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，其特征是:包括安裝平臺、直線步進(jìn)電機(jī)、手術(shù)微器械，直線步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)固定架安裝在安裝平臺上，安裝平臺上固定有第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌，第一直線導(dǎo)軌和第二直線導(dǎo)軌分別位于電機(jī)固定架的兩側(cè)，第一直線導(dǎo)軌里設(shè)置第一直線導(dǎo)軌滑塊，第二直線導(dǎo)軌里設(shè)置第二直線導(dǎo)軌滑塊，第一直線導(dǎo)軌滑塊和第二直線導(dǎo)軌滑塊上固定導(dǎo)軌橫梁，直線步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過電機(jī)連接件連接導(dǎo)軌橫梁，所述手術(shù)微器械包括微器械推桿、微器械導(dǎo)管，微器械推桿伸入至微器械導(dǎo)管里，微器械推桿輸出端安裝第一手指鉗轉(zhuǎn)動連接件、第二手指鉗轉(zhuǎn)動連接件，第一手指鉗轉(zhuǎn)動連接件連接第一手指鉗，第二手指鉗轉(zhuǎn)動連接件連接第二手指鉗，第一手指鉗和第二手指鉗交叉設(shè)置，在交叉處安裝手指鉗轉(zhuǎn)動銷軸，微器械導(dǎo)管連接導(dǎo)管連接件，導(dǎo)管連接件通過手指鉗轉(zhuǎn)動銷軸安裝在第一手指鉗和第二手指鉗的外部，微器械推桿的輸入端連接電機(jī)連接件和導(dǎo)軌橫梁，安裝平臺上設(shè)置微器械固定支架，微器械導(dǎo)管通過立式支撐座設(shè)置在微器械固定支架上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，其特征是:安裝平臺上安裝傳感器支撐臺，傳感器支撐臺上安裝直線位移傳感器基體，導(dǎo)軌橫梁下方安裝直線位移傳感器滑塊，直線位移傳感器滑塊安裝在直線位移傳感器基體里。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，其特征是:安裝平臺上安裝手動微調(diào)臺，手動微調(diào)臺上設(shè)置有絲杠，絲杠外部安裝與其配合的滑塊，滑塊上固定有導(dǎo)軌托架，微器械導(dǎo)管的中部設(shè)置在導(dǎo)軌托架上。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種可用于手術(shù)微器械三維力標(biāo)定的實驗臺，包括安裝平臺、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)及檢測機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要由直線步進(jìn)電機(jī)及固定零件構(gòu)成，直線步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)固定架聯(lián)接；傳動機(jī)構(gòu)包括兩個相同的圓柱直線導(dǎo)軌，兩個圓柱直線導(dǎo)軌通過導(dǎo)軌橫梁進(jìn)行聯(lián)接，圓柱導(dǎo)軌通過螺栓安裝在導(dǎo)軌支撐臺上；連桿機(jī)構(gòu)主要指手術(shù)微器械，該手術(shù)微器械主要微器械推桿、微器械導(dǎo)管、導(dǎo)管連接件、兩片具有力檢測功能的手指鉗、手指鉗轉(zhuǎn)動連接件及手指鉗轉(zhuǎn)動銷軸。本發(fā)明通過外載荷施加在具有力檢測功能的手術(shù)微器械的手指鉗末端實現(xiàn)力標(biāo)定實驗，同時可實現(xiàn)不同角度力標(biāo)定、靜態(tài)標(biāo)定及動態(tài)標(biāo)定。
【IPC分類】A61G13/10
【公開號】CN105193508
【申請?zhí)枴緾N201510696739
【發(fā)明人】于凌濤, 閆昱晟, 王正雨, 王文杰, 楊景, 任思旭, 于曉硯, 谷慶, 邵兆穩(wěn), 安琪
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月23日