用于手术机器人的机械传动式吸附器的制作方法

文档序号:14972118发布日期:2018-07-20 18:28阅读:163来源:国知局

本发明涉及医疗器械技术领域,具体的说,是指用于手术机器人的机械传动式吸附器。



背景技术:

医学上所说的手术是指,使用医疗器械截断或剖开皮肤或粘膜、其他组织,或通过操作来治病的过程,特别是,由于切开手术部位的皮肤并对其内部的器官等进行治疗、整形或去除的开腹手术等,引起出血、副作用、患者的痛苦、疤痕等问题,因此最近作为对策案,使用机器人的手术正受到关注。

这种手术机器人为了手术的操作而具备机械臂,并且机械臂的前端部安装有手术器械,并通过由机器人生成、传递的驱动力,使手术器械进行手术中所必要的动作。

一般对人体器官手术时,需要用到镊钳对器官的表皮进行引导并协助分离、钳夹组织,但是因夹持时操作不当,会造成对器官表皮的二次伤害。

由于器官表皮柔软且具有一定的蠕动性,这样手术机器人的手术操作时会造成整形、去除或缝合不准确,如果在手术机器人手术时,局部肠道表皮被固定住,将能提高微创外科手术机器人手术操作的灵活性与准确度。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状,而提供用于手术机器人的机械传动式吸附器,本发明的设计合理、结构简单造价低、利用负压吸附原理可以避免操作不当造成器官表皮伤害、适应于手术机器人手术时对手术处表皮吸附固定防止其蠕动、机械传动更加稳定可靠。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:

用于手术机器人的机械传动式吸附器,包括筒体、导柱、吸附部,筒体上设置有与手术机器人的机械臂连接的连接座,筒体上端设有筒盖,筒体上设有安装座,安装座内装配有电机、控制器、电池,电机、控制器、电池通过导线连接并构成电回路,电机的输出轴设置有带动导柱上下升降的传动齿轮,导柱竖向设有与传动齿轮啮合传动的传动直齿条,筒体中部形成有引导部件,引导部件上设有在电机带动导柱升降时防止导柱旋转的防旋转装置,从而引导导柱的垂直移动,控制器与控制开关信号连接,控制开关上设有一键开关键,电机连接有检测电机电流大小的电流检测装置,电流检测装置与控制器连接,控制器连接有控制电机转动的升降控制器,导柱下端连接有拉板,拉板与筒体内壁滑动配合连接,吸附部包括连接管、活塞缸组件、活塞、吸盘、输气管,活塞缸组件设置于筒体内,活塞缸组件由n个活塞缸组成,n为自然数,每个活塞缸内均设置有活塞,活塞上端连接有拉杆,拉杆另一端连接在拉板上,连接管上端与筒体的下端部连接,连接管下端连接有吸盘,吸盘上均匀分布有n个负压腔,n为自然数,每个负压腔上端部均设有导气孔,活塞缸下端连接有输气管,输气管另一端穿置在连接管内并与导气孔对应连接,活塞缸通过输气管连通对应的负压腔形成独立的吸附单元,吸盘与人体表皮接触时,控制开关控制控制器对电机通电,电机带动传动齿轮转动,带动导柱上升带动拉板,拉板通过拉杆拉动活塞,使负压腔形成远低于外界的气压吸附人体表皮。

为优化上述技术方案,采取的措施还包括:

上述的防旋转装置由形成在升降引导部件中心的贯通孔构成,以便导柱贯通而进行升降,贯通孔为圆角的四边形状以防止导柱旋转,并且导柱被配置为与贯通孔的形状对应。

上述的负压腔的数量、输气管的数量以及活塞缸的数量相同,输气管对应连通活上述的控制开关设有用于向控制器发出微调控制信号的升降键和暂停键。

上述的控制开关与控制器无线信号连接。

上述的吸盘为柔性橡胶或硅胶制成。

上述的控制器开关可设置于手术机器人的操控杆上。

上述的引导部件至筒盖的距离大于导柱长度。

上述的拉板设置有排气孔。

本发明的用于手术机器人的机械传动式吸附器,包括筒体、导柱、吸附部,筒体上设置有与手术机器人的机械臂连接的连接座,筒体上端设有筒盖,筒体上设有安装座,安装座内装配有电机、控制器、电池,电机、控制器、电池通过导线连接并构成电回路,电机的输出轴设置有带动导柱上下升降的传动齿轮,导柱竖向设有与传动齿轮啮合传动的传动直齿条,筒体中部形成有引导部件,引导部件上设有在电机带动导柱升降时防止导柱旋转的防旋转装置,从而引导导柱的垂直移动,控制器与控制开关信号连接,控制开关上设有一键开关键,电机连接有检测电机电流大小的电流检测装置,电流检测装置与控制器连接,控制器连接有控制电机转动的升降控制器,导柱下端连接有拉板,拉板与筒体内壁滑动配合连接,吸附部包括连接管、活塞缸组件、活塞、吸盘、输气管,活塞缸组件设置于筒体内,活塞缸组件由n个活塞缸组成,n为自然数,每个活塞缸内均设置有活塞,活塞上端连接有拉杆,拉杆另一端连接在拉板上,连接管上端与筒体的下端部连接,连接管下端连接有吸盘,吸盘上均匀分布有n个负压腔,n为自然数,每个负压腔上端部均设有导气孔,活塞缸下端连接有输气管,输气管另一端穿置在连接管内并与导气孔对应连接,活塞缸通过输气管连通对应的负压腔形成独立的吸附单元,吸盘与人体表皮接触时,控制开关控制控制器对电机通电,电机带动传动齿轮转动,带动导柱上升带动拉板,拉板通过拉杆拉动活塞,使负压腔产生远低于外界的气压吸附人体表皮,设计合理、结构简单造价低、利用负压吸附原理可以避免操作不当造成器官表皮伤害、适应于手术机器人手术时对手术处表皮吸附固定防止其蠕动、机械传动更加稳定可靠。

本发明具有以下有益效果:

1、控制开关控制控制器对电机通电,电机带动传动齿轮转动,带动导柱上升带动拉板,机械式传动,更加稳定可靠,活塞上移使负压槽产生远低于外界的气压从而吸附施术处的表皮,防止其蠕动,有效的解决了手术机器人在手术时因施术处表皮蠕动造成的影响;

2、本发明的吸盘利用负压原理可以有效的吸附住施术处表皮层;

3、结构简单造价低廉,有效的解决了医疗器械造价高的问题,减少了医疗成本。

1)初始状态,活塞处于活塞缸的缸底,导柱上端部的直齿条与传动齿轮啮合;

2)由控制开关上的一键开关经控制器控制电机转动,当需要对表皮吸附固定时,将吸盘与人体表皮接触,术者按下控制开关的一键开关键后,控制器检测到开关信号后,控制器发出控制信号给升降控制器,升降控制器驱动电机工作,电机通过传动齿轮与直齿条啮合传动带动导柱上升,导柱通过拉板与拉杆带动活塞上移;

3)电流检测器检测电机是否驱动导柱上升到位,上升到位后,检测电机电流,堵转时马达电流会增大,电流检测装置将电流变化反馈给控制器,控制器判定导柱上升到位,控制器发出停止信号给升降控制器,升降控制器控制电机停止工作,同时控制器记忆导柱处于上升到位状态,此时活塞上移导致负压腔内的空气压力低于外界,因此吸附住人体表皮;

4)术者再次按下一键开关后,控制器检测到一键开关信号,控制器根据记忆的状态进行判断,控制器发出控制信号给升降控制器,升降控制器控制电机工作,电机驱动导柱下降,导柱下降带动活塞下降;

5)电流检测装置再次检测到电机电流变化,电流检测装置反馈信号给控制器,控制器根据电流检测装置信号判定导柱下降到位,控制器发出停止信号给升降控制器,升降控制器控制电机停止工作,控制器记忆电动升降桌处于下降到位状态,吸盘的负压腔将人体表皮释放;

6)控制开关上的升降键和暂停键,起到升降微调作用,通过微调导柱升降量,来控制负压腔内的空气压力与外界的压差,术者根据不器官的表皮的吸附程度对负压腔的负压进行增大或减小。

本发明实现了对人体表皮吸附的电气化控制,本发明所述导柱在上升和下降过程中只需术者按下一键开关,便于对上升和下降的全过程进行控制,具有较高稳定性,操作方便。

附图说明

图1是本发明结构示意图;

图2是图1中a-a的剖视图;

图3是吸盘的仰视图;

图4是本发明实施手术时示意图;

图5是导柱的结构示意图;

图6是控制原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图6为本发明的结构示意图。

其中的附图标记为:筒体1、排气孔10、连接座11、安装座12、电机13、控制器14、电池15、传动齿轮16、引导部件17、贯通孔18、拉板19、导柱2、传动直齿条21、吸附部3、连接管31、活塞缸组件32、活塞33、吸盘34、输气管35、活塞缸36、拉杆37、负压腔38、导气孔39、控制开关4、一键开关键41、升降键42、暂停键43、电流检测装置5、升降控制器6、充电模块7、usb口8、机械臂9。

图1至图6为本发明的结构示意图。

实施例1:

如图所示:

用于手术机器人的机械传动式吸附器,包括筒体1、导柱2、吸附部3,筒体1上设置有与手术机器人的机械臂9连接的连接座11,筒体1上端卡合有筒盖,筒体1上设有安装座12,安装座12内装配有电机13、控制器14、电池15,电机13、控制器14、电池15通过导线连接并构成电回路,电池上连接有充电模块7,充电模块7与充电usb口8连接,设置的充电模块和usb接口为现有的设备提供充电接口,控制器能够接收控制信号和发出控制信号且能根据反馈信号记忆当前状态,电机13的输出轴设置有带动导柱2上下升降的传动齿轮16,导柱2竖向设有与传动齿轮16啮合传动的传动直齿条21,筒体1中部形成有引导部件17,引导部件17上设有在电机13带动导柱2升降时防止导柱2旋转的防旋转装置,从而引导导柱2的垂直移动,控制器14与控制开关4信号连接,控制开关4上设有一键开关键41用于向控制器发出一键启动信号,电机13连接有检测电机13电流大小的电流检测装置5,堵转时马达电流会增大,电流检测装置将电流变化反馈给控制器,电流检测装置5与控制器14连接,控制器14连接有控制电机13转动的升降控制器6,升降控制器6与电机连接,导柱2下端通过螺柱连接在拉板19的中心螺孔内,拉板19与筒体1内壁滑动配合,吸附部3包括连接管31、活塞缸组件32、活塞33、吸盘34、输气管35,活塞缸组件32设置于筒体1内,活塞缸组件32与筒体1内壁过盈配合连接,活塞缸组件32由14个活塞缸36构成,每个活塞缸36内均设置有活塞33,活塞33上端连接有拉杆37,拉杆下端插入活塞内嵌合连接,拉杆37另一端固定连接在拉板19上,连接管31上端与筒体1的下端部螺纹连接,连接管31下端连接有吸盘34,吸盘34与连接管的内壁过盈配合固定,吸盘34上均匀分布有14个负压腔38,负压腔中心处向上凹陷形成圆弧面,每个负压腔38上端部均设有导气孔39,活塞缸36下端设有连接头,输气管35套置在连接头上,输气管35另一端穿置在连接管31内并与导气孔39对应连接,输气管35与导气孔39过盈配合连接,活塞缸36通过输气管35连通对应的负压腔38形成独立的吸附单元,吸盘34与人体表皮接触时,控制开关4控制控制器14对电机13通电,电机13带动传动齿轮16转动,带动导柱2上升带动拉板19,拉板19通过拉杆37拉动活塞33,使负压腔38形成远低于外界的气压吸附人体表皮。

防旋转装置由形成在升降引导部件17中心的贯通孔18构成,以便导柱2贯通而进行升降,贯通孔18为圆角的四边形状以防止导柱2旋转,并且导柱2被配置为与贯通孔18的形状对应。

负压腔38的数量、输气管35的数量以及活塞缸36的数量相同,输气管35对应连通活塞缸36与负压腔38。

控制开关4设有用于向控制器14发出微调控制信号的升降键42和暂停键43,可以根据不同器官对负压承受能力对升降高度进行微调。

控制开关4与控制器14无线信号连接,避免了有线控制接线的麻烦,也消除了控制线对控制器安装位置的限制;另外,无线控制,结构更加简单,使用也更为安全。

吸盘34为柔性橡胶或硅胶制成,吸盘与表皮层接触时,更加贴合表皮层,同时不伤害表皮层。

控制器开关4可设置于手术机器人的操控杆上,控制器开关4上设置有卡扣(图中未显示),卡扣在操控杆使操作更加方便。

引导部件17至筒盖的距离大于导柱2长度,使导柱能够完全提升。

输气管35的内径小于活塞缸36的内径,输气管的内径小于活塞缸的内径,活塞在活塞缸内上移很短距离便可以使吸盘的负压腔获得远低于外界的气压。

拉板19设置有排气孔10,拉板上移过程中会造成拉板上方的空气压力增加,通过排气孔使拉板上下的空气压力相同。

实施例2:

负压腔为n个,活塞缸为n个,n为自然数,n≥2,负压腔20的数量、输气管25的数量以及活塞缸26的数量相同。

未述部分同实施例1。

本发明的工作原理及操作方法:

1)初始状态,活塞处于活塞缸的缸底,导柱上端部的直齿条与传动齿轮啮合;

2)由控制开关上的一键开关经控制器控制电机转动,当需要对表皮吸附固定时,将吸盘与人体表皮接触,术者按下控制开关的一键开关键后,控制器检测到开关信号后,控制器发出控制信号给升降控制器,升降控制器驱动电机工作,电机通过传动齿轮与直齿条啮合传动带动导柱上升,导柱通过拉板与拉杆带动活塞上移;

3)电流检测器检测电机是否驱动导柱上升到位,上升到位后,检测电机电流,堵转时马达电流会增大,电流检测装置将电流变化反馈给控制器,控制器判定导柱上升到位,控制器发出停止信号给升降控制器,升降控制器控制电机停止工作,同时控制器记忆导柱处于上升到位状态,此时活塞上移导致负压腔内的空气压力低于外界,因此吸附住人体表皮;

4)术者再次按下一键开关后,控制器检测到一键开关信号,控制器根据记忆的状态进行判断,控制器发出控制信号给升降控制器,升降控制器控制电机工作,电机驱动导柱下降,导柱下降带动活塞下降;

5)电流检测装置再次检测到电机电流变化,电流检测装置反馈信号给控制器,控制器根据电流检测装置信号判定导柱下降到位,控制器发出停止信号给升降控制器,升降控制器控制电机停止工作,控制器记忆电动升降桌处于下降到位状态,吸盘的负压腔将人体表皮释放;

6)控制开关上的升降键和暂停键,起到升降微调作用,通过微调导柱升降量,来控制负压腔内的空气压力与外界的压差,术者根据不器官的表皮的吸附程度对负压腔的负压进行增大或减小。

本发明实现了对人体表皮吸附的电气化控制,本发明所述导柱在上升和下降过程中只需术者按下一键开关,便于对上升和下降的全过程进行控制,具有较高稳定性,操作方便。

如图4实施手术时示意图,仅为一个手术实施方式,图中为对伤口缝合进行缝合,因为伤口切开后会因为肌肉收缩造成伤口高低不一,同时伤口会向两边卷曲,这样就需要使用两个吸附器进行操作,术者操作机械臂使吸附器的吸盘贴紧表皮后,便可按下控制器开关,使吸盘吸附住表皮,然后从操作机械臂带动吸附器向伤口中心处靠拢,同时操作机械臂使伤口两侧表皮高度一致,这样缝合后有利于伤口的缝合,以及后期伤口愈合速度快等优点。

本发明的最佳实施例已阐明,由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

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