一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置

本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及为一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置。

背景技术：

对于骨科手术中大多数的器械在骨骼上所做的操作，大多数医生依赖目视测量和“手感”判断，进而调整所做操作的力度、深度和角度等，其中“手感”是指在切割、打压、磨挫、钻孔等操作时，由于骨科器械与患处的相对运动而产生患处对骨科器械的相反作用力，这一相反作用力的大小及力矩大小等信息通过手部传递给医生，医生通过这种手部感觉对手术操作进行判断和调整。因此，骨科手术的质量较高程度上依赖于医生的“手感”。但是，对于“手感”的依赖会造成以下不利影响：1、对“手感”的判断会存在个体医生的差异化感知，且难以利用标准重复操作；2、不利于骨科手术经验和医疗技术的传播，难以形成记忆性载体。3、手术精准度依赖与医生主观判断，存在主观判断的过程中由于个体的日常差异化就会出现判断失误。

本实用新型针对现有骨科手术的质量较高程度上依赖于医生的“手感”的问题，提供一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置。

技术实现要素：

为了克服现有骨科手术的质量较高程度上依赖于医生的“手感”的问题，本实用新型提供一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置。

一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置，使用者可以获得骨科操作中患处对骨科器械在x、y和z方向上的力及力矩，并基于此对手术操作的力度和深度做出准确判断；一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置，其包括：测量患处对骨科器械在x、y和z方向上的力及力矩的六维力传感器、供六维力传感器与骨科器械圆杆部分可拆卸连接且为圆筒状的锁紧头、接收六维力传感器且转化处理的信息处理盒，其特征在于，沿骨科器械圆杆部分从下到上依次固定设置锁紧头、六维力传感器、信息处理盒，且锁紧头与六维力传感器、骨科器械圆杆部分同轴铺设；在锁紧头内设置即时卡紧存在直径差异的骨科器械圆杆部分的卡盘机构；在信息处理盒内设置接收且处理六维力觉传感器数据信息的控制器；上述设置卡盘机构保证六维力觉传感器可即时监测直径大小不同的骨科器械。

进一步，为了实现卡盘机构可以卡紧直径大小不同的骨科器械圆杆部分；所述卡盘机构为三个沿锁紧头不同径向往其轴心移动的卡爪，且卡爪的与骨科器械的接触端端面为圆弧状；上述设置可以满足六维力传感器在测量时需与被测件保持同轴的标准要求。

进一步，为了推动卡爪径向移动；在卡爪下端面均匀设置斜向凸起；在卡爪下端设置上端面带有与斜向凸起相适配的斜向凹槽的工作齿轮，且工作齿轮沿锁紧头内一弦做直线往复运动。

进一步，为了实现工作齿轮沿锁紧头内一弦做直线往复运动；沿锁紧头内一弦设置贯穿工作齿轮两侧端的丝杠螺母，且丝杠螺母中的螺母外缘与工作齿轮固定连接。

进一步，沿丝杠螺母中丝杠的轴向中心线在锁紧头侧壁上设置与其丝杠啮合的螺纹。

进一步，为了便于转动丝杠螺母中丝杠的一端，在丝杠的一端端口处设置扭动丝杠的把手。

进一步，为了实现三个卡爪同时沿锁紧头径向往其轴心同步移动；在工作齿轮的正端均匀设置啮齿，沿锁紧头轴心设置与三个驱动卡爪径向移动的工作齿轮啮齿周缘相啮合的齿圈。

进一步，为了实现一个卡爪带动另两个卡爪同步转动；与另两个卡爪相关联的工作齿轮中的丝杠螺母设置为光滑圆杆。

进一步，在工作齿轮的下端设置供齿圈转动的u起凸起；上述设置保证齿圈在非转动状态下由于外界摇晃与工作齿轮侧端面的啮齿脱开。

进一步，在u形凸起的平面端与齿圈的下端对应设置推力式滚动轴承；上述设置可避免齿圈在转动时与u形凸起的平面端产生摩擦力。

进一步，所述锁紧头所述六维力传感器的连接内缘为中空；上述设置可以保证六维力传感器更好地与被测件连接为一体。

进一步，所述六维力传感器选用为具有八个等臂全桥电路的六维力传感器，且所述八个等臂全桥电路所引出的四根信号线由热缩管热缩包裹成一束后有六维传感器的一端面通孔处引入信息处理盒。

进一步，所述控制器包括：六维力觉分量处理单元、信号发射单元；所述六维力觉分量处理单元接收被测件三维空间的全力信息，即被测件的三个力和三个力矩并将其转化为电信号；所述电信号经信号发射单元传输到具有信号接收单元的处理终端；上述设置看可以保证使用者利用处理终端得到被测件三维空间的全力信息，并基于此对手术操作的力度和深度做出准确判断。

进一步，在信息处理盒内设置提供六维力传感器和控制器电能的可充电蓄能电池。

与现有技术的骨科测量器械相比，本实用新型的技术方案保证了使用者可以利用六维力传感器获得骨科操作中患处对骨科器械在x、y和z方向上的力及力矩，并基于此对手术操作的力度和深度做出准确判断；且卡盘机构可以满足六维力传感器在测量时需与被测件保持同轴的标准要求以及更好地与被测

件连接为一体。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中锁紧头的正面观结构示意图；

图3为本实用新型中锁紧头的底面观结构示意图；

图4为本实用新型中锁紧头的结构剖面示意图；

图5为本实用新型中六维力传感器的结构示意图；

图6为本实用新型中信息处理盒的结构示意图；

图中，1、骨科器械圆杆部分；2、锁紧头；3、六维力传感器；4、信息处理盒；201、卡爪；202、把手；203、丝杠；204、推力式滚动轴承；205、u形凸起；206、工作齿轮；207、斜向凹槽；208、齿圈；301、等臂全桥电路；401、控制器；402、可充电蓄能电池。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置

一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置，使用者可以获得骨科操作中患处对骨科器械在x、y和z方向上的力及力矩，并基于此对手术操作的力度和深度做出准确判断；一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置，其包括：测量患处对骨科器械在x、y和z方向上的力及力矩的六维力传感器3、供六维力传感器3与骨科器械圆杆部分1可拆卸连接且为圆筒状的锁紧头2、接收六维力传感器3且转化处理的信息处理盒4，其特征在于，沿骨科器械圆杆部分1从下到上依次固定设置锁紧头2、六维力传感器3、信息处理盒4，且锁紧头2与六维力传感器3、骨科器械圆杆部分1同轴铺设；在锁紧头2内设置即时卡紧存在直径差异的骨科器械圆杆部分1的卡盘机构；在信息处理盒4内设置接收且处理六维力觉传感器数据信息的控制器401。

所述卡盘机构为三个沿锁紧头2不同径向往其轴心移动的卡爪201，且卡爪201为贴合骨科器械圆杆部分1的圆弧状；在卡爪201下端面均匀设置斜向凸起；在卡爪201下端设置上端面带有与斜向凸起相适配的斜向凹槽207的工作齿轮206；沿锁紧头2内一弦设置贯穿工作齿轮206两侧端的丝杠203螺母，且丝杠203螺母中的螺母外缘与工作齿轮206固定连接；沿丝杠203螺母中丝杠203的轴向中心线在锁紧头2侧壁上设置与其丝杠203啮合的螺纹；且在丝杠203的一端端口处设置扭动丝杠203的把手202。

在工作齿轮206的正端面均匀设置啮齿，沿锁紧头2轴心设置与三个驱动卡爪201径向移动的工作齿轮206啮齿周缘相啮合的齿圈208。

为了实现一个卡爪201带动另两个卡爪201同步转动；与另两个卡爪201相关联的工作齿轮206中的丝杠203螺母设置为光滑圆杆，且在三个工作齿轮206的下端设置供齿圈208转动的u起凸起；在u形凸起205的平面端与齿圈208的下端对应设置推力式滚动轴承204。

为了保证六维力传感器3更好地与被测件连接为一体；所述锁紧头2所述六维力传感器3的连接内缘为中空。

所述六维力传感器3选用为具有八个等臂全桥电路301的六维力传感器3，且所述八个等臂全桥电路301所引出的四根信号线由热缩管热缩包裹成一束后有六维传感器的一端面通孔处引入信息处理盒4。

所述控制器401包括：六维力觉分量处理单元、信号发射单元；所述六维力觉分量处理单元接收被测件三维空间的全力信息，即被测件的三个力和三个力矩并将其转化为电信号；所述电信号经信号发射单元传输到具有信号接收单元的处理终端；在信息处理盒4内设置提供六维力传感器3和控制器401电能的可充电蓄能电池402。

实施例2一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置

一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置，使用者可以获得骨科操作中患处对骨科器械在x、y和z方向上的力及力矩，并基于此对手术操作的力度和深度做出准确判断；一种测量骨科器械与患处接触力的力反馈装置，其包括：测量患处对骨科器械在x、y和z方向上的力及力矩的六维力传感器3、供六维力传感器3与骨科器械圆杆部分1可拆卸连接且为圆筒状的锁紧头2、接收六维力传感器3且转化处理的信息处理盒4，其特征在于，沿骨科器械圆杆部分1从下到上依次固定设置锁紧头2、六维力传感器3、信息处理盒4，且锁紧头2与六维力传感器3、骨科器械圆杆部分1同轴铺设；在锁紧头2内设置即时卡紧存在直径差异的骨科器械圆杆部分1的卡盘机构；在信息处理盒4内设置接收且处理六维力觉传感器数据信息的控制器401。

所述卡盘机构为三个沿锁紧头2不同径向往其轴心移动的卡爪201，且卡爪201为贴合骨科器械圆杆部分1的圆弧状；在卡爪201下端面均匀设置斜向凸起；在卡爪201下端设置上端面带有与斜向凸起相适配的斜向凹槽207的工作齿轮206；沿锁紧头2内一弦设置贯穿工作齿轮206两侧端的丝杠203螺母，且丝杠203螺母中的螺母外缘与工作齿轮206固定连接；沿丝杠203螺母中丝杠203的轴向中心线在锁紧头2侧壁上设置与其丝杠203啮合的螺纹；且在丝杠203的一端端口处设置扭动丝杠203的把手202。

在工作齿轮206的正端面均匀设置啮齿，沿锁紧头2轴心设置与三个驱动卡爪201径向移动的工作齿轮206啮齿周缘相啮合的齿圈208。

为了实现一个卡爪201带动另两个卡爪201同步转动；与另两个卡爪201相关联的工作齿轮206中的丝杠203螺母设置为光滑圆杆，沿锁紧头2的下端设置推力式滚动轴承204，且推力式滚动轴承204的上端面与齿圈208固定连接。

为了保证六维力传感器3更好地与被测件连接为一体；所述锁紧头2所述六维力传感器3的连接内缘为中空。

所述六维力传感器3选用为具有八个等臂全桥电路301的六维力传感器3，且所述八个等臂全桥电路301所引出的四根信号线由热缩管热缩包裹成一束后有六维传感器的一端面通孔处引入信息处理盒4。

所述控制器401包括：六维力觉分量处理单元、信号发射单元；所述六维力觉分量处理单元接收被测件三维空间的全力信息，即被测件的三个力和三个力矩并将其转化为电信号；所述电信号经信号发射单元传输到具有信号接收单元的处理终端；在信息处理盒4内设置提供六维力传感器3和控制器401电能的可充电蓄能电池402。

上述实施例的说明只是用于理解本实用新型。应当指出，对于本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，还可以对本实用新型进行若干改进，这些改进也将落入本实用新型权利要求的保护范围内。