一种多功能医疗手术装置的制作方法

1.本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种多功能医疗手术装置。


背景技术：

2.随着科技的进步，手术机器人技术逐渐成熟，手术机器人是集多项现代高科技手段于一体的综合体，其用途广泛，在临床上外科上有大量的应用。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，有良好的应用和发展前景。现有的手术机器人通常通过机械臂持刀进行手术操作，但是现有的手术机器人功能单一，无法根据不同的手术需求进行自动的手术器械更换，仍需要医护人员进行换刀操作，不仅操作不便捷，更换前后的手术器械也需要人工单独存放，人工换刀耗时长，降低了手术效率。为此，提出一种多功能医疗手术装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种多功能医疗手术装置，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多功能医疗手术装置，包括：
5.箱体，一侧安装有电动推拉窗口，所述箱体内壁上安装有隔菌板；
6.若干机械臂，安装在所述箱体上，末端通过夹持机构安装有手术器械，其中一个机械臂的末端上安装有成像设备；
7.器械供给机构，包括转盘组件、驱动件；所述转盘组件与所述隔菌板通过滑轨滑动连接，并且所述转盘组件内放置有若干所述手术器械，所述滑轨朝向所述电动推拉窗口，所述驱动件用于驱动所述转盘组件沿所述滑轨滑动；
8.器械回收机构，安装在所述箱体内，进料端伸出至所述箱体外，并且安装有电动翻盖组件；
9.控制系统，安装在箱体上，包括计算机、显示操作器；
10.光学追踪系统，包括光学追踪仪器、若干示踪器；所述示踪器安装在所述机械臂末端和术区，所述光学追踪仪器安装在所述箱体上，用于识别所述示踪器的位置，并将数据传输至所述计算机；
11.其中，所述机械臂、成像设备、显示操作器、转盘组件、驱动件、夹持机构、电动翻盖组件、光学追踪仪器均与所述计算机电性连接。
12.优选的，所述转盘组件包括：
13.托盘，一端与所述驱动件固接，所述托盘的底部通过所述滑轨与所述隔菌板滑动连接；
14.滑柱，安装在所述托盘顶部；
15.圆形承载盘，外侧壁安装有第一齿轮，所述圆形承载盘内放置有若干所述手术器械，所述圆形承载盘的底部通过轴承与所述滑柱转动连接；
16.步进电机，安装在所述托盘上，输出端固接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合传动，所述步进电机与所述计算机电性连接。
17.优选的，所述圆形承载盘包括圆盘、立柱、若干承载板；所述第一齿轮周向固接在所述圆盘的外壁上，所述圆盘的底部通过所述轴承与所述滑柱转动连接，所述立柱固接在所述圆盘的内壁中心处，所述立柱的外侧壁上周向开设有若干第一滑槽，所述圆盘的内侧壁上周向开设有若干第二滑槽，所述承载板的两端分别伸入至第一滑槽和所述第二滑槽中，并且所述承载板与所述第一滑槽的槽壁、所述第二滑槽的槽壁之间固接有第一弹簧；所述承载板上开设有通孔，所述手术器械通过所述通孔放置在所述承载板上，所述承载板的底部安装有与所述计算机电性连接的压力传感器。
18.优选的，所述器械回收机构包括放置箱、导入箱；所述放置箱和所述导入箱并排安装在所述箱体的内壁底部，并且均位于所述隔菌板的下方；所述放置箱和所述导入箱通过单向翻板组件连通，所述导入箱的一端伸出至所述箱体外，并且顶部安装有所述电动翻盖组件，所述导入箱内安装有倾斜导板，所述单向翻板组件位于所述倾斜导板的低端。
19.优选的，所述放置箱和所述导入箱之间开设有通道，所述单向翻板组件包括翻板、限位杆、复位弹簧；
20.所述翻板转动连接在所述通道的顶部，所述限位杆固定安装在所述导入箱的内壁上，并且底部延伸至所述通道处，所述限位杆的底部与所述通道底部之间设有间隙；所述限位杆的顶部固接有横向顶杆，所述横向顶杆和所述翻板之间固接有所述复位弹簧。
21.优选的，所述导入箱的顶部开设有进料口，所述电动翻盖组件包括转轴、端盖、翻盖电机；所述端盖通过所述转轴与所述进料口转动连接，所述转轴与所述翻盖电机的输出轴固接，所述翻盖电机固接在所述导入箱的外壁上，所述端盖远离所述转轴的一端固接有第一磁吸块，所述进料口的侧壁固接有与所述第一磁吸块磁性连接的第二磁吸块，所述进料口的侧壁与所述端盖之间安装有密封条，所述翻盖电机与所述计算机电性连接。
22.优选的，所述箱体的侧壁上开设有进出口，所述电动推拉窗口包括覆盖板、推拉气缸；所述推拉气缸固接安装在所述箱体的内壁顶部，所述推拉气缸的活塞端通过连接块与所述覆盖板的顶部固接，所述覆盖板的顶部和底部与所述进出口滑动连接，所述覆盖板的尺寸与所述进出口的尺寸相适配，所述推拉气缸与所述计算机电性连接。
23.优选的，所述夹持机构包括调节壳体，所述调节壳体的顶部与所述机械臂末端固接，所述调节壳体的内壁顶部固接有锁紧气缸，所述锁紧气缸的活塞端固接有驱动块，所述驱动块的截面形状为倒梯形；所述调节壳体的底壁上开设有滑动缺口，所述滑动缺口内滑动连接有两个从动块，两个所述从动块相对的侧壁设有倾斜面，所述倾斜面上开设有第三滑槽，所述驱动块靠近所述倾斜面的端面上固接与所述第三滑槽滑动连接的第一滑块，所述从动块的底部伸出至所述调节壳体外，并且固接有夹持板，所述手术器械安装在两个所述夹持板之间；所述从动块的侧壁底部固接有第二滑块，所述滑动缺口的侧壁上开设有第四滑槽，所述第二滑块与所述第四滑槽滑动连接；所述第三滑槽的底部宽度大于顶部宽度，所述第四滑槽的底部宽度大于顶部宽度。
24.优选的，所述成像设备包括三维摄像机、红外成像机，所述三维摄像机和所述红外成像机集成在所述机械臂的末端，所述三维摄像机、红外成像机与所述计算机电性连接。
25.优选的，所述机械臂为六轴机械臂，所述箱体的底部固接有底座，所述底座内安装
有可升降万向轮组件。
26.本发明公开了以下技术效果：
27.本发明通过若干机械臂代替传统医生进行手术操作，根据手术需求选择对应的手术器械，使得本发明的手术装置可覆盖神经外科、脊柱、骨科、耳鼻喉等科室，应用范围广阔；其中一个机械臂末端安装有成像设备，用于对患处进行摄像、摄影处理，便于医生实时观测；
28.本发明的控制系统包括计算机、显示操作器；医生通过显示操作器下达指令和观察术况，计算机根据指令控制机械臂和其他元件进行操作；
29.本发明的光学追踪系统包括光学追踪仪器、若干示踪器；示踪器安装在机械臂末端和术区，光学追踪仪器安装在箱体上，用于识别示踪器的位置，并将数据传输至计算机，通过计算机计算机械臂末端的手术器械和术区的空间位置；并控制机械臂移动，引导手术器械到达指定位置，提高手术精度；
30.本发明在更换手术器械时，首先开启电动翻盖组件，机械臂根据计算机的指令通过夹持机构将原有的手术器械放入器械回收机构中进行回收处理；然后将机械臂移动至靠近电动推拉窗口处，通过驱动件带动转盘组件沿滑轨伸出至箱体外，进而将手术器械伸出至机械臂底部，便于机械臂根据预设指令快速更换手术器械，降低换刀时间，进而降低手术风险，提高手术效率。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明多功能医疗手术装置的结构示意图；
33.图2为图1中a的局部放大图；
34.图3为图1中b的局部放大图；
35.图4为图1中c的局部放大图；
36.图5为图1中d的局部放大图；
37.图6为本发明中夹持机构的夹紧状态的结构示意图；
38.图7为本发明中夹持机构的放松状态的结构示意图；
39.图8为本发明中夹持机构的另一视角的结构示意图；
40.其中，1、箱体；2、隔菌板；3、机械臂；4、手术器械；5、成像设备；6、驱动件；7、滑轨；8、计算机；9、显示操作器；10、光学追踪仪器；11、示踪器；12、托盘；13、滑柱；14、第一齿轮；15、轴承；16、步进电机；17、第二齿轮；18、圆盘；19、立柱；20、承载板；21、第一滑槽；22、第二滑槽；23、第一弹簧；24、压力传感器；25、放置箱；26、导入箱；27、倾斜导板；28、通道；29、翻板；30、限位杆；31、复位弹簧；32、横向顶杆；33、转轴；34、端盖；35、翻盖电机；36、第一磁吸块；37、第二磁吸块；38、密封条；39、覆盖板；40、推拉气缸；41、连接块；42、调节壳体；43、锁紧气缸；44、驱动块；45、滑动缺口；46、从动块；47、倾斜面；48、第三滑槽；49、第一滑块；50、夹持板；51、第二滑块；52、第四滑槽；53、底座；54、调节孔；55、升降气缸；56、万向轮；57、紫
外线消毒灯；58、位移传感器；59、多轴机械臂。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
43.参照图1-8，本发明提供一种多功能医疗手术装置，包括：
44.箱体1，一侧安装有电动推拉窗口，箱体1内壁上安装有隔菌板2；通过箱体1对装置内部元件进行保护并阻隔细菌；隔菌板2将箱体1的内腔分隔为上部的洁净区和下部的污染区，将器械供给机构安装在洁净区内，将器械回收机构安装在污染区内，分区处理，提高工作效率；
45.若干机械臂3，安装在箱体1上，末端通过夹持机构安装有手术器械4，其中一个机械臂3的末端上安装有成像设备5；若干机械臂3代替传统医生进行手术操作，根据手术需求选择对应的手术器械4，使得本发明的手术装置可覆盖神经外科、脊柱、骨科、耳鼻喉等科室，应用范围广阔；成像设备5，用于对患处进行摄像、摄影处理，便于医生实时观测；
46.器械供给机构，包括转盘组件、驱动件6；转盘组件与隔菌板2通过滑轨7滑动连接，并且转盘组件内放置有若干手术器械4，滑轨7朝向电动推拉窗口，驱动件6用于驱动转盘组件沿滑轨7滑动；手术器械4的种类可以根据具体的使用环境进行设定，本实施例中手术器械4包括但不限于超声刀、手术钻刀、磨骨刀；针对不同部位选择不同种类的手术器械，可完成常规的钻、铣、磨功能的基础上增加超声刀处理，拓宽使用范围，可以高效手术同时也保障了患者的安全；
47.器械回收机构，安装在箱体1内，进料端伸出至箱体1外，并且安装有电动翻盖组件；在更换手术器械4时，首先开启电动翻盖组件，机械臂3根据计算机8的指令通过夹持机构将原有的手术器械4放入器械回收机构中进行回收处理；然后将机械臂3移动至靠近电动推拉窗口处，通过驱动件带动转盘组件沿滑轨7伸出至箱体1外，进而将手术器械4伸出至机械臂3底部，便于机械臂3根据预设指令快速更换手术器械4，降低换刀时间，进而降低手术风险，提高手术效率；
48.控制系统，安装在箱体1上，包括计算机8、显示操作器9；医生通过显示操作器9下达指令和观察术况，计算机8根据指令控制机械臂3和其他元件进行操作；
49.光学追踪系统，包括光学追踪仪器10、若干示踪器11；示踪器11安装在机械臂3末端和术区，光学追踪仪器10安装在箱体1上，用于识别示踪器11的位置，并将数据传输至计算机8；光学追踪仪器10通过多轴机械臂59安装在箱体1的顶部，便于调节光学追踪仪器10的位置；通过计算机8计算机械臂3末端的手术器械4和术区的空间位置；并控制机械臂3移动，引导手术器械4到达指定位置，提高手术精度；
50.其中，机械臂3、成像设备5、显示操作器9、转盘组件、驱动件6、夹持机构、电动翻盖组件、光学追踪仪器10均与计算机8电性连接。
51.进一步优化方案，转盘组件包括：
52.托盘12，一端与驱动件6固接，托盘12的底部通过滑轨7与隔菌板2滑动连接；
53.滑柱13，安装在托盘12顶部；
54.圆形承载盘，外侧壁安装有第一齿轮14，圆形承载盘内放置有若干手术器械4，圆形承载盘的底部通过轴承15与滑柱13转动连接；
55.步进电机16，安装在托盘12上，输出端固接有第二齿轮17，第二齿轮17与第一齿轮14啮合传动，步进电机16与计算机8电性连接；如此设置，通过步进电机16带动第二齿轮17转动，进而带动第一齿轮14转动，实现圆形承载盘的转动，进而实现将所需的手术器械4旋转至靠近箱体1外壁的一侧，使得驱动件6带动托盘12沿电动推拉窗口送出至箱体1外时，所需更换的手术器械4位于最外侧，便于机械臂3快速更换手术器械4，缩短更换时间。
56.进一步优化方案，圆形承载盘包括圆盘18、立柱19、若干承载板20；第一齿轮14周向固接在圆盘18的外壁上，圆盘18的底部通过轴承15与滑柱13转动连接，立柱19固接在圆盘18的内壁中心处，立柱19的外侧壁上周向开设有若干第一滑槽21，圆盘18的内侧壁上周向开设有若干第二滑槽22，承载板20的两端分别伸入至第一滑槽21和第二滑槽22中，并且承载板20与第一滑槽21的槽壁、第二滑槽22的槽壁之间固接有第一弹簧23；承载板20上开设有通孔，手术器械4通过通孔放置在承载板20上，承载板20的底部安装有与计算机8电性连接的压力传感器24；如此设置，机械臂3通过夹持机构夹持位于承载板20上的手术器械4后，该承载板20底部的压力传感器24监测的压力值降低，压力传感器24将压力数值传递至计算机8，计算机8根据压力数值的变化控制驱动件6带动托盘12回缩至箱体1内，并控制电动推拉窗口关闭，实现对圆盘18内刀具的密闭存储。
57.进一步优化方案，器械回收机构包括放置箱25、导入箱26；放置箱25和导入箱26并排安装在箱体1的内壁底部，并且均位于隔菌板2的下方；放置箱25和导入箱26通过单向翻板组件连通，导入箱26的一端伸出至箱体1外，并且顶部安装有电动翻盖组件，导入箱26内安装有倾斜导板27，单向翻板组件位于倾斜导板27的低端；如此设置，更换下来的手术器械4通过电动翻盖组件进入至导入箱26中，并经过倾斜导板27滑落，沿单向翻板组件落入放置箱25中进行集中收集处理。
58.进一步优化方案，放置箱25和导入箱26之间开设有通道28，单向翻板组件包括翻板29、限位杆30、复位弹簧31；
59.翻板29转动连接在通道28的顶部，限位杆30固定安装在导入箱26的内壁上，并且底部延伸至通道28处，限位杆30的底部与通道28底部之间设有间隙；限位杆30的顶部固接有横向顶杆32，横向顶杆32和翻板29之间固接有复位弹簧31；如此设置，使得手术器械4只能沿翻板29从导入箱26落入放置箱25，手术器械4落入放置箱25后，复位弹簧31带动翻板29复位，对通道28进行密封，使得更换下来的手术器械4隔离在放置箱25内，减少污染。
60.进一步优化方案，导入箱26的顶部开设有进料口，电动翻盖组件包括转轴33、端盖34、翻盖电机35；端盖34通过转轴33与进料口转动连接，转轴33与翻盖电机35的输出轴固接，翻盖电机35固接在导入箱26的外壁上，端盖34远离转轴33的一端固接有第一磁吸块36，进料口的侧壁固接有与第一磁吸块36磁性连接的第二磁吸块37，进料口的侧壁与端盖34之间安装有密封条38，翻盖电机35与计算机8电性连接；如此设置，通过翻盖电机35带动端盖34翻起和闭合，便于放入更换下来的手术器械4，通过第一磁吸块36和第二磁吸块37增加端
盖34闭合后密闭性，通过密封条38进一步提升密封效果，减少污染。
61.进一步优化方案，箱体1的侧壁上开设有进出口，电动推拉窗口包括覆盖板39、推拉气缸40；推拉气缸40固接安装在箱体1的内壁顶部，推拉气缸40的活塞端通过连接块41与覆盖板39的顶部固接，覆盖板39的顶部和底部与进出口滑动连接，覆盖板39的尺寸与进出口的尺寸相适配，推拉气缸40与计算机8电性连接；如此设置，通过推拉气缸40带动连接块41以及覆盖板39左右滑动，实现对进出口的开启和封闭，便于转盘组件进出，并在不进行更换处理时对箱体1内密封，减少污染。
62.进一步优化方案，夹持机构包括调节壳体42，调节壳体42的顶部与机械臂3末端固接，调节壳体42的内壁顶部固接有锁紧气缸43，锁紧气缸43的活塞端固接有驱动块44，驱动块44的截面形状为倒梯形；调节壳体42的底壁上开设有滑动缺口45，滑动缺口45内滑动连接有两个从动块46，两个从动块46相对的侧壁设有倾斜面47，倾斜面47上开设有第三滑槽48，驱动块44靠近倾斜面47的端面上固接与第三滑槽48滑动连接的第一滑块49，从动块46的底部伸出至调节壳体42外，并且固接有夹持板50，手术器械4安装在两个夹持板50之间；从动块46的侧壁底部固接有第二滑块51，滑动缺口45的侧壁上开设有第四滑槽52，第二滑块51与第四滑槽52滑动连接；第三滑槽48的底部宽度大于顶部宽度，第四滑槽52的底部宽度大于顶部宽度；锁紧气缸43与计算机8电性连接；如此设置，通过锁紧气缸43带动驱动块44伸缩，驱动块44带动两个从动块46相对或相向运动，实现两个夹持板50的夹持和放松操作，进而实现对手术器械4的夹持和放松。
63.进一步优化方案，成像设备5包括三维摄像机、红外成像机，三维摄像机和红外成像机集成在机械臂3的末端，三维摄像机、红外成像机与计算机8电性连接；提高术区的成像效果，便于医生对术区进行状态监测，同时可以通过计算机8无线连接外部显示设备，实现手术室内外对术区进行状态的观测，便于患者家属或者医护人员了解手术情况。
64.进一步优化方案，机械臂3为六轴机械臂，本实施例中，机械臂3为工业级高精度六轴机械臂，具有较高的自由度，可以自由编程以及根据计算机8的指令进行精细化操作；箱体1的底部固接有底座53，底座53内安装有可升降万向轮组件。
65.进一步优化方案，底座53的底部四角处开设有调节孔54，升降万向轮组件包括固接在调节孔54内的升降气缸55，升降气缸55与计算机8电性连接；所述升降气缸的活塞端固接有万向轮56；当需要移动箱体1时，控制升降气缸55伸出，使得万向轮56伸出调节孔54，便于进行箱体1的挪动，当进行手术操作时，控制升降气缸55回缩，使得万向轮56回缩至调节孔54内，通过底座53直接接触地面，提高箱体1的稳定性，便于进行手术操作。
66.进一步优化方案，覆盖板39的外壁顶部安装有位移传感器58，端盖34上安装有位移传感器58，位移传感器58与计算机8电性连接；当下达更换指令时，机械臂3的末端首先移动至端盖34的顶部，端盖34上的位移传感器58检测到机械臂3靠近时，计算机8控制翻盖电机35驱动，带动端盖34上翻，机械臂3离开后，控制翻盖电机35驱动，带动端盖34闭合，当覆盖板39上的位移传感器58监测到机械臂3靠近时，计算机8控制推拉气缸40伸长，带动覆盖板39开启，然后控制驱动件6伸出，将手术器械4伸出至机械臂3底部，便于进行手术器械4更换；更换完成后，机械臂3远离覆盖板39，计算机8控制驱动件6回缩，并控制推拉气缸40回缩，使得圆盘18回缩至箱体1内，并使得覆盖板39密封进出口，进而完成换刀操作，可有效降低端盖34、覆盖板39的开启时间，减少污染。
67.进一步优化方案，驱动件6为气缸，气缸安装在隔菌板2上。
68.进一步优化方案，箱体1的内壁顶部安装有紫外线消毒灯57，紫外线消毒灯57朝向承载板20，用于对承载板20上的手术器械4进行消毒操作；放置箱25和导入箱26内均安装有紫外线消毒灯57，对更换下来的手术器械4进行消毒操作，减少污染。
69.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
70.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。