依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能医疗器械领域。具体地说是为骨科手术专用钻头和专用螺丝钉在单片机控制下精准运动而构建的智能系统。该系统X方向、Y方向、Z方向均有相应的平台、导轨，钻头可依托三维导轨精准地、自动地运动、定位、钻孔，专用螺丝钉可精准地自动地旋进预设位置。医务人员可免受射线伤害。
【背景技术】
[0002]救治骨折病人通常用上石膏或手术。手术采用开刀后在骨头上钻孔、上钢钉，病人康复后还需第二次开刀取出钢钉，患者多次受痛苦。目前国内外正在采用较先进的“骨科体外固定支架”对患者实施救治，即无须开刀在体外选定位置钻孔(直至将骨头钻穿)，再将螺钉从体外旋入骨中，再在体外用支架固定，康复后无须开刀从体外直接将螺钉旋出，减少患者痛苦。骨科无论用何种方式救治，医务人员难免受到C型X射线机的射线辐射。钻孔所用的钻头目前采用的是最简陋的手枪钻，极易造成误差；由于工具简陋引起医生操作难度极大，孔的位置、孔的深度、钻头的竖直程度、所用的力度、螺丝旋入的操作等均凭医生的感觉，极易产生操作误差。骨科手术三大难题:射线辐射、钻孔工具简陋、操作凭感觉需要尽快解决。但是至今未见相关医疗器械和相关专利问世。
【发明内容】
[0003]本实用新型正是为了克服上述不足而发明的一种骨科手术钻头能依托三维导轨精准运动、定位、钻孔的抗辐射骨科手术机器人，当用专用螺钉替換钻头时能将专用螺钉精准地旋入打好的孔中。
[0004]1、本实用新型是一种依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人，X方向的主导轨AB固定在长方体箱式结构上表面较高平台上，X方向的副导轨CD固定在较低大平台上，长方体箱式结构的下面固定在较低的大平台上，Y方向的导轨GH固定在平台SI上，Z方向的导轨固定在竖直小平台S3上，Ml、M2、M3为电动机并分别与各自的丝杆、滑块相连，电动机M4通过钻夹头与手术钻头R相连。电动机Ml、M2、M3、M4均由控制器(机器人主机)实行智能控制，实现X方向、Y方向、Z方向丝杆在电动机带动下精准转动，实现平台SI精淮左右移动、平台S2精准前后移动、电动机M4及钻头精准上下移动，实现钻头R依托三维导轨精准移动、定位、钻孔。较低大平台为患者手术床位，患者头部放置在床位左边还是右边视骨折位置而定，为确保手术方便。主导轨AB与副导轨CD有高度差从而实现平台S1、S2和钻头R左右前后移动定位时与卧在低平台(手术台)上的患者不碰撞，并且能实现患者很方便地上下手术台。
[0005]2、X方向的主导轨AB固定在长方体箱式结构上表面较高平台上，长方体箱式结构是由金属板弯折而成的长方体箱或浇铸、焊接而成的一体化长方体箱式金属框架。这种结构优点是极为稳固，确保手术精准。
[0006]3、X方向的导轨分为主导轨AB和副导轨⑶，主导轨和副导轨均采用横截面为工字形的直线导轨，主导轨固定在高位，副导轨固定在低位置，主导轨采用一根较大的直线导轨，副导轨采用一根较小的直线导轨，一根较大的主导轨也可以由两根较小平行的直线导轨代替。以上结构优点使整个装置稳定，从而实现手术精准。
[0007]4、副导轨CD固定在较低大平台上，较低大平台是矩形双层结构，下层比上层略大，上下层间由垫条加固和限厚，副导轨CD固定在略大的下层，有一定厚度的副导轨CD的上表面恰好与双层结构的大平台的上层相平。
[0008]5、电动机M3与M4间有压力传感器，控制钻头进入骨头的压力。
[0009]6、手术台(本实用新型较低的大平台)采用能穿透过X线的材料制成，如选用碳纤维制成，从而实现本实用新型与C形臂X射线机整合使用。
[0010]7、电动机Ml、M2、M3、M4均由控制器(机器人主机)智能控制，也可由电脑远距离控制(上位机控制)。医生不必在手术台前，只需在安全距外的另一房间通过电脑监控，从而使长期从事手术的骨科医生有效避免核辐射。
【附图说明】
[0011 ] 附图，依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人整体结构图
[0012]1、AB为X方向主导轨，⑶为X方向副导轨，P为支架(下有滑块)。
[0013]2、GH为固定在平台SI上的Y方向的导轨。
[0014]3、竖直小平台S3上有Z方向的竖直导轨。
[0015]4、M1、M2、M3为电动机，均连有各自的丝杆，Ml和丝杆带动平台SI左右移动，M2和丝杆带动平台S2沿Y方向前后移动。
[0016]5、M4为电动机，带动钻头R转动，M3和丝杆产生压力，使M4带动钻头向下钻孔，F为压力传感器控制对M4的压力。
【具体实施方式】
[0017]如图所示是本实用新型整体结构图。
[0018]1、按图将主导轨AB固定在较高平台上，将副导轨CD固定在较低的大平台上。较高平台为长方体箱式结构的上表面，长方体箱式结构的下面固定在较低大平台上。较低大平台大部分是手术台，较低大平台为双层结构，下层比上层略大，夹层中有垫条加固和限厚，副导轨固定在双层结构略大的下层，有厚度的副导轨上表面恰好与双层大平台上层相平。
[0019]2、主导轨和副导轨均采用横截面为工字形的直线导轨，较高平台上的主导轨用一根较大的直线导轨或两根平行的较小直线导轨，副导轨采用一根直线导轨。
[0020]3、较高平台为长方体箱式结构的上表面，长方体箱可以用金属板弯折、焊接，长方体箱式结构也可以是浇铸、焊接的一体化长方体金属框架。
[0021]4、副导轨CD固定在较低大平台上，较低大平台是矩形双层结构，下层比上层略大，上下层间由垫条加固和限厚，副导轨CD固定在略大的下层，有一定厚度的副导轨CD的上表面恰好与双层结构的大平台的上层相平。
[0022]5、Y方向导轨GH固定在平台SI上，Z方向的导轨固定在竖直小平台S3上。
[0023]6、电动机Ml、M2、M3、M4分别在如图位置并通过连轴器分别与各自的丝杆、滑块相连，电动机Ml转动通过丝杆、滑块带动平台SI左右移动；电动机M2转动通过丝杆、滑块带动平台S2沿Y方向前后移动；电动机M3转动通过丝杆、滑块带动转动着的电动机M4和钻头R上下移动实现从体外在骨头上精准钻孔。
[0024]7、电动机M3和M4间有压力传感器，以控制钻孔压力。
[0025]8、电动机M1、M2、M3、M4由控制器(机器人主机)智能控制，也可让长期从事骨科手术的医务人员不必在手术台现场，只要通过网络用电脑在免受辐射的安全处实现远距离上位监控。
[0026]9、较低大平台采用能让X射线穿透的材料制成，选用碳纤维较佳。
[0027]10、本实用新型与C形臂X射线机整合使用。
【主权项】
1.一种依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人，其特征在于:x方向的主导轨(AB)固定在长方体箱式结构上表面较高平台上，X方向的副导轨(CD)固定在较低大平台上，长方体箱式结构的下面固定在较低大平台上，Y方向的导轨(GH)固定在平台(SI)上，Z方向的导轨固定在竖直小平台(S3)上，M1、M2、M3为电动机并分别与各自的丝杆、滑块相连，电动机M4通过钻夹头与手术钻头R相连。2.根据权利要求1所述的依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人，其特征是:所述的长方体箱式结构是由金属板弯折而成的长方体箱或浇铸、焊接而成的一体化长方体箱式金属框架。3.根据权利要求1所述的依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人，其特征是:所述的主导轨(AB)和副导轨(CD)，均是横截面为工字型的直线导轨，主导轨(AB)的技术特征是采用一根较大的直线导轨或两根平行的较小的直线导轨，副导轨(CD)是一根较小的直线导轨。4.根据权利要求1所述的依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人，其特征是:所述的固定副导轨(CD)的较大平台是矩形双层结构，下层比上层略大，上下层间由垫条加固和限厚，副导轨(CD)固定在略大的下层，有一定厚度的副导轨(CD)的上表面恰好与双层结构的大平台的上层相平。
【专利摘要】本实用新型是一种依托三维导轨运动的抗辐射骨科手术机器人。X方向较高平台上固定有主导轨AB，较高平台为长方体箱式结构的上表面，X方向较低平台上固定有副导轨CD，丫方向导轨固定在平台S1上，Z方向导轨固定在竖直小平台S3上。M1、M2、M3为电动机并分别与各自的丝杆、滑块相连，M1通过丝杆、滑块带动平台S1左右移动，M2通过丝杆、滑块带动平台S2沿丫方向前后移动，M3通过丝杆、滑块带动电动机M4和转动着的钻头R上下运动实现在骨头上精准手术钻孔。电动机M1、M2、M3、M4在控制器(机器人主机)智能控制下转动。
【IPC分类】A61B19/00
【公开号】CN204797999
【申请号】CN201520248486
【发明人】孙丽萍
【申请人】孙丽萍
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年4月23日