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一种心内科用 心脏手术搭桥操作装置

阅读：925发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种心内科用心脏手术搭桥操作装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种心内科用心脏手术搭桥操作装置，包括外壳及心脏搭桥稳固装置，所述外壳内还包括四驱动电机、形变量感知器、齿轮啮合传动装置及CPU 控制器，所述四驱动电机与形变量感知器相连接，所述形变量感知器与齿轮啮合传动装置相连接，所述齿轮啮合传动装置与CPU控制器相连接，其中，所述四驱动电机通过四电机提供驱动力，所述四驱动电机产生力矩后通过形变量感知器传导至齿轮啮合传动装置，并通过CPU控制器控制齿轮啮合传动装置传递给心脏搭桥稳固装置的手柄，完成心脏手术的搭桥操作；本发明操作精确性高、安全方便。，下面是一种心内科用心脏手术搭桥操作装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种心内科用心脏手术搭桥操作装置，其特征在于，包括外壳及心脏搭桥稳固装置，所述心脏搭桥稳固装置位于前部的固定头分别与连接机构和多节式万向柔性件的端头连接，位于后部的手柄固定在连接鞍上，贯穿于多节式万向柔性件中的钢丝将手柄、连接鞍、万向球、球托、端头和连接机构串联成一体，固定支架通过其上部的活动支架固定在连接鞍上，主夹臂与固定支架为一体；活动夹臂通过滑轨连接在固定支架上，与主夹臂之间形成夹口；锁紧扳手安装在固定支架上；锁紧扳手通过T形连接件卡在固定支架后部的凹槽内，锁紧片固定在锁紧扳手、滑轨和凹槽之间；负压吸引管连接负压吸引管接口，负压吸引管接口连接吸盘架，吸盘架上有2个以上吸盘；负压吸引管的一端通过连接轴转换并与负压吸引管接口相连，并与吸盘架内的带微孔的不锈钢管相通；所述外壳内还包括四驱动电机、形变量感知器、齿轮啮合传动装置及CPU控制器，所述四驱动电机与形变量感知器相连接，所述形变量感知器与齿轮啮合传动装置相连接，所述齿轮啮合传动装置与CPU控制器相连接，其中，所述四驱动电机通过四电机提供驱动力，所述四驱动电机产生力矩后通过形变量感知器传导至齿轮啮合传动装置，并通过CPU控制器控制齿轮啮合传动装置传递给心脏搭桥稳固装置的手柄，完成心脏手术的搭桥操作；形变量感知器用于感知变形量及手术器械末端所受力矩，所述形变量感知器包括对水平面扭转变形敏感的旋转型转盘、应变片和应变电阻变化测量电路，所述旋转型转盘与四驱动电机具有同一轴心，所述旋转型转盘与双驱动电机的输出轴连接固定，每个旋转型转盘外部设置有2对对称的应变片，分别对称贴在旋转型转盘的前后左右四个方向，测试旋转型转盘受外力扭动时应变显著区域；应变电阻变化测量电路采用直流双臂电桥方式测量变片力电阻变化，应变片电阻变化与旋转型转盘受到的扭矩成正相关；所述传动装置，用于和旋转型转盘相互配合实现心脏搭桥稳固装置运动驱动及手术器械末端的力感知，并将该感知的力传输给CPU控制器进行分析，并控制手术机械进行精密移动操作；所述传动装置采用设置有全封闭防护装置的齿轮啮合机构，所述齿轮啮合机构为电动控制模式和手动模式，通过PLC控制器控制齿轮啮合机构电动工作。
2.根据权利要求1所述的心内科用心脏手术搭桥操作装置，其特征在于，所述CPU控制器包括模拟输入模块、D/A转化模块、处理模块、电源模块及输出模块，所述处理模块分别与模拟输入模块、D/A转化模块、输出模块和电源模块相连，所述模拟输入模块输入采集的力矩数据，并通过D/A转化模块将物理力矩数据转换成数字数据，并传输给处理模块进行数据的阈值判断，若大于阈值则停止动作，小于阈值则传输电信号给齿轮啮合传动装置，进行电动控制。

说明书全文

一种心内科用心脏手术搭桥操作装置

技术领域

[0001] 本发明涉及心内科医疗器械领域，具体涉及心内科用手术搭桥操作装置。

背景技术

[0002] 外科手术是指对患者的组织使用操作性人工和器械技术以治疗病理状态的医学专业。已经提出了用手术机器人作为进行切除手术(切除手术需要切割组织以治疗或移除身体内的器官)的替代手段，以便减少血液损失、疼痛并提高精度。减小所述器械尺寸时的这个限制，对于手术机器人的微型化以及对于自动更换一次性器械的技术应用来说成为了障碍。

[0003] 特别是心脏的结构独特性和复杂性，现有的手术操作系统不能满足操作方便和安全的要求，特别是现有的心脏搭桥器械设备复杂、造价昂贵，动则几十万，一般的家庭无法承受高昂的手术费用，因此提供一种精确度高、造价降低、安全可靠的心内科用心脏手术搭桥操作装置就显得特别重要和迫切。

发明内容

[0004] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种自动化程度高、安全方便的心内科用心脏手术搭桥操作装置。

[0005] 本发明技术方案如下：

[0006] 一种心内科用心脏手术搭桥操作装置，其包括外壳及心脏搭桥稳固装置，所述心脏搭桥稳固装置位于前部的固定头分别与连接机构和多节式万向柔性件的端头连接，位于后部的手柄固定在连接鞍上，贯穿于多节式万向柔性件中的钢丝将手柄、连接鞍、万向球、球托、端头和连接机构串联成一体，固定支架通过其上部的活动支架固定在连接鞍上，主夹臂与固定支架为一体；活动夹臂通过滑轨连接在固定支架上，与主夹臂之间形成夹口；锁紧扳手安装在固定支架上；锁紧扳手通过T形连接件卡在固定支架后部的凹槽内，锁紧片固定在锁紧扳手、滑轨和凹槽之间；负压吸引管连接负压吸引管接口，负压吸引管接口连接吸盘架，吸盘架上有2个以上吸盘；负压吸引管的一端通过连接轴转换并与负压吸引管接口相连，并与吸盘架内的带微孔的不锈钢管相通；所述外壳内还包括四驱动电机、形变量感知器、齿轮啮合传动装置及CPU控制器，所述四驱动电机与形变量感知器相连接，所述形变量感知器与齿轮啮合传动装置相连接，所述齿轮啮合传动装置与CPU控制器相连接，其中，所述四驱动电机通过四电机提供驱动力，所述四驱动电机产生力矩后通过形变量感知器传导至齿轮啮合传动装置，并通过CPU控制器控制齿轮啮合传动装置传递给心脏搭桥稳固装置的手柄，完成心脏手术的搭桥操作；形变量感知器用于感知变形量及手术器械末端所受力矩，所述形变量感知器包括对水平面扭转变形敏感的旋转型转盘、应变片和应变电阻变化测量电路，所述旋转型转盘与四驱动电机具有同一轴心，所述旋转型转盘与双驱动电机的输出轴连接固定，每个旋转型转盘外部设置有2对对称的应变片，分别对称贴在旋转型转盘的前后左右四个方向，测试旋转型转盘受外力扭动时应变显著区域；应变电阻变化测量电路采用直流双臂电桥方式测量变片力电阻变化，应变片电阻变化与旋转型转盘受到的扭矩成正相关；所述传动装置，用于和旋转型转盘相互配合实现心脏搭桥稳固装置运动驱动及手术器械末端的力感知，并将该感知的力传输给CPU控制器进行分析，并控制手术机械进行精密移动操作；所述传动装置采用设置有全封闭防护装置的齿轮啮合机构，所述齿轮啮合机构为电动控制模式和手动模式，通过PLC控制器控制齿轮啮合机构电动工作。

[0007] 进一步的，所述CPU控制器包括模拟输入模块、D/A转化模块、处理模块、电源模块及输出模块，所述处理模块分别与模拟输入模块、D/A转化模块、输出模块和电源模块相连，所述模拟输入模块输入采集的力矩数据，并通过D/A 转化模块将物理力矩数据转换成数字数据，并传输给处理模块进行数据的阈值判断，若大于阈值则停止动作，小于阈值则传输电信号给齿轮啮合传动装置，进行电动控制。

[0008] 有益效果：本发明通过设置四电机，使得工作稳定性高，且通过互为备用，降低了工作强度，且通过电机和旋转型转盘同轴心，减少了驱动力的损失，直接就将力矩传输给传动装置，并通过传动装置控制手术器械，实现了操作效率提高；并针对传统机械装置的控制不够稳定精确性，采用CPU控制，通过精确的分析，并对力矩数值进行设定阈值，精确的实现了手术过程中的力矩控制，实现了精确稳定的控制，不会造成二次伤害；又通过旋转型变量感知器对力矩进行准确的感知，采用2对对称的应变片，分别对称贴在旋转型转盘的前后左右四个方向，能够感知360度的方向，一般的只采用一对，就不能感知到各个方向的力矩，还通过旋转型转盘受外力扭动时应变显著区域；应变电阻变化测量电路采用直流双臂电桥方式测量变片力电阻变化，采用这种直流双臂电桥可以使得测量更精确，通用的做法是采用单臂电桥，应变片电阻变化与旋转型转盘受到的扭矩成正相关，正是利用了这一物理原理，实现了对扭矩的精确测量；通过将形变量感知器设置在器械驱动装置内，由于形变量感知器与手术器械分离，避免了在形变量感知器头部狭小空间中设置形变量感知器，显著降低了手术器械的加工制作复杂度。该装置将手术器械末端耦合空间力矩被分解为多个平面内解耦的单自由度的力矩，该装置对器械运动自由度方向的力测量很灵敏。现有手术器械不需要进行改造，可直接装配到该装置上，即能感知手术器械末端的力/力矩。传动装置采用设置有全封闭防护装置的齿轮啮合机构，安全等级高，齿轮啮合机构为电动控制模式和手动模式，通过PLC控制器控制齿轮啮合机构电动工作，可以精确控制。

[0009] 所述心脏搭桥稳固装置的连接臂较常规使用的心脏固定器的连接臂细，在小切口搭桥手术中易于使用，明显的降低患者的创伤，减少出血，90％的病人可以不用输血输送杆便于在使用中代替术者在手不能达到的狭窄的胸腔空间输送固定头到指定位置，使用方便。夹口可以任意调整张开尺寸，可以和各种胸骨牵开器配合使用。附图说明

[0010] 图1是本发明提供优选实施例的心内科用心脏手术搭桥操作装置示意图；

[0011] 图2是本发明心脏搭桥稳固装置的示意图；

[0012] 图3是固定支架结构示意图；

[0013] 图4是固定头结构示意图；

[0014] 图5是心脏搭桥稳固装置侧面示意图。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

[0016] 如图1所示，一种心内科用心脏手术搭桥操作装置，其包括外壳及心脏搭桥稳固装置，所述心脏搭桥稳固装置位于前部的固定头分别与连接机构和多节式万向柔性件的端头连接，位于后部的手柄固定在连接鞍上，贯穿于多节式万向柔性件中的钢丝将手柄、连接鞍、万向球、球托、端头和连接机构串联成一体，固定支架通过其上部的活动支架固定在连接鞍上，主夹臂与固定支架为一体；活动夹臂通过滑轨连接在固定支架上，与主夹臂之间形成夹口；锁紧扳手安装在固定支架上；锁紧扳手通过T形连接件卡在固定支架后部的凹槽内，锁紧片固定在锁紧扳手、滑轨和凹槽之间；负压吸引管连接负压吸引管接口，负压吸引管接口连接吸盘架，吸盘架上有2个以上吸盘；负压吸引管的一端通过连接轴转换并与负压吸引管接口相连，并与吸盘架内的带微孔的不锈钢管相通；所述外壳内还包括四驱动电机、形变量感知器、齿轮啮合传动装置及CPU 控制器，所述四驱动电机与形变量感知器相连接，所述形变量感知器与齿轮啮合传动装置相连接，所述齿轮啮合传动装置与CPU控制器相连接，其中，所述四驱动电机通过四电机提供驱动力，所述四驱动电机产生力矩后通过形变量感知器传导至齿轮啮合传动装置，并通过CPU控制器控制齿轮啮合传动装置传递给心脏搭桥稳固装置的手柄，完成心脏手术的搭桥操作；形变量感知器用于感知变形量及手术器械末端所受力矩，所述形变量感知器包括对水平面扭转变形敏感的旋转型转盘、应变片和应变电阻变化测量电路，所述旋转型转盘与四驱动电机具有同一轴心，所述旋转型转盘与双驱动电机的输出轴连接固定，每个旋转型转盘外部设置有2对对称的应变片，分别对称贴在旋转型转盘的前后左右四个方向，测试旋转型转盘受外力扭动时应变显著区域；应变电阻变化测量电路采用直流双臂电桥方式测量变片力电阻变化，应变片电阻变化与旋转型转盘受到的扭矩成正相关；所述传动装置，用于和旋转型转盘相互配合实现心脏搭桥稳固装置运动驱动及手术器械末端的力感知，并将该感知的力传输给CPU 控制器进行分析，并控制手术机械进行精密移动操作；所述传动装置采用设置有全封闭防护装置的齿轮啮合机构，所述齿轮啮合机构为电动控制模式和手动模式，通过PLC控制器控制齿轮啮合机构电动工作。

[0017] 优选的，所述CPU控制器包括模拟输入模块、D/A转化模块、处理模块、电源模块及输出模块，所述处理模块分别与模拟输入模块、D/A转化模块、输出模块和电源模块相连，所述模拟输入模块输入采集的力矩数据，并通过D/A 转化模块将物理力矩数据转换成数字数据，并传输给处理模块进行数据的阈值判断，若大于阈值则停止动作，小于阈值则传输电信号给齿轮啮合传动装置，进行电动控制。

[0018] 图2-图5中，本发明根据微创心脏固定器的临床使用特点，提供一种用于小切口及微创心脏外科手术的微创心脏固定器，位于前部的固定头1 与连接机构6和多节式万向柔性件的端头7连接，位于后部的手柄4固定在连接鞍5上，贯穿于多节式万向柔性件中的钢丝8将手柄4、连接鞍5、万向球2、球托15、端头7和连接机构6串联成一体，固定支架3通过其上部的活动支架14固定在连接鞍5上，主夹臂9与固定支架3为一体；活动夹臂10通过滑轨13连接在固定支架3上，与主夹臂9之间形成夹口12；锁紧扳手11安装在固定支架3上。锁紧扳手
11通过T形连接件16卡在固定支架3后部的凹槽18内，锁紧片17固定在锁紧扳手11、滑轨13和凹槽18之间。固定头1的负压吸引管22连接负压吸引管接口21，负压吸引管接口21连接吸盘架19，吸盘架19上有若干个吸盘20；负压吸引管22 的一端通过连接轴24转换并与负压吸引管接口21相连，并与吸盘架19内的带微孔的不锈钢管相通。输送杆有180°、160°两种型号。手术中，可根据手术需要，使用输送杆23将固定头1输送到指定位置，待锁紧固定后，可将输送杆拧下拆除，以方便手术者操作。

[0019] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

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