一种多自由度骨科手术支架的制作方法

1.本发明属于医用骨科手术辅助装置领域，特别是一种多自由度骨科手术支架。


背景技术：

2.医学领域随时代发展朝着智能化高端化的趋势前进，智能的医疗器械成为疾病救治中不可缺少的部分。智能化医疗手术器械与以往人工手术操作相比减轻了工作人员的劳动量，提升了到位精度，并降低危险性。多自由度骨科手术支架可以安装在绝大多数带有侧把手的手术台上，使用性较强，结合后为智能化肢体手术支架，可以在各种手术中发挥作用。
3.在医学领域中，骨科手术比较普遍。传统骨科手术采用医生手动调整病患肢体的方法固定或调整病患肢体的位姿，其余医生进行骨科手术。此传统方法工作效率较低，对调整位姿的医生要求较高，而且此方法存在危险性，且大型的多自由度手术床搬运较困难，难以适应相对狭小的手术室场地。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种多自由度骨科手术支架，用于肢体手术领域，降低手术风险。
5.实现本发明目的的技术解决方案为：
6.一种多自由度骨科手术支架，包括：
7.固定支座，用于与病床固定，并支撑起升机构；
8.起升机构，用于绕与固定支座之间的回转点进行旋转起升，带动整个支架的高度调节；
9.摆动机构，与起升机构相连，用于带动滑动机构的横向摆动；
10.滑动机构，与摆动机构相连，用于带动肢体支座的水平滑移；
11.肢体支座，用于支撑肢体；
12.滑动锁紧机构、摆动锁紧机构，分别对滑移位置和摆动位置进行锁紧。
13.本发明与现有技术相比，其显著优点是：
14.本发明专利在实现起升、滑动、摆动多自由度运动的基本功能的同时，可以实现任意位置的制动和锁紧，除需要手动操纵的滑动动作和摆动动作外，其余运动及制动均可以通过脚踏开关满足要求，减小手术风险和医生工作量；本发明专利运动精度高，稳定性强，整体质量轻，给医护人员带来方便。
附图说明
15.图1为多自由度骨科手术支架正视图。
16.图2为多自由度骨科手术支架(去除滑动锁紧机构和摆动锁紧机构)俯视图。
17.图3为固定支座结构图。
18.图4为起升机构结构图。
19.图5(a-b)为摆动机构结构及剖视图。
20.图6为滑动机构与肢体支座连接示意图。
21.图7为滑动锁紧机构结构图。
22.图8为滑动锁紧机构侧视图。
23.图9为摆动锁紧机构结构图。
24.图10为摆动锁紧机构侧视图。
具体实施方式
25.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
26.结合图1、图2，本发明的一种多自由度骨科手术支架，由固定支座1、起升机构2、滑动机构3、摆动机构4、肢体支座5、滑动锁紧机构6、摆动锁紧机构7组成。
27.多自由度骨科手术支架采用起升机构2、滑动机构3、摆动机构4来控制肢体支座5的位姿，其中包括：起升机构2可以实现绕起升回转点旋转起升，摆动机构4绕摆动回转点内外摆动，滑动机构3在直线导轨上沿长度方向上反复运动三种自由度运动形式；支架还利用滑动锁紧机构6和摆动锁紧机构7分别对滑动位置和摆动位置进行锁紧操作。此外，固定支座1具有用来滑动的卡槽，可以在不同种类型的病床上滑动，并采用带有把手的螺钉进行旋紧固定。
28.结合图3，所述固定支座1包括卡块11、螺钉12、起升臂连接块13、电动缸连接块14；所述卡块11设有卡槽，用于嵌在病床医院提供伸出的把手100上，并在把手100上滑动，确定好位置后，使用带有把手的螺钉12旋入卡块11底部的内螺纹中，将卡块11与病床固定。起升臂连接块13、电动缸连接块14均通过螺钉固定在卡块11上。
29.结合图4，所述起升机构2包括电动缸21、起升臂22；所述电动缸21固定端通过销轴23与电动缸连接块14连接，伸缩端通过销轴23与起升臂22一端连接，起升臂22另一端通过销轴与起升臂连接块13连接。随着电动缸21的伸长或缩短，起升臂22进行相应的起升和下降。到位时，起升机构2使用电动缸21中的电机制动器进行锁紧操作，来保证起升臂22的位姿和角位移精度。
30.结合图5a-b，所述摆动机构4包括摆动臂41、滑动臂42、滚筒43、固定臂44；所述固定臂44一端与起升臂22之间采用涨紧连接，且固定臂44端部使用防松垫圈和圆螺母固定，固定臂44另一端与摆动臂41一端通过转轴铰接，摆动臂41另一端与滑动臂42通过转轴铰接；起升臂22中间设有槽口，槽口内设有滚筒43，滚筒43与起升臂22之间使用转轴连接，可以保证其绕圆心进行小幅度的转动。滑动臂42穿过滚筒43，可在滚筒43的滑槽中滑动，滑动臂使用其端部突出的部分进行滑动限位，防止滑动臂42从滚筒43滑出；在此机构中，医生将摆动臂41摆动，摆动臂41绕与固定臂44相连的铰点旋转，滑动臂42在滚筒43的滑槽中滑动。
31.结合图5、图6，所述滑动机构3包括滑轨31、滑块33、肢体支座连接块32；所述滑轨31设置在摆动臂41上，一端与摆动臂41使用销轴连接，另一端与固定臂44使用销轴连接，上述销轴分别贯穿滑轨31、摆动臂41、固定臂44。滑块33可以在滑轨31的燕尾槽中来回移动。尾端挡块34与滑轨31之间采用螺钉连接，对滑轨31进行美化处理，并且在面对严重的滑动问题时，可以作为机械限位。肢体支座连接块32与滑块33之间使用螺钉连接，肢体支座5与
肢体支座连接块32使用螺钉和圆锥销连接，可以提升其固定强度。滑块33在滑轨31中来回滑动，即可带动肢体支座5沿滑轨31燕尾槽方向来回滑动。
32.结合图7、图8，所述滑动锁紧机构6包括第一锁紧电机61、固定块62、第一锁紧套筒63、第一摩擦块64、第一转轴65、挡块66、第一紧定螺钉67；
33.所述第一锁紧电机61与固定块62之间使用螺钉连接；所述固定块62与肢体支座连接块32使用螺钉连接；第一锁紧电机61输出轴与第一转轴65使用半圆键连接方式随动，并使用挡块66对其锁紧；第一锁紧套筒63套接在第一转轴65上，并与第一转轴65之间使用螺纹连接，第一锁紧套筒63穿过滑块33；第一摩擦块64采用涨紧连接在第一锁紧套筒63下端，并使用非金属材料进行缓冲；第一锁紧套筒63侧端设有凹槽，第一紧定螺钉67旋入滑块33中，螺钉头部顶住第一锁紧套筒63的凹槽之中，凹槽可相对第一紧定螺钉67上下移动，使第一锁紧套筒63只能上下移动，用来防止锁紧套筒63的旋转。
34.滑动锁紧机构6的工作原理为：第一锁紧电机61启动，其电机输出轴通过半圆键带动第一转轴65转动，第一转轴65转动通过螺纹连接带动锁紧块63运动，由于第一紧定螺钉67头部顶住锁紧块63的凹槽之中，锁紧块63无法随第一转轴65旋转，因此锁紧块63沿电机输出轴进行直线运动。例如取电机输出轴顺时针转动锁紧块进行锁紧，则电机输出轴顺时针转动时，锁紧块63向下运动，第一摩擦块64触到滑轨31，滑块33无法运动，完成锁紧动作；相反，电机输出轴反向转动时，可以完成解锁动作。
35.结合图9、图10，摆动锁紧机构7包括第二锁紧电机71、第一固定块72、第二锁紧套筒73、第二摩擦块74、第二转轴75、挡块76、第二固定块77；
36.所述第二锁紧电机71与第一固定块72之间使用螺钉连接；第一固定块72与第二固定块77使用螺钉连接；第二固定块77固定在起升臂22上；第二锁紧电机71输出轴与第二转轴75使用半圆键连接方式随动，并使用挡块76对其锁紧；第二锁紧套筒73套接在第二转轴75上，并与第二转轴75之间使用螺纹连接，第二锁紧套筒73穿过起升臂22；第二摩擦块74采用涨紧连接在第二锁紧套筒73下端，且位于滑动臂42上方，第二摩擦块74使用非金属材料进行缓冲；第二锁紧套筒73侧端设有凹槽，第二紧定螺钉78旋入第二固定块77中，螺钉头部顶住第二锁紧套筒73的凹槽之中，凹槽可相对紧定螺钉78上下移动，使第一锁紧套筒63只能上下移动，用来防止锁紧套筒的旋转。
37.摆动锁紧机构7工作原理与滑动锁紧机构6相似，第二锁紧电机71带动第二转轴75转轴，第二转轴75带动第二锁紧套筒73和第一摩擦块64下行，第一摩擦块64下压滑动臂42，使得滑动臂42无法转动，实现锁紧动作；相反，电机输出轴反向转动时，可以完成解锁动作。
38.多自由度骨科手术支架起升运动由电动缸驱动和锁紧，滑动和摆动由人工驱动，由锁紧电机锁紧。电动缸包括电机、减速机、传动箱、制动器、编码器等元件，在工作时具有运动平稳、运动精度高、承载能力强的特点。肢体支座、起升臂等大体积零件均采用硬铝材料，保证强度的同时降低整体重量。电动缸、滑轨和滑动臂上都设有限位装置，可以最大幅度的减小手术中带来的风险。开关采用脚踏式开关，具备简易操作性特点，因而减小医生在做手术时的工作量。

技术特征：
1.一种多自由度骨科手术支架，其特征在于，包括：固定支座，用于与病床固定，并支撑起升机构；起升机构，用于绕与固定支座之间的回转点进行旋转起升，带动整个支架的高度调节；摆动机构，与起升机构相连，用于带动滑动机构的横向摆动；滑动机构，与摆动机构相连，用于带动肢体支座的水平滑移；肢体支座，用于支撑肢体；滑动锁紧机构、摆动锁紧机构，分别对滑移位置和摆动位置进行锁紧。2.根据权利要求1所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述摆动机构包括摆动臂(41)、滑动臂(42)、滚筒(43)、固定臂(44)；所述固定臂(44)一端与起升机构连接，另一端与摆动臂(41)一端铰接；所述摆动臂(41)另一端与滑动臂(42)通过铰接；所述滚筒(43)设置在起升机构内，可相对起升机构转动；所述滑动臂(42)穿过滚筒(43)，能够在滚筒(43)的滑槽中滑动，且无法滚筒(43)中滑出。3.根据权利要求2所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述摆动锁紧机构包括第二锁紧电机(71)、第一固定块(72)、第二锁紧套筒(73)、第二摩擦块(74)、第二转轴(75)、第二固定块(77)；所述第二锁紧电机(71)与第一固定块(72)连接；第一固定块(72)与第二固定块(77)连接；第二固定块(77)固定在起升机构上；第二锁紧电机(71)输出轴与第二转轴(75)连接；第二锁紧套筒(73)套接在第二转轴(75)上，并与第二转轴(75)之间螺纹配合，第二锁紧套筒(73)穿过起升机构；第二摩擦块(74)连接在第二锁紧套筒(73)下端，且位于滑动臂(42)上方；第二锁紧套筒(73)侧端设有凹槽，第二紧定螺钉(78)旋入第二固定块(77)中，螺钉头部顶住第二锁紧套筒(73)的凹槽之中，使第一锁紧套筒(63)只能上下移动。4.根据权利要求2所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述滑动机构包括滑轨(31)、滑块(33)、肢体支座连接块(32)；所述滑轨(31)设置在摆动臂(41)上；所述滑块(33)与滑轨(31)配合；所述肢体支座连接块(32)与滑块(33)连接，所述肢体支座与肢体支座连接块(32)连接。5.根据权利要求4所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述滑动锁紧机构包括第一锁紧电机(61)、固定块(62)、第一锁紧套筒(63)、第一摩擦块(64)、第一转轴(65)、挡块(66)、第一紧定螺钉(67)；所述第一锁紧电机(61)与固定块(62)连接；所述固定块(62)与肢体支座连接块(32)使用螺钉连接；第一锁紧电机(61)输出轴与第一转轴(65)连接；第一锁紧套筒(63)套接在第一转轴(65)上，并与第一转轴(65)之间螺配合，第一锁紧套筒(63)穿过滑块(33)；第一摩擦块(64)连接在第一锁紧套筒(63)下端；第一锁紧套筒(63)侧端设有凹槽，第一紧定螺钉(67)旋入滑块(33)中，螺钉头部顶住第一锁紧套筒(63)的凹槽之中，使第一锁紧套筒(63)只能上下移动。6.根据权利要求1所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述固定支座包括卡块(11)、螺钉(12)、起升臂连接块(13)、电动缸连接块(14)；所述卡块(11)设有卡槽，用于嵌在病床的把手上，并在把手上滑动，所述螺钉(12)用于旋入卡块(11)底部的内螺纹中，将卡块(11)与病床固定；所述起升臂连接块(13)、电动缸连接块(14)固定在卡块(11)上。7.根据权利要求6所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述起升机构包括电动
缸(21)、起升臂(22)；所述电动缸(21)固定端与电动缸连接块(14)转动连接，伸缩端与起升臂(22)一端转动连接，起升臂(22)另一端与起升臂连接块(13)转动连接。8.根据权利要求3所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述第二摩擦块(74)采用缓冲材料。9.根据权利要求5所述的多自由度骨科手术支架，其特征在于，所述第一摩擦块(64)采用缓冲材料。

技术总结
本发明公开了一种多自由度骨科手术支架，包括：固定支座，用于与病床固定，并支撑起升机构；起升机构，用于绕与固定支座之间的回转点进行旋转起升，带动整个支架的高度调节；摆动机构，与起升机构相连，用于带动滑动机构的横向摆动；滑动机构，与摆动机构相连，用于带动肢体支座的水平滑移；肢体支座，用于支撑肢体；滑动锁紧机构、摆动锁紧机构，分别对滑移位置和摆动位置进行锁紧。本发明的多自由度骨科手术支架，用于肢体手术领域，降低手术风险。降低手术风险。降低手术风险。


技术研发人员：刘广浩 王震 陈家东 吴晓健 孙景龙 孔得琳
受保护的技术使用者：南京晨光集团有限责任公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8