[发明专利]一种改进的内窥镜仿真装置

说明书

技术领域

本发明涉及手术器械模拟仿真练习设备，具体涉及一种高仿真的改进的内窥镜仿真装置。

背景技术

内窥镜作为一种常用的微创手术器械，在很多中类型的手术中应用。而手术医师灵活的使用内窥镜需要一个漫长的训练过程，由于熟悉的过程需要在活体或在尸体样本上进行，一般在医学院的学生和刚刚参加工作的医师能够进行练习的机会少之又少，所以一般需要学习一段很长的时间，才能做到使用自如。为克服这种实际操作进行练习的缺陷，出现了许多模拟仿真系统，随着计算机技术的发展，仿真系统已经能够实现与仿真图像软件相结合，达到很好的仿真效果。不过现有的仿真设备在内窥镜操作装置上还不能达到真正的仿真效果，其缺陷主要是采用齿轮配合的结构，转动角度受到齿轮的限制，能够自由转动的角度小。而且采用齿轮配合结构十分复杂，故障率和维护成本高，价格也十分昂贵。另一方面现有的结构仅仅是模拟内窥镜的转动和抽插滑动，对于内窥镜在人体内部受到的阻尼和阻碍无法进行模拟。所以现有的模拟仿真装置只能实现操作上的练习，而对于医师在手术过程中最重要的触感，或称为手感，是无法进行练习的，即使是使用这种仿真装置进行练习后，在实际操作过程中也需要很长的一段时间去熟悉操作。

本申请人在中国专利CN201177911Y中公开了一种结构简单且仿真度高的内窥镜仿真装置，具体公开了如下技术特征：一种内窥镜仿真装置包括支架，球体和控制杆，球体自由转动的安装在支架内，控制杆相对球体滑动安装在穿过球体中心的通道中，控制球体转动；支架内侧与球体之间至少设有两个方位传感器，方位传感器用于感应球体绕其圆心的旋转；控制杆上设有深度传感器，测量控制杆在球体中的抽插深度；在控制杆与球体之间装有转角传感器，以测量控制杆绕其轴线转动的角度；通道及控制杆的横截面一般采取非圆形。该装置存在一个问题，非圆形的截面将导致控制杆绕其旋转轴转动时也带动球体转动，当控制杆绕其轴线转动同时控制杆控制球体绕其球心旋转时，两种运动混合，球体绕其直径的转动也被方位传感器识别为绕球心的转动，导致球体上的方位传感器无法准确的识别球体的旋转动作，无法正确测量球体旋转的角度。对此，申请人进行了一个改进，即将通道及控制杆的横截面做成圆形。虽然这样的结构优于非圆形的结构，但是由于控制杆与通道间存在摩擦，控制杆绕其轴心转动时依然难免会带动球体转动，并没有从根本上解决上述问题。因此，该仿真装置对上述运动过程的探测存在死角，无法准确测量该运动过程。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的具有高仿真度且能够准确测量装置所有模拟动作的内窥镜仿真装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种改进的内窥镜仿真装置，包括支架，球体和控制杆，球体自由转动的安装在支架内，支架内侧与球体之间至少设有两个方位传感器，所述控制杆一端固定于球体的直径方向上，控制球体转动，另一端套有相对其转动和滑动的手柄套，手柄套内腔和控制杆截面为圆形，控制杆与手柄套之间设有深度传感器和转角传感器；一与球体共圆心的弧形滑杆相对滑动穿插于控制杆在球体与手柄套之间的位置上，弧形滑杆两端转接于支架上。本发明中手柄套用于模拟手术刀绕其轴线的转动和抽插动作，而控制杆仅控制球体绕其球心的旋转以模拟手术刀的转动。弧形滑杆穿插于控制杆上，可以限制控制杆绕其轴心的转动，从而可防止手柄套转动时带动控制杆转动，同时也能够给控制杆提供足够的运动空间，并没有限制其带动球体的转动动作。本发明采用弧形滑杆配合手柄套的结构，将绕轴线转动和抽插的动作从控制杆上分离出来，有效避免了中国专利CN201177911Y中由于控制杆转动和球体绕其球心的旋转同时进行时，传感器无法准确识别本装置的实际动作的缺陷，仿真度较之前述专利更高。既能精确的模拟刀具绕轴线转动和旋转的动作，也能利用传感器进行精确测量。另外，本发明结构十分简单，构件少，成本低。采用通用的接口，即可将本发明与现有的计算机进行连接，仅需安装相应的仿真软件，即可自行组建仿真系统。学生或医师只需一部安装了模拟软件的计算机，即可进行练习，甚至是在家中，本发明十分适用于教学和训练活动。