[发明专利]医用外科手术六自由度自动调节机械臂磨削夹持装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，具体的为一种医用外科手术六自由度自动调节机械臂磨削夹持装置。

背景技术

骨磨削是神经外科医生通常使用内窥镜扩大鼻内的方法，通过鼻孔作为通道来治疗颅底患有癌症的病人。这种微创技术在不需要毁容的条件了提供了一个直接通向颅底肿瘤的通道。在切除脑瘤的过程中发现和切除病变肿瘤需要广泛的研磨环绕在视神经、海绵窦、三叉神经分支上的骨头来识别并保护这些主要神经。但在磨削骨头的过程中会产生热并且有可能会损伤神经。而且这样的热损伤会导致失明和失去颜面肌肉控制能力，由于缺少在骨磨削中热传递到神经的知识所以对神经外科医生来说很担心。高速(超过50000转每分)，微型球头金刚石砂轮可用于这样的外科手术。在骨磨削中主要的冷却方式是用生理盐水冷却。在磨削中高速砂轮旋转的速度和受限的手术空间都一起限制了生理盐水冷却和润滑的有效性。这个来自骨磨削的热损伤毗邻神经是被神经外科医生公认的一个现象。手术中面部神经瘫痪在骨磨削中已经报道了高达3.6%。Abbas和Jones在一项尸体解剖研究中利用金刚石砂轮进行骨磨削实验，测量了面部神经温度，并且证实了神经热损伤。

神经组织特别容易受到高温的影响。组织损伤的起始温度大约是43度。在头颈部手术中神经热损伤的事已经被报道过。神经外科医生目前不能确定骨磨削中在砂轮/骨界面产生的热量和转移到骨和相邻神经的热能有多少。

目前外科颅骨磨削的器械为手持式磨削装置，手术时须凭借医师个人丰富的临床经验与手部感觉来调整磨削装置的运动和位姿。若是经由缺乏丰富经验的医师执行时，稍有不慎有可能在外科颅骨磨削时而伤及头骨下方的脑膜及神经组织。

与手持式手术装置相比，医用外科手术六自由度自动调节机械臂磨削夹持装置在治疗效果、减轻痛苦、恢复周期、医疗成本等方面具有明显优势。它主要借助先进的手术器械来操作，以达到出色的治疗效果。当前颅骨外科手术广泛应用的手动微机械手仅含有旋转和夹持两个自由度，常常需要操作者进行大量的辅助动作才能达到一定的工作空间，从而提高了手术操作的难度，并降低了手术效率，同时也会给患者带来不必要的附加损伤。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种医用外科手术六自由度自动调节机械臂磨削夹持装置，该机械臂磨削夹持装置具有3个旋转、3个移动共计6个自由度，具有控制精确度高，可实现任意位姿的颅骨外科手术操作，从而可有效避免对脑组织的机械损伤。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种医用外科手术六自由度自动调节机械臂磨削夹持装置，它包括六自由度自动调节机械臂以及安装在机械臂前端的夹持装置；其中六自由度机械臂包括底座，回转台以电机I驱动旋转的方式安装在底座上；回转台上安装电机II驱动转动的液压杆I，液压杆I与液压杆II伸缩式连接，液压杆II前端安装电机VIII驱动转动的空心轴，空心轴末端安装电机III，电机III主轴穿过空心轴后与空心轴前端的回转轴连接，回转轴通过电机IV与T型连接杆连接，T型连接杆与连接杆II一端连接；连接杆II另一端与连接杆I转动连接；在连接杆I端部设有液压装置，连接杆I底部设有应变片，应变片通过反馈调节装置与液压装置连接，共同构成对作用力监测的循环系统；同时连接杆I前端还安装有横向及纵向运动装置，在纵向运动装置上安装有夹持装置，所述夹持装置包括卡抓装置I和卡抓装置II，所述两卡抓装置间设有驱动用电机V。

所述底座上半部分中心设有一中心孔，回转台下端设有一轴插入底座的中心孔内，在中心外设有环形槽，在环形槽大直径内表面设计为内齿轮，电机I的主轴为齿轮轴，电机I固定在回转台上，齿轮轴与环形槽的内齿轮实现齿轮内啮合。

所述电机II安装在回转台的一端同时与液压杆I连接，在电机II的主轴上设有一个限制液压杆I移动的限位器；电机II的主轴与回转台连接部分为光轴，与液压杆I连接的部分采用花键方式连接。

所述电机VIII的主轴上设有限制空心轴移动的限位器，电机VIII的主轴与液压杆II连接部分为光轴，与空心轴采用花键方式连接；回转轴插入空心轴一端，从空心轴安装一轴承再安装套筒，回转轴与套筒通过螺纹连接，套筒其它部位为光滑的，从而限制了回转轴的移动。

所述电机IV的主轴设计为阶梯轴，直径尺寸逐渐减小；主轴与回转轴连接部分为光轴，主轴中间部分与T型连接杆采用花键方式连接，T型连接杆由回转轴限制其移动；连接杆II与T型连接杆通过螺纹连接；连接杆I通过柱销I与连接杆II连接；应变片粘结在连接杆I底部。