[实用新型]基于磁阻尼器的微创手术仿真装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微创手术模拟训练装置，更具体地说是一种微创手术仿真装置，用于对微创手术进行模拟训练。

背景技术：

微创手术以创伤小、疼痛轻、出血少、恢复快的显著特点，以最大程度体贴病人、减轻病人的痛苦的理念愈来愈为人们所重视。随着腹腔镜、胸腔镜、宫腔镜等内窥镜及各种手术工具制造精度的提高，以计算机为核心的视觉图像处理和实时监测技术不断发展，微创手术技术日益成熟，相比传统外科手术在普外、泌尿、骨科、五官、妇科等方面有着更为广泛的应用。

相比较传统手术，微创手术对医生的医技要求非常高，快速有效提高微创手术医生(尤其是初学者)的技能是十分关键。微创外科培训有两种模式，一种是直接在尸体、动物、人体模型做手术实验；另一种基于计算机视觉引导的微创手术仿真训练系统。在尸体资源昂贵且稀缺、伤害动物、人体模型逼真感不够、手术器械昂贵等情况下，手术仿真训练系统多被考虑使用。目前市场上产品化的手术仿真训练系统很少，极少数已研发出的样机在操作三维画面上更逼真生动、传感器数据采集实时通信、计算机视觉上等做得非常出色，但在关键技术点上即力反馈不够真实，其电机、钢丝线和弹簧等阻尼方式的力反馈效果与真实情况差别太大。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于磁阻尼器的微创手术仿真装置，以期提高柔性阻尼效果，超高仿真触碰人体力反馈效果，为微创外科手术培训带来事半功倍的效果，准确快速提高参训外科医生的手感和技能。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点是：

以底座为支撑呈Z向设置航向轴，在所述航向轴上配合设置“U”形座，并且所述“U”形座可以在所述航向轴上于水平面内绕航向轴转动，所述Z向为竖直方向；

以所述“U”形座为支撑呈X向设置俯仰轴，在所述俯仰轴上配合设置主架板，并且所述主架板可以在所述俯仰轴上于竖直平面内绕俯仰轴转动；以所述俯仰轴与所述航向轴构成主架板的二维旋转垂直轴系；

以所述主架板为支撑固定设置探杆座，在所述探杆座中呈X向设置可转动的齿轮轴，在所述齿轮轴上固定设置传动齿轮；位于探杆座中的探杆通过齿条与所述传动齿轮实现啮合传动，在所述齿轮轴的轴端固定设置第一锥齿轮；所述探杆在探杆座中的轴向移动通过传动齿轮带动齿轮轴转动；所述探杆在前端和尾端贯穿所述探杆座，并以所述探杆的前端为探杆头，在所述探杆的尾段连接手术夹钳；

设置探杆轴向力反馈系统，是在所述主架板的一侧利用阻尼器支撑架设置第一磁阻尼器，所述第一磁阻尼器具有可相对转动的筒体和中轴，磁阻尼力形成在相对转动的筒体和中轴之间；磁阻尼输出轴与所述第一磁阻力器的中轴为同轴，所述第一磁阻尼器的中轴可依靠磁力带动筒体转动；在所述筒体的底部固联筒体轴；设置由电磁刹车盘和刹车盘底座构成的电磁刹车器，所述刹车盘底座与主架板固定连接，所述电磁刹车盘与筒体轴固定连接；在磁阻力输出轴的轴端固定设置第二锥齿轮，在所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮之间进行啮合传动。

本实用新型基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：在所述主架板与俯仰轴之间设置第二磁阻尼器，在所述俯仰轴与“U”形座之间安装俯仰轴电磁刹车器，用于在俯仰轴与“U”形座之间进行制动。

本实用新型基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：在所述“U”形座与航向轴之间设置第三磁阻尼器，在所述航向轴与底座之间设置航向轴电磁刹车器，用于在航向轴与底座之间进行制动。

本实用新型基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：分别设置各光栅码盘及读数头，用于获得航向轴和俯仰轴的角位移，以及探杆的轴向位移。

本实用新型基于磁阻尼器的微创手术仿真装置的结构特点也在于：设置倒“V”形零位校准块，所述零位校准块以其一侧固定在主支架板的一侧壁的下部，另一侧在底部端面设置为“V”型端面，在支撑平台上对应设置相吻合的“V”型槽，以所述零位校准块的“V”型端面与所述“V”型槽的配合实现航向轴和俯仰轴的旋转限位和回零，所述支撑平台是支撑在底座上的水平台面。