一种神经外科手术支撑架的制作方法

1.本发明涉及医疗辅助器械领域，具体涉及一种神经外科手术支撑架。


背景技术：

2.神经系统作为人类生命、思想行动的中枢系统，一旦患病通常表现都较严重，轻则瘫痪、痴呆，重则危机生命；神经外科是用外科学方法，以手术为主要治疗手段治疗脑、脊髓和周围神经系统疾病的学科，是目前医学领域中的一门高、精、尖学科，被公认为医学地位最高的领域；神经外科治疗的范围包括：脑和脊髓的功能异常、脑和脊髓的先天性发育异常、脑和脊髓外伤、肿瘤、血管性病变、包括微创治疗脊柱的退行性病变和椎间盘脱出等。所有的神经外科肿瘤、血管、间盘摘除等手术都是在大型手术显微镜下进行的显微外科手术，手术极为精细、复杂、危险、耗时。
3.在进行神经外科手术时，主刀医生的双手不能有一丝多余的颤动，这就要求主刀医生在椅子上坐稳，双臂悬空一手持吸引器一手持双极电凝器或显微剪刀等器械，持续几个小时甚至十几个小时，长时间的操作会导致主刀医师手臂酸胀僵硬、体力消耗大，进而影响操作精度及手术质量；现有的手术辅助支撑存在自由度少、运动不灵活、使用不便、体积臃肿等缺陷，并不能很好地适用于神经外科手术中；因此，研制一种神经外科手术支撑架来辅助主刀医生完成神经外科手术，不仅可提高手术质量和效率，还能减轻医生的疲劳，具有明显的意义。


技术实现要素：

4.为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一中结构简练、智能化程度高、效果好的神经外科手术支撑架。
5.本发明采取的技术方案为：一种神经外科手术支撑架，包括手术床、左臂支撑架、右臂支撑架和控制系统，左臂支撑架和右臂支撑架原理相同，并成左右对称结构。
6.作为优选，手术床上侧设有平整的床板，手术床左侧纵向平行设置有两个导轨和定位条，定位条上等间距设有多个上窄下宽的等边梯形齿。
7.作为优选，右臂支撑架中的滑台安装于手术床左侧并构成移动副，插杆可在弹簧弹力作用下通过与定位条的配合实现滑台位置的锁止，向左或向右拨动移动杆可通过杠杆原理向上拉动插杆，从而解锁滑台的位置锁定并实现滑台的左右移动，齿条杆与滑台构成移动副，电机紧固安装于滑台后侧并通过齿轮驱动齿条杆的上下移动，保护壳上直至有上升按钮和下降按钮并安装于滑台外侧。
8.作为优选，第一臂后端与齿条杆上端转动连接，转动件与第一臂前端转动连接，第二臂、第三臂、移动件、转动件构成平行四边形结构，第一电缸安装于转动件和移动件之间并可驱动移动件的高度调整，承载架与移动件转动连接，两者之间还安装有压力传感器，托板后端与承载架转动连接，第二电缸下端与拉力传感器紧固连接，第二电缸上端与承载架转动连接，拉力传感器下端与托板前端转动连接。
9.作为优选，托板具有五个空间自由度，分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要。
10.作为优选，控制系统通过压力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的高度位置调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，有效减轻医生疲劳。
11.作为优选，控制系统通过拉力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的俯仰角度调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，使医生具有较好的使用体验。
12.作为优选，按动上升按钮，电机通过齿轮驱动齿条杆向上移动；按动下降按钮，电机通过齿轮驱动齿条杆向下移动。
13.作为优选，波纹管同轴安装于齿条杆外侧，实现对齿条杆的防尘防水保护。
14.本发明的有益效果：
①
托板具有五个空间自由度，包括三个移动自由度和两个转动自由度，可分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要；
②
控制系统通过压力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的高度位置调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，有效减轻医生疲劳；
③
控制系统通过拉力传感器构成负反馈闭环控制，可智能检测医生小臂的俯仰角度调节意愿，从而始终对医生小臂提供合适的辅助支撑，使医生具有较好的使用体验。
附图说明
15.图1为本发明的整体结构示意图。
16.图2为本发明的滑台部分的放大结构示意图。
17.图3为滑台锁止结构的局部剖面示意图。
18.图4(a)为滑台向左移动时的局部剖面示意图。
19.图4(b)为滑台向右移动时的局部剖面示意图。
20.图5为右臂支撑架的局部放大结构示意图。
21.附图标号：1手术床、1.1定位条、2移动杆、3保护壳、3.1上升按钮、3.2下降按钮、4波纹管、5第一臂、6托板、6.1第一转轴、6.2第二转轴、7第二臂、8滑台、8.1导向环、8.2定位腔、9电机、10齿轮、11齿条杆、11.1导向槽、11.2齿条、12插杆、12.1挡板、13弹簧、14第三臂、15第一电缸、16压力传感器、17承载架、17.1压块、17.2连接耳、18拉力传感器、19第二电缸、20移动件、21转动件。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
23.如图1所示，所述的手术床1下侧设有四个支腿并形成稳定支撑，手术床1上侧设有平整的床板，床板具有一定的厚度和强度，床板上侧可设置有海绵材质并包覆有防水表面，可供患者较为舒适地躺卧并方便清洗血污和消毒，手术床1四角设有圆角结构，避免刮伤患者和医护人员，手术床1左侧平行设置有两个导轨和定位条1.1，两个导轨、定位条1.1均与手术床1纵向方向平行且与手术床1固定连接，定位条1.1位于导轨下侧，定位条1.1上等间距设有多个上窄下宽的等边梯形齿。
24.所述的神经外科支撑架包括左臂支撑架和右臂支撑架，左臂支撑架和右臂支撑架原理相同，并成左右对称结构，以下以右臂支撑架为例对本发明进行解释说明。
25.如图2所示，所述的滑台8后侧设置有两个滑块，两个滑块分别与手术床1左侧的两个导轨配合安装，从而可使滑台8相对于手术床1纵向水平滑动，滑台8外侧固定设有两个导向环8.1，导向环8.1内部设有导向孔，导向孔内部竖向设置有一个导向条，两个导向环8.1结构相同并且竖向同轴设置，所述的齿条杆11为圆柱状结构，齿条杆11外侧竖向设置有导向槽11.1，齿条杆11右侧竖向设置有齿条11.2，齿条杆11安装于两个导向环8.1中，并且导向环8.1中的导向条与导向槽11.1配合安装，从而使齿条杆11可在导向环8.1中上下移动但不能转动，所述的电机9通过螺钉紧固安装于滑台8后侧，齿轮10与电机9的输出轴同轴紧固连接，齿轮10与齿条11.2啮合构成齿轮齿条传动，电机9内部集成有刹车机构，可实现稳固的锁止，从而电机9可驱动齿条杆11的上下移动和定位。
26.如图3所示，所述的滑台8外侧下端设置有定位腔8.2，定位腔8.2为空腔结构，定位腔8.2顶端设有平面结构，平面结构中心位置设有方形通孔，定位腔8.2下端中心位置设有方形通孔，所述的插杆12顶端横向设有圆孔，靠近中间位置设有挡板12.1，挡板12.1上侧设有限位台，限位台尺寸大于定位腔8.2顶端的方孔尺寸，挡板12.1下侧为方形结构，方形结构的尺寸与定位腔8.2下端的方形通孔相同，插杆12下端设有梯形杆尖，梯形杆尖可与定位条1.1上的等边梯形齿啮合，插杆12安装于定位腔8.2内部，且插杆12下端的方形结构安装于定位腔8.2下端的方形通孔内并构成移动副，所述的弹簧13与插杆12同轴并安装于定位腔8.2内部，弹簧13上端与定位腔8.2上顶面压紧，弹簧13下端与挡板12.1上侧压紧，从而在弹簧13的弹力作用下插杆12向下移动并使插杆12下端的梯形杆尖插到定位条1.1上，使滑台8实现定位；
27.所述的移动杆2上端设有环状拨板，从而手指可穿过环状拨板左右拉动移动杆2，也可以通过手掌左右推动移动杆2，移动杆2下端设有支撑块结构，支撑块结构的横截面为三角状，支撑块结构内部设有空腔，空腔中设有圆轴，移动杆2下端的支撑块结构安装于定位腔8.2顶端外侧的平面结构上，且支撑块结构内部的圆轴与插杆12顶端的圆孔安装构成转动副。
28.如图4(a)所示，向左移动滑台时，需要向左推动移动杆2上端的环状拨板，使移动杆2以下端支撑块结构的左边线为支点转动，从而支撑块结构内部的圆轴拉动插杆12向上移动直至插杆12上的限位台顶住定位腔8.2内部上侧面，此时插杆12下端的梯形杆尖脱离与定位条1.1的啮合后，在移动杆2向左的推力作用下滑台8向左移动，滑台8向左移动至合适位置后，松开对移动杆2的推力，在弹簧13的弹力作用下，插杆12向下移动，插杆12下端的梯形杆尖重新插到定位条1.1上实现滑台8的定位，同时在插杆12向下拉力作用下，移动杆2重新变为竖直状态。
29.如图4(b)所示，向右移动滑台时，需要向右推动移动杆2上端的环状拨板，使移动杆2以下端支撑块结构的右边线为支点转动，从而支撑块结构内部的圆轴拉动插杆12向上移动直至插杆12上的限位台顶住定位腔8.2内部上侧面，此时插杆12下端的梯形杆尖脱离与定位条1.1的啮合后，在移动杆2向右的推力作用下滑台8向右移动，滑台8向右移动至合适位置后，松开对移动杆2的推力，在弹簧13的弹力作用下，插杆12向下移动，插杆12下端的梯形杆尖重新插到定位条1.1上实现滑台8的定位，同时在插杆12向下拉力作用下，移动杆2
重新变为竖直状态。
30.如图2所示，所述的保护壳3为薄壁壳状结构，保护壳3安装于滑台8外侧，从而实现防尘美观的作用，保护壳3外侧上端设有上升按钮3.1，上升按钮3.1顶端设有向上的箭头图标，保护壳3外侧下端设有下降按钮3.2，下降按钮3.2顶端设有向下的箭头图标；按动上升按钮3.1，电机9通电并使齿轮10顺时针转动，从而使齿条杆11向上移动；按动下降按钮3.2，电机9通电并使齿轮10逆时针转动，从而使齿条杆11向下移动。
31.如图1、图5所示，所述的第一臂5后端与齿条杆11上端转动连接，所述的波纹管4同轴安装于齿条杆11外侧，波纹管4上端与第一臂5后端下侧连接，波纹管4下端与滑台8上侧的导向环8.1连接，从而波纹管4可实现对齿条杆11的防尘防水保护，所述的转动件21下端与第一臂5前端转动连接，转动件21右侧竖向设有两个圆孔，所述的第二臂7为下侧开口的薄板钣金结构，第二臂7左端与转动件21右侧上端的圆孔转动连接，所述的第三臂14为上侧开口的薄板钣金结构，第三臂14左端与转动件21右侧下端的圆孔转动连接，所述的第一电缸15下端与转动件21内部下端转动连接，所述的移动件20左侧竖向设有两个圆孔，第二臂7右端与移动件20左侧上端的圆孔转动连接，第三臂14右端与移动件20左侧下端的圆孔转动连接，第一电缸15上端与移动件20左侧中间位置转动连接，从而第二臂7、第三臂14、移动件20、转动件21构成平行四边形结构，并且第一电缸15可驱动移动件20的上下移动。
32.如图5所示，所述的移动件20右侧竖向设有空腔结构，空腔结构内部底端安装有压力传感器16，所述的承载架17上端为水平折弯结构，并且水平折弯结构下侧设有圆形的压块17.1，压块17.1安装于移动件20右侧的空腔结构内部，并位于压力传感器16上端，从而压力传感器16可实时监测承载架17的压力，承载架17上端设有连接耳17.2，下端设有圆孔，所述的托板6下侧为弧面结构，可以为医生的小臂提供较为舒适的支撑，弧面结构的前端右侧横向设有第一转轴6.1，弧面结构的后端右侧横向设有第二转轴6.2，第二转轴6.2与承载架17下端的圆孔转动连接，所述的拉力传感器18下端通过一个活节螺栓与第一转轴6.1转动连接，所述的第二电缸19上端与连接耳17.2转动连接，第二电缸19下端通过螺纹副与拉力传感器18上端紧固连接，从而拉力传感器18可实时监测第二电缸19的拉力，第二电缸19可通过伸长或收缩来控制托板6的俯仰动作，托板6右侧竖向设有护板，护板上竖向设有减重条孔。
33.实施例一：所述的托板6具有五个空间自由度，包括三个移动自由度和两个转动自由度，可分别对应小臂的前后、上下、左右移动和俯仰、水平转动，具有极高的灵活度，能够完全适应小臂的活动需要。
34.实施例二：压力传感器16可实时监测来自托板6的压力，在控制系统中可对压力传感器16设置阈值a，当小臂需要向下移动时，小臂会向下压，使托板6对压力传感器16的压力增大并超过阈值a，从而控制系统会检测到医生有降低小臂高度的意愿，从而第一电缸15收缩，使托板6向下移动，直至压力传感器16所受压力值与阈值a相等，在此过程中压力传感器16实时监测压力值与阈值a的差值，从而构成负反馈闭环控制。
35.当小臂需要向上移动时，小臂会向上抬，使托板6对压力传感器16的压力减小并小于阈值a，从而控制系统会检测到医生有抬高小臂的意愿，从而第一电缸15伸长，使托板6向上移动，直至压力传感器16所受压力值与阈值a相等，在此过程中压力传感器16实时监测压力值与阈值a的差值，并构成负反馈闭环控制。
36.实施例三：拉力传感器18可实时监测第二电缸19向上的拉力，也即是来自托板6向下的拉力，在控制系统中可对拉力传感器18设置阈值b，当小臂需要向下倾斜时，小臂会以肘关节为圆点向下转动，使托板6对拉力传感器18的拉力增大并超过阈值b，从而控制系统会检测到医生有向下倾斜小臂的意愿，从而第二电缸19伸长，使托板6前端向下转动，直至拉力传感器18所受拉力值与阈值b相等，在此过程中拉力传感器18实时监测拉力值与阈值b的差值，从而构成负反馈闭环控制。
37.当小臂需要向上倾斜时，小臂会以肘关节为圆点向上转动，使托板6对拉力传感器18的拉力减小并小于阈值b，从而控制系统会检测到医生有向上倾斜小臂的意愿，从而第二电缸19收缩，使托板6前端向上转动，直至拉力传感器18所受拉力值与阈值b相等，在此过程中拉力传感器18实时监测拉力值与阈值b的差值，并构成负反馈闭环控制。
38.实施例四：手术床1右侧、前侧和后侧也可根据需要设置导轨和定位条1.1，从而左臂支撑架和右臂支撑架可根据需要安装到手术床1的其它三个侧面。