一种用于骨外科手术的机械自动化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于骨外科手术的机械自动化装置，HMI连接到控制主机，输入电路连接到HMI，键盘、显示屏和转换电路均连接到输入电路，操作杆连接到转换电路，采集电路连接到控制主机，X射线显示器和A/D转换器均连接到采集电路，温度传感器和压力传感器均连接到A/D转换器，第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均连接到输出电路，第一机械臂和第二机械臂均连接到第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，X射线头连接到第一机械臂，操作头连接到第二机械臂。本实用新型可以通过远程控制操作进行X射线透视下的骨外科手术，具有定位精准、创面小、术后恢复快等优点，使医护人员免除了辐射的伤害，提高了手术效率。
【专利说明】一种用于骨外科手术的机械自动化装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机械自动化装置，特别是一种用于骨外科手术的机械自动化装置。
【背景技术】
[0002]早期微创手术，是指通过腹腔镜、胸腔镜等内窥镜在人体内施行手术的一种新技术。微创手术更注重病人的心理、社会、生理(疼痛)、精神风貌、生活质量的改善与康复，最大程度体贴病人，减轻病人的痛苦。微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快的优越性。如LC手术切口约1cm，不切断肌肉，腹式呼吸恢复早，美观，术后腹部运动与感觉几乎无影响，肺部并发症远低于经腹胆囊切除术。同时手术时间短，平均约30-60分钟，肠蠕动恢复快，早进食，基本不用止痛药。平均住院1-3天，有的甚至术后当晚便可回家(据统计，已行LC最高年龄者为107岁)。随着科学技术的发展进步，“微创”这一概念已深入到外科手术的各种领域，监控系统也不仅限于内窥镜，更多是采用介入的方式，如脊柱外科、骨科。还有其他方式，如显微外科广泛应用于手外科等。
[0003]目前的微创手术主要有腹腔镜手术、胸腔镜手术、脊椎外科微创手术等，但对于普通的骨外科手术，通常还是需要病人多次进行透视拍片，然后根据医生的临床经验进行手术。这种手术基本依靠医生的经验进行，存在手术部位定位差，伤口较大，术后恢复时间长，易造成并发症等缺点。而对于一些较为复杂的骨外科手术，需要术中进行透视分析，而透视的X射线由于医生的职业特点，会给其带来小剂量长期照射下的各种身体伤害，如脱发、器官受损、白细胞减 少、晶体混浊等等。而一些无需术中透视的手术，也需要病患进行多次反复的透视以确定病灶区，对于一些行动不便的病患如骨折病患，无疑造成了极大的不便。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型公开了一种用于骨外科手术的机械自动化装置，可以通过远程控制操作进行X射线透视下的骨外科手术，定位精准，创面小，并且使医护人员免除了辐射的伤害。
[0005]本实用新型公开的一种用于骨外科手术的机械自动化装置，包括控制主机、HM1、输入电路、键盘、显示屏、转换电路、操作杆、X射线显示器、采集电路、Α/D转换器、温度传感器、压力传感器、输出电路、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一机械臂、第二机械臂、X射线头和操作头，所述的HMI连接到控制主机，所述的输入电路的一端连接到HMI，所述的键盘、显示屏和转换电路均连接到输入电路的另一端，所述的操作杆连接到转换电路，所述的采集电路的一端连接到控制主机，所述的X射线显示器和Α/D转换器均连接到采集电路的另一端，所述的温度传感器和压力传感器均连接到Α/D转换器，所述的输出电路的一端连接到控制主机，所述的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均连接到输出电路的另一端，所述的第一机械臂和第二机械臂均连接到第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，所述的X射线头连接到第一机械臂，所述的操作头连接到第二机械臂。本实用新型通过设置的HMI，利用输入单元(触摸屏、键盘等)写入工作参数或输入操作命令，实现了人与机器信息交互；通过设置的操作杆，通过转换电路将动作指令转换为电信号，可以远程操控第一机械臂、第二机械臂进行动作；通过设置的温度传感器，可以实时监控术中操作头上的温度，针对不同的手术部位实现精准温度的控制，减少术中的出血状况，利于病患术后的快速恢复；通过设置的压力传感器，可以实时监控术中操作头与病患体表之间的压力数值，从而精准控制术中切割的力度，保证切割伤口的准确性、有效性；通过设置的Α/D转换器，可以将温度传感器和压力传感器采集的模拟信号进行数字转换；通过设置的采集电路，可以将X射线头反馈的信号和Α/D转换器转换的信号传送到控制主机，并分别在X射线显示器和显示屏上进行显示，方便了医护人员对病灶区的观测、监视和对手术过程中的数据监测；通过设置的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，分别为第一机械臂、第二机械臂提供前后伸缩运动的动力、360度转动运动的动力和上下运动的动力，同时伺服电机可使控制速度，位置精度高，得到控制信号后反应快速，有效实现了第一机械臂、第二机械臂在手术中的各类动作；通过设置的X射线头，可以根据手术需要在术中为病患提供实时的X射线透视服务，实时监测、跟踪病灶区，令手术的定位更加精准，手术创面小，减少了手术时间和病患的痛苦，利于术后病患的快速恢复；通过设置的操作头，可以根据手术实施的需要选取不同的操作头如电热手术刀、手术钳等，满足了骨外科手术的各类需要。
[0006]本实用新型公开的一种用于骨外科手术的机械自动化装置的一种改进，还包括放大器，所述的放大器的一端连接到Α/D转换器，所述的温度传感器和压力传感器均连接到放大器的另一端。本改进可以有效将温度传感器和压力传感器实时采集的信号进行放大，防止由于信号过弱而造成的采集数据不准确，大大提高了传感器数据采集的准确性，提高了手术质量。
[0007]本实用新型公开的一种用于骨外科手术的机械自动化装置的一种改进，所述的温度传感器为贴片式温度传感器。本改进可以减少温度传感器的占用空间，同时增加了数据采集的面积，令采集的数据更加精确。
[0008]本实用新型公开的一种用于骨外科手术的机械自动化装置的又一种改进，所述的显示屏为触摸型LED显示屏。本改进可以方便医护人员对控制主机进行各类指令操作，令操作更加方便、快捷，节约了手术时间，提高了手术效率。
[0009]本实用新型公开的一种用于骨外科手术的机械自动化装置，可以通过远程控制操作进行X射线透视下的骨外科手术，具有定位精准、创面小、术后恢复快等优点，使医护人员免除了辐射的伤害，减少了手术时间，提高了手术效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1、本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本实用新型，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0012]如图1所示，本实用新型公开的一种用于骨外科手术的机械自动化装置，包括控制主机、HM1、输入电路、键盘、显示屏、转换电路、操作杆、X射线显示器、采集电路、Α/D转换器、温度传感器、压力传感器、输出电路、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一机械臂、第二机械臂、X射线头和操作头，所述的HMI连接到控制主机，所述的输入电路的一端连接到HMI，所述的键盘、显示屏和转换电路均连接到输入电路的另一端，所述的操作杆连接到转换电路，所述的采集电路的一端连接到控制主机，所述的X射线显示器和A/D转换器均连接到采集电路的另一端，所述的温度传感器和压力传感器均连接到Α/D转换器，所述的输出电路的一端连接到控制主机，所述的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均连接到输出电路的另一端，所述的第一机械臂和第二机械臂均连接到第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，所述的X射线头连接到第一机械臂，所述的操作头连接到第二机械臂。本实用新型通过设置的HMI，利用输入单元(触摸屏、键盘等)写入工作参数或输入操作命令，实现了人与机器信息交互；通过设置的操作杆，通过转换电路将动作指令转换为电信号，可以远程操控第一机械臂、第二机械臂进行动作；通过设置的温度传感器，可以实时监控术中操作头上的温度，针对不同的手术部位实现精准温度的控制，减少术中的出血状况，利于病患术后的快速恢复；通过设置的压力传感器，可以实时监控术中操作头与病患体表之间的压力数值，从而精准控制术中切割的力度，保证切割伤口的准确性、有效性；通过设置的Α/D转换器，可以将温度传感器和压力传感器采集的模拟信号进行数字转换；通过设置的采集电路，可以将X射线头反馈的信号和Α/D转换器转换的信号传送到控制主机，并分别在X射线显示器和显示屏上进行显示，方便了医护人员对病灶区的观测、监视和对手术过程中的数据监测；通过设置的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，分别为第一机械臂、第二机械臂提供前后伸缩运动的动力、360度转动运动的动力和上下运动的动力，同时伺服电机可使控制速度，位置精度高，得到控制信号后反应快速，有效实现了第一机械臂、第二机械臂在手术中的各类动作；通过设置的X射线头，可以根据手术需要在术中为病患提供实时的X射线透视服务，实时监测、跟踪病灶区，令手术的定位更加精准，手术创面小，减少了手术时间和病患的痛苦，利于术后病患的快速恢复；通过设置的操作头，可以根据手术实施的需要选取不同的操作头如电热手术刀、手术钳等，满足了骨外科手术的各类需要。
[0013]作为一种优选，还包括放大器，所述的放大器的一端连接到Α/D转换器，所述的温度传感器和压力传感器均连接到放大器的另一端。本实用新型可以有效将温度传感器和压力传感器实时采集的信号进行放大，防止由于信号过弱而造成的采集数据不准确，大大提高了传感器数据采集的准确性，提高了手术质量。
[0014]作为一种优选，所述的温度传感器为贴片式温度传感器。本实用新型可以减少温度传感器的占用空间，同时增加了数据采集的面积，令采集的数据更加精确。
[0015]作为一种优选，所述的显示屏为触摸型LED显示屏。本实用新型可以方便医护人员对控制主机进行各类指令操作，令操作更加方便、快捷，节约了手术时间，提高了手术效率。
[0016]实施例
[0017]在手术室内设置第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一机械臂、第二机械臂、X射线头、操作头、温度传感器、压力传感器。第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机通过连接线连接到第一机械臂、第二机械臂，第一机械臂的顶端设置有X射线头，第二机械臂的顶端设置有操作头。第一机械臂、第二机械臂上均设置有伸缩杆、连接轴，操作头可360度旋转，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机分别控制前后伸缩运动、360度转动运动和上下运动，可以控制第一机械臂、第二机械臂伸缩、转动、上下运动灵活自如，还可以控制操作头转动替换不同的手术器械如电热手术刀、手术钳等。
[0018]在控制室内设置控制主机、HM1、输入电路、键盘、显示屏、转换电路、操作杆、X射线显示器、输出电路、采集电路、放大器、Α/D转换器。输入电路、输出电路、采集电路均连接到控制主机，键盘、触摸型LED显示屏和转换电路通过输入电路连接到HMI，操作杆连接到转换电路，X射线显示器和Α/D转换器连接到采集电路，放大器连接到Α/D转换电路。
[0019]控制室与手术室之间设置有连接线，如专用的连接电缆，连接电缆保证了采集电路、输出电路的信号有效传送。
[0020]进行手术时:
[0021](I)在手术室内对病患进行常规的麻醉，并根据需要将病患进行固定，连接各项常规手术监测仪器和给药仪器，如心电监护仪、呼吸机等。
[0022](2)医护人员在控制室内，根据手术需要，通过键盘和触摸型LED显示屏对控制主机进行指令输入和控制输入，启动各类设备。
[0023](3)医护人员控制操作杆，转换电路将操作杆的动作指令进行转换为电信号，从而对第一机械臂和第二机械臂进行动作控制，并可在实施手术的过程中根据手术需要进行各类手术器械的更换。其中第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机分别控制前后伸缩运动、360度转动运动和上下运动，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机对第一机械臂、第二机械臂、操作头进行动作控制，从而使第一机械臂和第二机械臂可以伸缩、转动、上下运动灵活自如，满足了术中不同方位、角度的手术实施，同时还可以控制操作头进行转动从而替换不同的手术器械如电热手术刀、手术钳等。
[0024](4)医护人员通过操作杆控制第一机械臂，从而控制X射线头对病灶部位进行实时透视，保证了术中的定位准确。
[0025](5)根据步骤(4)中的透视结果，操作第二机械臂从而控制操作头对病灶部位进行开刀手术，操作头前端的温度传感器和压力传感器可以采集术中的温度值和压力值，医护人员根据手术需要，通过触摸型LED显示屏的数据显示结果，控制操作头的温度，针对不同的手术部位实现精准温度的控制，减少术中的出血状况，利于病患术后的快速恢复，压力传感器可以实时感应术中操作头与病患体表之间的压力数值，从而精准控制术中切割的力度，保证切割伤口的准确性、有效性。
[0026](6)打开病灶区后，医护人员进入手术室中对病患实施手术，如复位、固定、缝合
坐寸ο
[0027]手术全程中，可利用X射线头对病患的手术部位进行精准定位，并进行病灶打开，病灶部位打开后即可进行常规的骨外科手术，免除了 X射线辐射对医护人员的伤害。相比于传统的骨外科手术中需要依靠医护经验进行开刀，开刀部位定位精准、刀口创面更小，免除了病患反复透视定位的繁琐，节约了手术时间，提高了手术效率和手术质量，减少了病患的痛苦，利用病患的快速恢复。[0028]本实用新型公开的一种用于骨外科手术的机械自动化装置，可以通过远程控制操作进行X射线透视下的骨外科手术，具有定位精准、创面小、术后恢复快等优点，使医护人员免除了辐射的伤害，减少了手术时间，提高了手术效率。
[0029]本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本实用新型的【具体实施方式】，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于骨外科手术的机械自动化装置，其特征在于:包括控制主机、HM1、输入电路、键盘、显示屏、转换电路、操作杆、X射线显示器、采集电路、Α/D转换器、温度传感器、压力传感器、输出电路、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一机械臂、第二机械臂、X射线头和操作头，所述的HMI连接到控制主机，所述的输入电路的一端连接到HMI，所述的键盘、显示屏和转换电路均连接到输入电路的另一端，所述的操作杆连接到转换电路，所述的采集电路的一端连接到控制主机，所述的X射线显示器和Α/D转换器均连接到采集电路的另一端，所述的温度传感器和压力传感器均连接到Α/D转换器，所述的输出电路的一端连接到控制主机，所述的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均连接到输出电路的另一端，所述的第一机械臂和第二机械臂均连接到第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，所述的X射线头连接到第一机械臂，所述的操作头连接到第二机械臂。
2.根据权利要求1所述的一种用于骨外科手术的机械自动化装置，其特征在于:还包括放大器，所述的放大器的一端连接到Α/D转换器，所述的温度传感器和压力传感器均连接到放大器的另一端。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于骨外科手术的机械自动化装置，其特征在于:所述的温度传感器为贴片式温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于骨外科手术的机械自动化装置，其特征在于:所述的显示屏为触摸型LED显示屏。
【文档编号】A61B19/00GK203591327SQ201320754865
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】徐佳 申请人:徐佳