一种具有力感知功能的眼科手术环切装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，由手柄、六维力传感器和环钻组成。六维力传感器两端通过连接机构分别于环钻和手柄连接，可以实时检测环切力的大小。手柄外侧安装有调速机构，调速机构与直线电位器连接，通过调速机构控制电位器的滑移改变电路电压，建立电压与脉冲之间的关系，进而可以控制步进电机转速；手柄内部的两腔分别安装有联轴器和步进电机，同时步进电机通过联轴器与手柄顶端的编码器连接。本发明专利技术的有益效果如下：(1)在环切过程中可实时检测环切力的大小；(2)建立了电压与脉冲之间的关系，通过调速机构电压的变化来改变环钻的转速；(3)本发明专利技术整体尺寸较小，操作简单，在手术过程中，医生可以手持器械进行手术操作。

An Eye Surgery Circumcision Device with Force Perception Function

The invention discloses an eye surgery circumcision device with force sensing function, which is composed of a handle, a six-dimensional force sensor and a ring drill. The two ends of the six-axis force sensor are connected with the ring drill and the handle respectively through the connecting mechanism, which can detect the circumferential shear force in real time. The outer side of the handle is equipped with a speed regulating mechanism, which is connected with a linear potentiometer. The slip of the potentiometer is controlled by the speed regulating mechanism to change the circuit voltage, and the relationship between voltage and pulse is established. Then the speed of the stepping motor can be controlled. The inner two chambers of the handle are respectively equipped with a coupling and a stepping motor, and the stepping motor is connected with the encoder at the top of the handle through a coupling. The beneficial effects of the invention are as follows: (1) the magnitude of circumferential force can be measured in real time during circumferential cutting; (2) the relationship between voltage and pulse is established to change the speed of the drill by changing the voltage of the speed mechanism; (3) the overall size of the invention is small and the operation is simple, and doctors can operate with hand-held instruments during the operation.

【技术实现步骤摘要】
一种具有力感知功能的眼科手术环切装置
本专利技术涉及一种眼科医疗器械领域，特别涉及一种具有力感知功能的眼科手术环切装置。
技术介绍
眼睛是人体重要的感觉器官，人类大脑的80％信息是通过眼睛得到的，若眼部发生疾病将会给人的生活带来极大的不便，其中，角膜疾病和青光眼是发病率较高的眼科疾病。对于圆锥角膜、角膜白斑、顽固性角膜炎等角膜疾病，效果较好的是进行角膜移植，以替代病变的角膜；对于青光眼，效果较好的是进行黏小管成形术，以降低眼内的压力。在这些手术过程中，环切操作是一个重要的操作步骤。角膜移植手术最常用的方法是眼科医生手持环钻做周期性旋转运动并逐步向下按压，以切除病变的角膜；黏小管成形术过程中的第一步便是层切巩膜以找到黏小管的位置。但是这些操作很难获知环切过程中力和速度的大小，容易贯穿眼组织，同时也很难保证环切边缘的整齐度，影响后续操作和愈合效果。因此如何使眼科医生在操作过程中实时获得操作力的大小并能控制环切速度是需要亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有角膜环钻以及人工层切巩膜的不足，提供一种具有力感知功能的眼科手术环切装置。器械末端环钻与手柄之间安装有六维力传感器，可以实时检测在环切过程中力的变化。手柄外侧安装有调速机构，调速机构末端连接有直线电位器；手柄内部安装有步进电机，步进电机两端分别与外部的六维力传感器与编码器连接。眼科医生通过调速机构以调节直线电位器的滑移，从而改变两端电压，电压与脉冲数成一定的比例关系，进而间接改变电机转速，同时编码器可实时读取电机的转速，以达到控制环切速度的目的。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：所述的一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，由手柄、力传感器和环钻三部分组成。六维力传感器两端通过连接机构分别于环钻和手柄连接，可以实时检测环切力的大小。手柄外侧安装有调速机构，调速机构与直线电位器连接，通过调速机构控制电位器的滑移改变电路电压，建立电压与脉冲之间的关系，进而可以控制步进电机转速；手柄内部的两腔分别安装有联轴器和步进电机，同时步进电机通过联轴器与手柄顶端的编码器连接。进一步地，环钻与六维力传感器之间通过杯形连接件相连，环钻嵌套在杯型连接件的杯口内，杯口两端有顶丝紧固环钻，防止滑移。进一步地，六维力传感器与手柄之间通过伞形连接件相连，连接件顶端与力传感器直径相同，连接件末端通过手柄内部的联轴器与步进电机相连。进一步地，手柄采用柱形设计结构，由手柄盖和手柄主体两部分组成，两者之间通过螺钉连接。进一步地，手柄盖是环钻的控制部位，外侧安装有调速机构，末端连接有直线电位器，调速机构采用曲柄滑块机构的运动方式，当手部按压曲柄时可以使直线电位器沿着手柄轴向上下运动，以控制直线电位器的滑移。进一步地，调节直线电位器的滑移可以控制两端的电压，通过数据采集卡采集电压信息，并建立电压与步进电机脉冲数之间的关系。优选地，电机可选用伺服电机，通过电压的改变控制伺服电机的转速。进一步地，手柄主体内部为空腔结构，中间夹板将空腔分为两部分，前腔安装有联轴器，后腔安装有步进电机，中间夹板同时起到固定步进电机的作用。进一步地，手柄主体前端安装有微型轴承，支撑伞形连接件的旋转，后端安装有编码器，实时读取转速的变化。进一步地，环钻分为环形钻和弧形钻，可根据不同手术类型进行更换。进一步地，环钻有两种运动模式，单向旋转和交替旋转，交替旋转角度为60°，两种模式之间通过手柄中间部分的切换按钮进行切换。优选地，交替旋转角度可通过控制面板进行调节。本专利技术的有益效果在于：本专利技术可以在环切过程中实时检测环切力的大小，医生可以根据环切力的大小来控制手术操作过程中的按压力。本专利技术通过调节直线电位器的滑移改变其两端电压，建立了电压与脉冲之间的关系，进而通过电压的变化就可以控制电机转速变化。本专利技术手柄尺寸较小，操作简单，在手术过程中，医生可以手持器械进行手术操作。附图说明图1本专利技术环钻装置的总体结构示意图图2本专利技术手柄内部结构示意图图3本专利技术环钻运动和停止状态下调速开关位置示意图图4本专利技术环钻装置的两种运动模式图5本专利技术弧形钻结构示意图具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细说明。一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，图1和图2分别为本专利技术角膜环切器械的总体结构示意图和手柄内部结构示意图，包括：手柄(1)，编码器(2)，直线电位器(3)，调速机构(4)，六维力传感器(5)，杯形连接件(6)，环钻(7)，伞形连接件(8)，联轴器Ⅰ(9)，步进电机(10)，联轴器Ⅱ(11)，模式切换开关(12)。由图1所示，手柄(1)外侧安装有调速机构(4)，末端连接有直线电位器(3)，调速机构(4)采用曲柄滑块机构的运动方式，当手部按压曲柄时可以使直线电位器(3)沿着手柄轴向上下运动，以控制直线电位器(4)的滑移。直线电位器(3)与外部电路连接，调节直线电位器(3)的滑移可以改变其两端电压，通过数据采集卡采集两端电压信息，并建立电压与脉冲多少之间的关系，通过电压的大小控制步进电机(10)转速的快慢。六维力传感器(5)下部通过杯形连接件(6)与环钻(7)相连，上部通过伞形连接件(8)与手柄(1)相连，这种结构可以测量环切过程中环切力的大小。由图2所示，中间夹板将手柄(1)分为两个空间腔体，前腔安装有联轴器Ⅰ(9)，后腔安装有步进电机(10)，步进电机(10)固定在中间夹板上，同时通过联轴器Ⅱ(11)与手柄(1)后端的编码器(2)连接，可以实时检测步进电机(10)转速。由图3所示，当调速机构(4)处于自然状态图3(a)时，直线电位器(2)的滑块处于最下端，此时两端没有电压，环钻处于静止状态；当向下按压调速机构(4)时，直线电位器(2)的滑块向上运动，环钻开始运动图3(b)，并且随着直线电位器(2)滑块的向上运动，环钻转速逐渐加快；当直线电位器(2)滑移到最顶端图3(c)，环钻转速达到最大值。由图4所示，环钻有两种运动模式，单向旋转图4(a)和交替旋转图4(b)，通过手柄中间部分的模式切换开关(12)可以进行两种模式之间的切换。由图5所示，弧形钻不同于环形钻，其结构是由一定弧度的刀片是组成，同时结合两种运动模式可以实现不同眼科手术操作。本专利技术不限于上述示范性实例的细节，并且在不背离本专利技术基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术，均应将本专利技术看作是示范性的。本专利技术范围由所附权利要求限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化涵盖在本专利技术内，不应将权利要求中任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。同时，上述具体实施方式仅为清楚起见，本领域技术人员应将说明书视为整体，上述实施方法中的步骤可以适当组合改变，但不偏离本专利技术基本原理和特征，形成本领域技术人员可理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，包括：手柄(1)，编码器(2)，直线电位器(3)，调速机构(4)，六维力传感器(5)，杯形连接件(6)，环钻(7)，伞形连接件(8)，联轴器Ⅰ(9)，步进电机(10)，联轴器Ⅱ(11)，模式切换按钮(12)。通过手柄(1)外侧安装的调速机构(4)可控制环钻(7)的环切速度，通过模式切换开关(12)可以进行单向旋转和交替旋转两种模式的切换，同时在环钻(7)与手柄(1)之间的安装有六维力传感器，可实时检测在环切过程中的环切力大小。

【技术特征摘要】
1.一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，包括：手柄(1)，编码器(2)，直线电位器(3)，调速机构(4)，六维力传感器(5)，杯形连接件(6)，环钻(7)，伞形连接件(8)，联轴器Ⅰ(9)，步进电机(10)，联轴器Ⅱ(11)，模式切换按钮(12)。通过手柄(1)外侧安装的调速机构(4)可控制环钻(7)的环切速度，通过模式切换开关(12)可以进行单向旋转和交替旋转两种模式的切换，同时在环钻(7)与手柄(1)之间的安装有六维力传感器，可实时检测在环切过程中的环切力大小。2.根据权利要求1所述的一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，其特征在于：手柄(1)外侧安装有调速机构(4)，末端连接有直线电位器(3)，调速机构(4)采用曲柄滑块机构的运动方式，当手部按压曲柄时可以使直线电位器(3)沿着手柄轴向上下运动，以控制直线电位器(4)的滑移。3.根据权利要求1所述的一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，其特征在于：直线电位器(3)与外部电路连接，调节直线电位器(3)的滑移可以改变其两端电压，通过数据采集卡采集两端电压信息，并建立电压与脉冲多少之间的关系，通过电压的大小控制步进电机(10)转速的快慢。4.根据权利要求1所述的一种具有力感知功能的眼科手术环切装置，其特征在于：手柄(1)内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，韩少峰，邬如靖，贺昌岩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11