[实用新型]医疗仿真手术刀培训装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及外科手术培训虚拟手术设备技术领域，具体涉及一种医疗仿真手术刀培训装置。

背景技术：

虚拟外科手术是虚拟现实技术在医学领域中的重要应用，借助于虚拟外科手术系统，医务人员可以沉浸于计算机生成的虚拟手术环境内，通过仿真手术器械体验和学习如何进行各种手术，并培养应付各种突发情况的能力。医生可以根据自己的需要重复进行各种必要的操作训练，并可以得到根据专家经验建立的专家手术系统的指导，这大大节约了培训医务人员的费用和培训时间，从而达到迅速提高学习者的手术技能的目的。虚拟手术器械是虚拟手术系统的人机接触交互接口，是其重要组成部分。虚拟手术的力反馈，可以使医生通过操作虚拟手术器械运动，与虚拟环境和虚拟模型进行交互，获得与虚拟对象交互产生的力觉，如同操作真实物体一样，这无疑可以使训练更真实、准确、可靠，大大节约医务人员的培训成本和时间，从而达到迅速提高学习者的手术技能的目的。在众多的一维手术器械当中，手术刀无疑是应用最为广泛的一种，几乎是在外科手术操作过程中，在组织或器官上制造切口的唯一工具，而如何正确的使用手术刀也成为外科实习医生必备的训练课程。

目前有许多的医疗仿真手术的器械，但现有的器械采用的是通用的力反馈设备，结构复杂，设备昂贵，通用的操作杆与真实手术器械形状差异较大，导致训练人员手感差，训练效果不能满足要求，采取的是非模块化设计，适用范围有限。

发明内容：

本实用新型的目的是制作一种医疗仿真手术刀培训装置，采用模块化设计，相同的自由度器械可以相互替换，改变器械的执行装置，可以实现不同的手术培训，以手术刀为模型设计，结构简单，拆装方便，采用模拟的手术刀，拥有更强的沉浸感和真实感，操作者对手术器械的手感更加真实。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种医疗仿真手术刀培训装置，其组成包括：模拟手术刀，所述的模拟手术刀固定在传动轴上，所述的传动轴固定在支板架上，被动摩擦轮通过套筒固定在所述的传动轴上，所述的被动摩擦轮和主动摩擦轮啮合，所述的主动摩擦轮固定在电机的轴上，所述的电机固定在支板架上，所述的支板架与底座连接, 所述的电机的后转轴上安装测量电机转轴转角传感器，在手术刀上手指的施力位置上安装压力传感器。

有益效果：

1. 采用摩擦轮传动，传动平稳效率高，稳定性好。

2.按器械自由度进行划分，将执行装置进行替换可以完成不同的医疗培训，实用性强。

3.采用模拟的手术刀，能增强操作者的沉浸性，增强本机构的实际应用效果，手感良好，训练效果高。

4. 原理简单，结构简单，便于拆装搬运，经济性好。

附图说明：

附图1是本产品的结构示意图。

附图2是附图1的俯视图。

附图3是附图1的左视图。

具体实施方式：

实施例1：

一种医疗仿真手术刀培训装置，其组成包括：模拟手术刀1，所述的模拟手术刀通过沉头螺钉2固定在传动轴3上，所述的传动轴上安装有弹性挡圈4和滚动轴承5，所述的滚动轴承过盈配合固定在支板架12上，被动摩擦轮7通过套筒6过盈配合固定在传动轴上，所述的被动摩擦轮和主动摩擦轮8啮合，所述的主动摩擦轮过盈配合固定在电机轴13上，电机11通过紧固螺栓10固定在支板架9上，所述的支板架通过螺栓14与底座15连接， 所述的电机的后转轴上安装测量电机转轴转角传感器，在手术刀上手指的施力位置上安装压力传感器。

实施例2：

根据实施例1所述的医疗仿真手术刀培训装置，医疗仿真手术刀培训装置中，手术刀在手术时具有俯仰方向的运动，模拟的手术刀以真实手术刀为原型进行改造。伺服电机转轴转动时，带动电机轴上的主动摩擦轮，主动摩擦轮的转动带动被动摩擦轮的转动，被动摩擦轮和传动轴固连在一起，被动摩擦轮的转动带动传动轴一起转动，传动轴通过滚动轴承和支板架连接在一起，传动轴相对于支板架作转动，手术刀操作杆利用沉头螺钉和传动轴固定，传动轴的运动带动手术刀一起运动，通过上述连接带动手术刀做俯仰运动，操作者的手指就可以感受到从手术刀上传来的切割力，实现手术刀的培训。电机的后转轴上安装了传感器，测量电机转轴转角，为计算仿真手术器械位姿提供参数，在手术刀上手指的施力位置上安装了压力传感器，用以检测手术刀反馈力，将获取的力信息传递回去与通过人体仿真的生物力学材料特性获得的反馈力进行比较，完成对反馈力进行闭环控制。