[發明專利]6自由度重力平衡式手術顯微鏡機架

有效

• 申請號: 200910212611.1
• 申請日: 2009-11-12
• 公開（公告）號: CN101702050A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 張冰蔚
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;F16M11/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種機架，尤其是一種具有6自由度內置重力平衡式手術顯微鏡機架。

背景技術

手術顯微鏡機架是除顯微鏡之外手術顯微鏡所有部件的總成。其作用是支撐顯微鏡，為顯微手術過程中提供足夠的作業空間，最多具有6個自由度，提供顯微鏡在手術區域內任何位置和姿態都能保持平衡及可靠鎖定。手術顯微鏡機架一般分為天花板固定的懸掛結構和采用腳座滾輪式的移動結構，兩種結構都具有懸臂結構，懸臂的作用主要是支撐顯微鏡并提供手術過程顯微鏡的上下移動調整功能，懸臂也稱平衡臂，平衡臂的平衡方式有三種，機械彈簧平衡、氣動彈簧平衡和重力平衡。目前國內的手術顯微鏡主要采用機械彈簧平衡方式，少量采用氣動彈簧平衡方式，尚無重力平衡式手術顯微鏡機架。手術顯微鏡通用機架專利(ZL03220773.5)為機械彈簧平衡方式，機械彈簧平衡方式結構簡單，但在平衡區間存在平衡力的非線性變化，需要對轉動關節施加較大的阻尼力來保證在任意位置的平衡，這增加了移動顯微鏡的阻力。氣動彈簧存在與機械彈簧同樣的問題，且平衡力較小，一般用于較小型的手術顯微鏡機架。

國外已有涉及重力平衡手術顯微鏡機架的專利，如歐洲專利“Surgical?Microscope?Unit”(EP0700665B?1)和美國專利“Counterbalanced?Supporting?Frame?for?a?Surgical?Microscope”(US5173802)公開的用于手術顯微鏡的重力平衡機架屬于杠桿式重力平衡機架，杠桿式重力平衡機架理論上具有穩定的力矩平衡能力，但機構比較復雜，整個機架重量較重，平衡重塊外置，轉動慣量較大，且平衡臂和承載臂之間不能相對轉動，在水平面內轉動手術顯微鏡機平衡臂時，需轉動除底座外的整個重量，降低了手術顯微鏡操作靈活性。

本發明提出了一種平衡塊內置于立柱內的重力平衡機架結構，通過纜繩傳遞所需的平衡重力并利用滑輪改變傳力方向，具有平衡非線性誤差小，穩定性好，移動靈活的特點，主要用于中高擋手術顯微鏡。

發明內容

本發明公開的具有6自由度內置重力平衡式手術顯微鏡機架，突破了杠桿式重力平衡機架的結構局限，設計了一種平衡塊內置，依靠纜繩傳遞平衡力，通過動滑輪和杠桿附加平衡力矩的組合方式實現手術顯微鏡和懸臂的平衡，并對機架全部6自由度回轉關節采用失電式電磁鎖實施關節鎖緊和松開控制。

為達到上述技術目的，本發明公開的6自由度重力平衡手術顯微鏡包括腳座10、立柱20、承載臂30、后支座40、平衡臂70、前支座77、小機架80；所述立柱20內，設有用于平衡懸掛在平衡臂70前支座77的小機架80和顯微鏡100重量的配重裝置21，通過與配重塊210連接的纜繩33穿過位于承載臂30內的第一定滑輪32、第二定滑輪36，并經后支座40內的導向滑輪49、通過安裝在上拉桿71延伸段71a的第一動滑輪48、第三定滑輪46，經銷接在下拉桿72的第三動滑輪73固定于上拉桿71延伸段71a調節盤47上的纜繩末端47a；所述立柱20、承載臂30、后支座40、小機架80的回轉處各自設有失電式電磁鎖23、37、42、803、802、815分別對6個回轉自由度I、II、III、IV、V、VI的關節實施鎖緊；所述承載臂30內設置了張力裝置34，包括張緊輪341、導座342、彈簧343、頂桿344和報警開關345；所述纜繩33由2根工作纜33a和1根安全纜33b組成；所述的第一定滑輪32、第二定滑輪36、導向滑輪49、第一動滑輪48、第三定滑輪46、第二動滑輪73上均開有3個環形繩槽，安全纜33b位于中間繩槽32a″，2根工作纜分別位于兩端部繩槽32a′，承受配重塊210的拉力。

本發明所述的小機架80由上桿801、下桿808、連接座804、彎臂809通過第一銷軸805、第二銷軸806、第三銷軸810和第四銷軸811組成平行四邊形機構，并可圍繞第一銷軸805和第四銷軸811轉動，通過第二銷軸806和第三銷軸810帶動彎臂809上下平移；由下桿808、彎臂809、彎桿816和彎板820通過第五銷軸807、第三銷軸810、第六銷軸818和第七銷軸819構成另一平行四邊形結構，兩個四邊形連桿構成聯動機構，提供顯微鏡100上下移動和旋轉的復合運動。

本發明所述后支座40內裝有平衡臂70轉動關節III的電磁鎖42，與電磁鎖42同軸的小帶輪41、經同步帶43與下拉桿72固于一體的大帶輪44嚙合。