[發明專利]可穿戴式骨折復位與康復一體化機器人

有效

• 申請號: 202010421526.2
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111685880B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 孫濤;賀志遠;王攀峰;連賓賓;宋軼民
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B17/56;A61B17/88;A61H1/02;B25J9/16;B25J11/00;B25J13/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明公開了可穿戴式骨折復位與康復一體化機器人，包括近端環、遠端環、六條主動支鏈、電機驅動裝置以及手動驅動裝置，六條主動支鏈分為兩組，每條主動支鏈由平臺連接套、滑動軸承、軸承鎖緊螺母、近端虎克鉸鏈、中間移動副、套筒、力傳感器以及遠端虎克鉸鏈構成；主動支鏈的一端通過連接套固定件與近端環連接，另一端通過螺母與遠端環連接，每條主動支鏈均通過D型軸套與驅動裝置連接；本發明一體化機器人具有電動?手動雙模式驅動且支鏈在術中和術后可快速替換，同時本體結構具有輕質高剛度的特性，布局緊湊、結構輕便、可穿戴性強，可實現骨折復位與康復一體化，可為實現精準微創安全可控的骨折治療提供硬件基礎。

技術領域

本發明涉及醫療器械，尤其涉及一種可穿戴式骨折復位與康復一體化機器人。

背景技術

傳統骨折手術受制于醫師經驗和術中設備，存在手術風險高，創傷大、復雜術式難普及等不足，易發生復位不精準、二次感染等風險。

可穿戴式骨科醫療機器人利用螺紋半針或克氏針穩定地將斷骨與機器人遠、近端環相固定，通過調節機器人遠、近端環的空間相對位姿去調整骨折斷端，實現精準、微創的骨折治療。然而，目前大部分可穿戴式骨科醫療機器人主要存在以下不足：1)驅動模式單一。如專利CN101847182A所述六自由度并聯機器人可實現長骨骨折復位，但其驅動模式單一且不可拆除，一定程度上增加了患者負擔，給日常生活帶來不便。2)支鏈不可替換。如專利CN106361441A所述的從手復位機器人可實現股骨干骨折復位操作，然而其機器人支鏈結構不可拆換，無法滿足特殊骨折類型需替換支鏈的使用需求。3)整體結構笨重不緊湊，可穿戴性差。如專利CN101474090A所述的穿戴式輔助接骨并聯機器人可同時進行骨折整形復位與固定，但驅動與傳動結構笨重，整體布置形式不緊湊，不適宜患者在日常活動過程中長期使用，可穿戴性較差。4)僅針對骨折復位，尚未涉及骨折康復環節。如專利CN103462674A所述的長骨復位機器人可實現長骨骨折復位，但缺乏對機器人受力信息的實時監測，難以判斷骨愈合程度，進而合理指導康復訓練。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供具有電動-手動雙模式且支鏈可替換，輕質高剛度、可穿戴性強和骨折復位與康復一體化的骨科醫療機器人，以期實現精準微創安全可控的骨折治療。

本發明的可穿戴式骨折復位與康復一體化機器人，包括近端環和設置在近端環下方的遠端環，所述的近端環和遠端環通過六條主動支鏈連接，所述近端環和遠端環均包括環形體且均為中心對稱結構，在所述的近端環和遠端環的環形體上每隔120°的外緣向外突出形成凸緣，在每一個凸緣處均沿豎直方向開有兩個用于連接主動支鏈的外圈安裝孔，在所述的近端環和遠端環上分別沿圓周方向均勻間隔開有多個軸線沿豎直方向設置的內圈圓孔；

所述六條主動支鏈結構完全相同，并且六條主動支鏈根據與近端環對稱中心線夾角的不同分為兩組，兩組主動支鏈與近端環對稱中心線的夾角大小相等方向相反，每組所述主動支鏈均以近端環對稱中心線為中心軸在空間上均勻分布；

一端與近端環上的任意一組外圈安裝孔的兩個外圈安裝孔相連的兩個主動支鏈的另一端與遠端環上的兩組外圈安裝孔中的兩個彼此相鄰的外圈安裝孔相連；

每條所述主動支鏈均包括平臺連接套，所述的平臺連接套包括上下一體同軸線設置的下環形柱體和上環形柱體，在所述的下環形柱體和上環形柱體變徑處沿水平方向設置有一個支撐臂，在所述的支撐臂上設置有軸線沿豎直方向設置的定向軸，所述的平臺連接套的上環形柱體插入近端環的一個外圈安裝孔內，所述的上環形柱體通過設置在上環形柱體外壁上的外螺紋與連接套固定件上的中心螺紋通孔螺紋連接，所述的連接套固定件壓緊設置在近端環頂壁上，所述定向軸插入近端環內圈圓孔內，限制所述平臺連接套軸向轉動；