МЕХАНИЧЕСКИЙ МИКРОМАНИПУЛЯТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК A61B34/00 

Группа изобретений относится к области точного медицинского приборостроения, а именно к конструкции микроманипулятора для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени.

Известен микроманипулятор, содержащий подвижную каретку, пьезоэлектрический привод в виде вала с ротором, связанный через толкатели с кольцевыми пьезоэлементами, один из которых установлен на валу, а второй на корпусе, и систему управления, RU №2041480 C1, G02B 21/32, 09.08.1995.

Известен ротационный привод микроманипулятора, содержащий основание, выполненное за одно целое с ведущим звеном микроманипулятора, ротационную головку, выполненную за одно целое с ведомым звеном микроманипулятора и пьезоэлектрические преобразователи, при этом основание и ротационная головка выполнены в виде цилиндрического шарнира, RU №2266811 C1, B25J 7/00, 27.12.2005.

Известен механизм тонкой регулировки, предназначенный для использования в микроманипуляторах и содержащий корпус, в котором смонтированы деталь цилиндрической формы с ручкой настройки, свободно установленное на эту деталь червячное колесо и блок соединения червячного колеса с деталью цилиндрической формы, RU №2224152 С2, F25H 32, 20.02.2004.

Известные микроманипуляторы не имеют технических решений, совпадающих с техническими решениями предлагаемой группы изобретений.

Известно устройство для хирургической навигации, содержащее узел для крепления и перемещения инструментария (суппорт), механизм передачи движения, установочное устройство, RU №35969 U1, А61В 19/00, 20.02.2004.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей группы изобретений.

В ближайшем аналоге узел пространственной ориентации состоит из стойки и нескольких штанг с подвижными звеньями между ними, при этом последняя штанга соединена с микроманипулятором и подвижное звено между ней и микроманипулятором выполнено в виде шарового шарнира, что обеспечивает вращение микроманипулятора вокруг оси штанги, а также установку его под различными углами к ней.

Выполнение иной конструкции в ближайшем аналоге не предусмотрено.

В основу настоящей группы изобретений положено решение задачи, позволяющей увеличить манипуляционные возможности, повысить точность позиционирования и эксплуатационные качества микроманипулятора и расширить возможности использования.

Технический результат изобретений заключается в возможностях использования различных вариантов крепления инструментария, за счет конструктивных решений суппорта (Варианты 1, 2, 3), в обеспечении компактности микроманипулятора, за счет выполнения механизма перемещения в виде единого блока, в проведении точного позиционирования, в том числе и в труднодоступных областях использования, при наличии механизма поворота вокруг горизонтальной оси и механизма поворота вокруг вертикальной оси в едином блоке и их взаимодействии, в осуществлении устранения люфтов при установке фиксаторов на механизме поворота вокруг горизонтальной оси и механизме поворота вокруг вертикальной оси.

Согласно группе изобретений (Варианты 1, 2, 3) эта задача решается за счет того, что механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени содержит узел для крепления и перемещения инструментария, выполненный в виде суппорта, механизм передачи движения, установочное устройство.

Суппорт содержит каретку с ползуном, каретка сопряжена с механизмом передачи движения.

Механизмом передачи движения выполнен в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси, сопряженный с суппортом, и механизм поворота вокруг вертикальной оси, сопряженный с механизмом поворота вокруг горизонтальной оси и размещенный в корпусе. Между механизмом поворота вокруг горизонтальной оси и механизмом поворота вокруг вертикальной оси установлена соединительная пластина. Соединительная пластина закреплена на механизме поворота вокруг горизонтальной оси.

На корпусе механизма поворота вокруг вертикальной оси закреплено установочное устройство микроманипулятора, имеющее возможность взаимодействия с держателем микроманипулятора.

Механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси дополнительно содержат фиксаторы.

При этом суппорт, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси имеют каждый, соответственно, рукоятку, винт, подшипники.

Причем механизм поворота вокруг вертикальной оси выполнен с поводком со вставкой, а соединительная пластина имеет возможности взаимодействия с поводком.

Вариант 1

На ползуне каретки суппорта непосредственно закреплен инструментарий.

Вариант 2

На ползуне каретки суппорта закреплен обратный односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария.

Вариант 3

На ползуне каретки суппорта закреплен односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей группе изобретений, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков группы изобретений (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Закрепление инструментария непосредственно на ползуне суппорта (Вариант 1), закрепление инструментария на обратном одностороннем рельсе (Вариант 2), закрепление инструментария на одностороннем рельсе (Вариант 3) расширяет возможности использования микроманипулятора, увеличивает его манипуляционные возможности и повышают эксплуатационные качества.

Выполнение механизма перемещения в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси обеспечивает компактность конструкции, повышает эксплуатационные качества микроманипулятора и увеличивает его манипуляционные возможности.

Конструктивное выполнение механизма поворота вокруг горизонтальной оси и механизма поворота вокруг вертикальной оси обеспечивает точность позиционирования и повышает эксплуатационные качества микроманипулятора.

Наличие фиксаторов на механизме поворота вокруг горизонтальной оси и механизме поворота вокруг вертикальной оси позволяет устранить люфты механизмов.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков группы изобретений на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «изобретательский уровень».

Сущность группы изобретений поясняется чертежами:

на фиг. 1 - Механический микроманипулятор, изометрия (Вариант 1);

на фиг. 2 - Механический микроманипулятор, суппорт, разрез (Вариант 1);

на фиг. 3 - Механический микроманипулятор, изометрия (Вариант 2);

на фиг. 4 - Механический микроманипулятор, суппорт, разрез (Вариант 2);

на фиг. 5 - Механический микроманипулятор, изометрия (Вариант 3);

на фиг. 6 - Механический микроманипулятор, суппорт, разрез (Вариант 3);

на фиг. 7 - Механический микроманипулятор, механизм передачи движения в виде блока, изометрия, вид спереди (Варианты 1, 2, 3);

на фиг. 8 - Механический микроманипулятор, механизм передачи движения в виде блока, изометрия, вид сзади (Варианты 1, 2, 3);

на фиг. 9 - Механический микроманипулятор, сборочный, разрез (Вариант 3).

На чертежах представлено:

Варианты 1, 2, 3.

Суппорт - 1.

Механизм передачи движения в виде блока - 2.

Установочное устройство микроманипулятора - 3.

Каретка (суппорта 1) - 4,

ползун (на каретке 4) - 5,

рукоятка (суппорта 1) - 6.

Механизм поворота вокруг горизонтальной оси (блока 2) - 7.

Механизм поворота вокруг вертикальной оси (блока 2) - 8,

корпус (механизма 8) - 9,

поводок (механизма 8) - 10,

вставка (поводка 10) - 11.

Рукоятка (механизма 7) - 12.

Рукоятка (механизма 8) - 13.

Соединительная пластина (между механизмами 7 и 8) - 14.

Фиксатор (механизма 7) - 15.

Фиксатор (механизма 8) - 16.

Вариант 2

Рельс обратный односторонний (на суппорте 1) - 17.

Вариант 3

Рельс односторонний (на суппорте 1) - 18.

Механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени содержит суппорт 1, механизм передачи движения 2, установочное устройство 3.

Суппорт 1 содержит каретку 4 с ползуном 5. Каретка 4 сопряжена с механизмом передачи движения 2.

Механизмом передачи движения 2 выполнен в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси 7, сопряженный с суппортом 1, и механизм поворота вокруг вертикальной оси 8, сопряженный с механизмом поворота вокруг горизонтальной оси 7 и размещенный в корпусе 9. Между механизмом поворота вокруг горизонтальной оси 7 и механизмом поворота вокруг вертикальной оси 8 установлена соединительная пластина 14. Соединительная пластина 14 закреплена на механизме поворота вокруг горизонтальной оси 7.

На корпусе 9 механизма поворота вокруг вертикальной оси 8 закреплено установочное устройство 3 микроманипулятора, имеющее возможность взаимодействия с держателем (не показан) микроманипулятора.

Механизм поворота вокруг горизонтальной оси 7 и механизм поворота вокруг вертикальной оси 8 дополнительно содержат фиксаторы 15 и 16, соответственно.

При этом суппорт 1, механизм поворота вокруг горизонтальной оси 7 и механизм поворота вокруг вертикальной оси 8 имеют каждый, соответственно, рукоятку 6, 12, 13, винт (не показан), подшипники (не показаны).

Причем механизм поворота вокруг вертикальной оси 8 выполнен с поводком 10 со вставкой 11, а соединительная пластина 14 имеет возможности взаимодействия с поводком 10.

Вариант 1

На ползуне 5 каретки 4 суппорта 1 непосредственно закреплен инструментарий.

Вариант 2

На ползуне 5 каретки 4 суппорта 1 закреплен обратный односторонний рельс 17 для крепления и перемещения инструментария.

Вариант 3

На ползуне 5 каретки 4 суппорта 1 закреплен односторонний рельс 18 для крепления и перемещения инструментария.

При изготовлении механического микроманипулятора особое внимание надо уделять сборке.

Винт суппорта 1 должен свободно без осевого люфта вращаться в подшипниках, обеспечивая перемещение ползуна 5 каретки 4 вдоль оси винта.

Винт механизма поворота вокруг вертикальной оси 8 должен свободно без люфта вращаться в подшипниках, обеспечивая перемещение вставки 11 поводка 10 вдоль оси винта.

Суппорт 1, механизмы поворота 7 и 8 должны в сборе свободно без люфта вращаться на штифтах.

Микроманипулятор с помощью установочного устройства 3 ориентируют в зоне хирургической мишени.

С помощью рукоятки 6 осуществляют наводку суппорта 1 в рабочее положение.

На одностороннем рельсе 18 (Вариант 1) или на обратном одностороннем рельсе 17 (Вариант 2), или непосредственно на ползуне 5 каретки 4 (Вариант 1) размещают необходимый инструментарий, перемещение которого для точного его позиционирования осуществляет механизм поворота вокруг горизонтальной оси 7 и/или механизм поворота вокруг вертикальной оси 8.

С помощью фиксаторов 15 и 16 осуществляют устранение люфтов механизмов поворота вокруг горизонтальной оси 7 и поворота вокруг вертикальной оси 8.

Перемещение инструментария на требуемую глубину и необходимое его положение увеличивает манипуляционные возможности.

Предложенный «Механический микроманипулятор Варианты» изготовлен по известным технологиям точного приборостроения и использован при проведении нейрохирургических операций в больницах г. Санкт-Петербурга, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие группы изобретений критерию «промышленная применимость».

Предложенная группа изобретений позволяет:

- увеличить манипуляционные возможности;

- повысить точность позиционирования;

- повысить эксплуатационные качества;

- расширить возможности использования.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к конструкции микроманипулятора для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени. Механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени содержит узел для крепления и перемещения инструментария, выполненный в виде суппорта, механизм передачи движения, установочное устройство. Суппорт содержит каретку с ползуном, на котором непосредственно закреплен инструментарий. Каретка сопряжена с механизмом передачи движения, выполненным в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси, сопряженный с суппортом. Механизм поворота вокруг вертикальной оси сопряжен с механизмом поворота вокруг горизонтальной оси и размещен в корпусе, и между ними установлена соединительная пластина, закрепленная на механизме поворота вокруг горизонтальной оси, а на корпусе механизма поворота вокруг вертикальной оси закреплено установочное устройство микроманипулятора, имеющее возможность взаимодействия с держателем микроманипулятора. Механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси дополнительно содержат фиксаторы. Суппорт, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси имеют каждый соответственно рукоятку, винт, подшипники. Механизм поворота вокруг вертикальной оси выполнен с поводком со вставкой, а соединительная пластина имеет возможности взаимодействия с поводком. Во втором варианте выполнения механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени, содержит вышеуказанный узел для крепления и перемещения инструментария, выполненный в виде суппорта, вышеупомянутый механизм передачи движения, вышеотмеченное установочное устройство. Суппорт содержит каретку с ползуном, на котором закреплен обратный односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария. В третьем варианте выполнения механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени содержит вышеуказанные узел для крепления и перемещения инструментария, выполненный в виде суппорта, механизм передачи движения и установочное устройство. Суппорт содержит каретку с ползуном, на котором закреплен односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария. Использование изобретений позволяет обеспечить возможность использования различных вариантов крепления инструментария за счет конструктивных решений суппорта, в обеспечении компактности микроманипулятора за счет выполнения механизма перемещения в виде единого блока, в проведении точного позиционирования, в том числе и в труднодоступных областях использования, при наличии механизма поворота вокруг горизонтальной оси и механизма поворота вокруг вертикальной оси в едином блоке и их взаимодействии, в осуществлении устранения люфтов при установке фиксаторов на механизме поворота вокруг горизонтальной оси и механизме поворота вокруг вертикальной оси. 3 н.п. ф-лы, 9 ил.

1. Механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени, содержащий узел для крепления и перемещения инструментария, выполненный в виде суппорта, механизм передачи движения, установочное устройство, отличающийся тем, что суппорт содержит каретку с ползуном, на котором непосредственно закреплен инструментарий, каретка сопряжена с механизмом передачи движения, выполненным в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси, сопряженный с суппортом, и механизм поворота вокруг вертикальной оси, сопряженный с механизмом поворота вокруг горизонтальной оси и размещенный в корпусе, и между ними установлена соединительная пластина, закрепленная на механизме поворота вокруг горизонтальной оси, а на корпусе механизма поворота вокруг вертикальной оси закреплено установочное устройство микроманипулятора, имеющее возможность взаимодействия с держателем микроманипулятора, кроме того, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси дополнительно содержат фиксаторы, при этом суппорт, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси имеют каждый, соответственно, рукоятку, винт, подшипники, причем механизм поворота вокруг вертикальной оси выполнен с поводком со вставкой, а соединительная пластина имеет возможности взаимодействия с поводком.

2. Механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени, содержащий узел для крепления и перемещения инструментария, выполненный в виде суппорта, механизм передачи движения, установочное устройство, отличающийся тем, что суппорт содержит каретку с ползуном, на котором закреплен обратный односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария, каретка сопряжена с механизмом передачи движения, выполненным в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси, сопряженный с суппортом, и механизм поворота вокруг вертикальной оси, сопряженный с механизмом поворота вокруг горизонтальной оси и размещенный в корпусе, и между ними установлена соединительная пластина, закрепленная на механизме поворота вокруг горизонтальной оси, а на корпусе механизма поворота вокруг вертикальной оси закреплено установочное устройство микроманипулятора, имеющее возможность взаимодействия с держателем микроманипулятора, кроме того, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси дополнительно содержат фиксаторы, при этом суппорт, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси имеют каждый, соответственно, рукоятку, винт, подшипники, причем механизм поворота вокруг вертикальной оси выполнен с поводком со вставкой, а соединительная пластина имеет возможности взаимодействия с поводком.

3. Механический микроманипулятор для высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной ориентации его и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени, содержащий узел для крепления и перемещения инструментария, выполненный в виде суппорта, механизм передачи движения, установочное устройство, отличающийся тем, что суппорт содержит каретку с ползуном, на котором закреплен односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария, каретка сопряжена с механизмом передачи движения, выполненным в виде единого блока, включающего механизм поворота вокруг горизонтальной оси, сопряженный с суппортом, и механизм поворота вокруг вертикальной оси, сопряженный с механизмом поворота вокруг горизонтальной оси и размещенный в корпусе, и между ними установлена соединительная пластина, закрепленная на механизме поворота вокруг горизонтальной оси, а на корпусе механизма поворота вокруг вертикальной оси закреплено установочное устройство микроманипулятора, имеющее возможность взаимодействия с держателем микроманипулятора, кроме того, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси дополнительно содержат фиксаторы, при этом суппорт, механизм поворота вокруг горизонтальной оси и механизм поворота вокруг вертикальной оси имеют каждый, соответственно, рукоятку, винт, подшипники, причем механизм поворота вокруг вертикальной оси выполнен с поводком со вставкой, а соединительная пластина имеет возможности взаимодействия с поводком.