Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария

Авторы патента:

Гоголев Лев Николаевич (RU)

B25J7/00 - Микроманипуляторы

A61B34/00 - Диагностика; хирургия; опознание личности (исследование биологического материала G01N, например G01N 33/48; получение записи с использованием волн иных, чем оптические, вообще G03B 42/00)

Владельцы патента RU 2723759:

Гоголев Лев Николаевич (RU)

Изобретение относится к медицине, а именно к микроманипуляторам для позиционирования инструментария. Конструкция микроманипулятора включает суппорт (1) с рукояткой, кареткой и рельсом и блок передачи движения (5). Блок передачи движения содержит рычаг передачи движения (6) с рукояткой и рычаг установочный (10) с рукояткой. Рукоятка рычага передачи движения закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом передачи движения на суппорте. Рукоятка рычага установочного закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом установочным на рычаге передачи движения. Рукоятка рычага передачи движения имеет возможность регулирования угла между рычагом передачи движения и суппортом. Рукоятка рычага установочного имеет возможность регулирования угла между рычагом установочным и рычагом передачи движения. В суппорте установлена безлюфтовая резьбовая пара. Достигается упрощение конструкции микроманипулятора, уменьшение его габаритов и улучшение эксплуатационных качеств. 5 ил.

Изобретение относится к области точного приборостроения, а именно к конструкции микроманипулятора высокоточного позиционирования инструментария для точной пространственной его ориентации, применяемого в медицине, атомной энергетике, космической отрасли, военной промышленности, робототехнике, системах связи, авиации, автомобилестроении и других областях науки и техники, и, в частности, может быть использовано для микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени.

Известно устройство для хирургической навигации, обеспечивающее визуализацию в режиме реального времени хирургической мишени, точную пространственную ориентацию хирургических инструментов, подведение их к выбранной мишени, смену хирургических инструментов и микрохирургической манипуляции в области хирургической мишени, RU №35969 U1, А61В 19/00, 20.02.2004.

Известен микроманипулятор, обеспечивающий перемещения и используемый в медико-биологической технике, химической, электронной и других отраслях промышленности, RU №2041480 C1, G02B 21/32, 09.08.1995.

Известен механизм тонкой регулировки, предназначенный для использования в микроманипуляторах и обеспечивающий точные перемещения во всем диапазоне грубого перемещения, RU №2224152 С2, F16H 3/20, 20.02.2004.

Известен привод микроманипулятора, предназначенный для перемещения микроинструмента с высокоточным позиционированием в различных устройствах: в медико-биологических приборах, в электромеханических системах, RU №118244 U1, B25J 7/00, 20.07.2012; RU №96055 U1, B25J 7/00, 20.07.2010; RU №2266811 C1, B25J 7/00, 27.12.2005; RU №2175601 С12, B25J 7/00, 10.11.2001; RU №2149752 C1, B25J 7/00, 27.05.2000.

Известные микроманипуляторы, а также устройства передачи и регулирования движения для них, не имеют технических решений, совпадающих с техническими признаками предлагаемого изобретения.

Известен механический микроманипулятор для позиционирования инструментария, обеспечивающего точную пространственную его ориентацию и манипуляцию в области использования, включающий суппорт с кареткой и рельсом, с рукояткой и блок передачи движения, RU №2688487 C1, А61В 34/00, 21.05.2019.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.

В ближайшем аналоге суппорт содержит каретку с ползуном, на котором закреплен обратный односторонний рельс для крепления и перемещения инструментария, устройство передачи движения выполнено 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 между ними установлена соединительная пластина, закрепленная на механизме поворота вокруг горизонтальной оси, а на корпусе механизма поворота вокруг вертикальной оси закреплено установочное устройство микроманипулятора.

Механизмы поворота вокруг горизонтальной оси и поворота вокруг вертикальной оси единого блока передачи движения содержат червячные передачи.

Конструкция микроманипулятора ближайшего аналога и его блок передачи движения имеют сложную конструкцию и не отвечают требованиям рационального габаритного выполнения.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей упростить конструкцию микроманипулятора, снизить его габариты, улучшить эксплуатационные качества.

Технический результат изобретений заключается в упрощении блока передачи движения и в снижении габаритных размеров, в выполнении блока передачи движения в виде рычагов: передачи движения и установочного, в снабжении рычагов крепежными элементами для соответствующего крепления рычагов между собой и с суппортом, в возможности регулирования угла между рычагами и суппортом.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, обеспечивающего точную пространственную его ориентацию и манипуляцию в области использования, включает суппорт с кареткой и рельсом, с рукояткой и блок передачи движения.

Блок передачи движения содержит рычаг передачи движения с рукояткой и рычаг установочный с рукояткой.

При этом рукоятка рычага передачи движения закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом передачи движения на суппорте.

Рукоятка рычага установочного закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом установочным на рычаге передачи движения.

Причем рукоятка рычага передачи движения имеет возможность регулирования угла между рычагом передачи движения и суппортом.

А рукоятка рычага установочного имеет возможность регулирования угла между рычагом установочным и рычагом передачи движения.

Кроме того, в суппорте установлена безлюфтовая резьбовая пара.

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

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

Выполнение блока передачи движения в виде рычага передачи движения и рычага установочного с крепежными элементами в виде винта и гайки шарнира и с возможностями регулирования угла между рычагами и суппортом позволяет упростить конструкцию микроманипулятора, снизить его габариты, улучшить эксплуатационные качества и повысить надежность при использовании.

Наличие в суппорте безлюфтовой резьбовой пары обеспечивает отсутствие подвижек (паразитных люфтов) при движении рельса в суппорте.

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

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг. 1 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, спереди;

на фиг. 2 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, спереди;

на фиг. 3 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, слева;

на фиг. 4 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, справа;

на фиг. 5 - Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, изометрия, сверху.

На чертежах представлено:

Суппорт - 1,

каретка с рельсом (суппорта 1) - 2,

безлюфтовая резьбовая пара (на каретке 2) - 3,

рукоятка (суппорта 1) - 4.

Блок передачи движения - 5.

Рычаг передачи движения (блока 5) - 6,

винт передачи движения (рычага 6) - 7,

гайка-шарнир (рычага 6) - 8,

рукоятка (рычага 6) - 9.

Рычаг установочный (блока 5) - 10,

винт установочный (рычага 10) - 11,

гайка-шарнир (рычага 10) - 12,

рукоятка (рычага 10) - 13.

Блок передачи движения 5 содержит рычаг передачи движения 6 с рукояткой 9 и рычаг установочный 10 с рукояткой 13.

При этом рукоятка 9 рычага передачи движения 6 закреплена гайкой-шарниром 8 на нем и винтом передачи движения 7 на суппорте 1.

Рукоятка 13 рычага установочного 10 закреплена гайкой-шарниром 12 на нем и винтом установочным 11 на рычаге передачи движения 6.

Причем рукоятка 9 рычага передачи движения 6 имеет возможность регулирования угла между рычагом передачи движения 6 и суппортом 1.

А рукоятка 13 рычага установочного 10 имеет возможность регулирования угла между рычагом установочным 10 и рычагом передачи движения 6.

Кроме того, в суппорте 1 установлена безлюфтовая резьбовая пара 3.

Использование микроманипулятора.

Микроманипулятор закрепляют к подвесу за рычаг установочный 10. Вращают рукоятку 13 и регулируют угол между рычагом установочным 10 и рычагом передачи движения 6.

Вращают рукоятку 9 и регулируют угол между рычагом передачи движения 6 и суппортом 1.

Вращают рукоятку с рельсом 4 суппорта 1 и регулируют длину ее подачи в нем.

Для осуществления точного наведения инструментария, его закрепляют своей ответной частью в рельс каретки 2 суппорта 1.

Предложенная «Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария» изготовлена по известным технологиям точного приборостроения и использована при проведении нейрохирургических операций, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «промышленная применимость».

Предложенное изобретение позволяет:

- упростить конструкцию микроманипулятора;

- снизить габариты микроманипулятора;

- улучшить эксплуатационные качества микроманипулятора.

Конструкция микроманипулятора для позиционирования инструментария, обеспечивающего точную пространственную его ориентацию и манипуляцию в области использования, включающая суппорт с кареткой и рельсом, с рукояткой и блок передачи движения, отличающаяся тем, что блок передачи движения содержит рычаг передачи движения с рукояткой и рычаг установочный с рукояткой, при этом рукоятка рычага передачи движения закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом передачи движения на суппорте, а рукоятка рычага установочного закреплена гайкой-шарниром на нем и винтом установочным на рычаге передачи движения, причем рукоятка рычага передачи движения имеет возможность регулирования угла между рычагом передачи движения и суппортом, а рукоятка рычага установочного имеет возможность регулирования угла между рычагом установочным и рычагом передачи движения, кроме того, в суппорте установлена безлюфтовая резьбовая пара.

Изобретение относится к устройству для манипулирования микро- и нанообъектами и способу изготовления микромеханического актюатора и может найти применение в области радиоэлектроники, машиностроения, биотехнологии, электронной микроскопии, медицины.

Шагающий инсектоморфный мобильный микроробот // 2699209

Изобретение относится к микроробототехнике, а именно к шагающим мобильным микророботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса, невесомости, микрогравитации и выполнения задач напланетных миссий.

Внутритрубный упругий микроробот с управляемой пьезоактюатором формой // 2690258

Изобретение относится к робототехнике, а именно к мобильным миниатюрным роботам, предназначенным для осуществления работ в трубчатых каналах различных типов. Внутритрубный упругий микроробот выполнен в виде гибкого многоопорного неразрезного стержня, опорами которого служат шарнирно закрепленные ползуны, расположенные симметрично по всей его длине и на концах, содержащего блок управления и питания и встроенный пьезоактюатор, выполненный с возможностью формирования изгибающих моментов, управляющих формой стержня в зависимости от изменения кривизны трубного канала.

Манипулятор для субмикронных перемещений // 2679260

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в туннельной и электронной микроскопии, прецизионной литографии, микрохирургии и биологических исследованиях.

Устройство для манипулирования микро- и нанообъектами с функцией хранения // 2678699

Изобретение относится к области механики, микросистемной техники и наномеханики, в частности к технике устройств на основе материалов с эффектом памяти формы (ЭПФ), и может найти применение в области радиоэлектроники, машиностроения, биотехнологии, электронной микроскопии, медицины.

Ступня ноги для шагающего космического микроробота // 2675327

Изобретение относится к робототехнике, а именно к шагающим мобильным роботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса и выполнения задач напланетных миссий.

Ступня ноги шагающего космического микроробота // 2667594

Ступня ноги шагающего космического микромеханизма // 2667593

Изобретение относится к робототехнике, а именно к шагающим мобильным роботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса, и выполнения задач напланетных миссий.

Нанопинцет для манипулирования частицами // 2633425

Изобретение относится к нанотехнологиям для материалов и покрытий, к изготовлению или обработке наноструктур, а также к нанобиотехнологии. Нанопинцет содержит два конусообразных электрода со сходящимися вершинами, подключенные к управляемому источнику электрического напряжения, сердечник из изолирующего оптически прозрачного материала, расположенный между конусообразными электродами, и лазер с регулируемыми параметрами излучения, вводимого через сердечник к вершинам конусообразных электродов для термодесорбции захваченной частицы из межэлектродного пространства в заданную область подложки.

Микросистемный захват // 2598416

Изобретение относится к микросистемной технике, в частности к микроробототехнике, и может быть использовано в исполнительных устройствах роботов при манипулировании микрообъектами сложных конфигураций и сыпучих материалов, например, в космической технике, для забора проб грунта планет, комет и других небесных тел.

Способ комбинированного лечения язвенной болезни двенадцатиперстной кишки в условиях коморбидной патологии // 2723212

Изобретение относится к медицине, а именно к гастроэнтерологии, и может быть использовано для комбинированного лечения язвенной болезни двенадцатиперстной кишки (ЯБ ДПК) в условиях коморбидной патологии.