CN103405271A - 一种多功能腹腔微创手术工具 - Google Patents

Abstract

一种多功能腹腔微创手术工具，其特征是，左刀片和右刀片的形状对称且交叉布置，连接轴依次将端盖、左刀片和右刀片连接于执行器上，第一钢丝环和第二钢丝分别环绕在左、右刀片的绕线槽中且能牵动它们绕连接轴旋转，左刀片和右刀片的前端设有用于手术穿线的固定孔，中部设有刀刃，左刀片与右刀片相对的前端内侧设有夹持齿，前端外侧为扩张面，左刀片的前端设有电灼电极，后端设有与电灼电极连接的电接口，右刀片的前端设有吸液孔，后端设有与吸液孔连通的吸液接口，CCD和若干LED设置于端盖上。本发明集夹、剪、扩、吸/吹、电灼、实时观察多种功能于一体，结构简单、成本低廉，能够满足手术精确性、灵活性、稳定性及安全性的要求。

Description

一种多功能腹腔微创手术工具

技术领域

本发明涉及一种外科医疗设备，具体涉及一种多功能腹腔微创手术工具，属于医疗器械技术领域。

背景技术

20世纪90年代以来，随着手术机器人技术的迅速发展，具有多功能的手术机器人用微器械是手术机器人中重要的关键核心器件之一。手术机器人微器械用于微创手术，在手术过程中，处于手术机器人末端的微器械进入人体，对人体组织进行切割、夹紧和缝合等操作。目前，国内达到较高要求的机器人有以天津大学为主研发的“妙手”系列机器人；国外较为成熟的手术机器人系统有达芬奇手术系统、ZEUS机器人手术系统和AESOP机器人系统，但是其系统技术复杂，在使用过程中发生机械故障的几率大于一般的内窥镜手术系统，而且价格昂贵，不能满足国内医疗器械市场的需求。国内的微创手术机器人系统尚未达到临床运用的水平，其重要原因是手术机器人的末端器械功能单一化，需要更换多个末端或者多个刀具来共同完成一个手术，不仅成本高、过程复杂，不利于微创手术的进行，而且手术中需要切开多个创口，容易造成患者失血过多的现象。

专利号为201110359616.4的中国专利公开了一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端，该手术器械结构为模块式布置，采用钢丝绳进行部件的传动，其采用上下两部分与连接片相连的形式来实现机构的转动。该结构的缺点是手术功能比较单一，无法满足比较复杂的手术，结构复杂、加工困难，采用两根钢丝来传动复杂构件的方式降低了其稳定性。

专利号为201110007611.5的中国专利公开了一种腹腔微创手术机器人用夹钳式手术机械，该手术器械是通过电机驱动四个驱动轮来操作机构的各个部件。该结构的缺点是系统的结构复杂、功能单一，在微小的手术创口下很难进行精密的手术，更换刀具和维修程序比较复杂，实际应用比较难以实现。

上述两种手术机器人用器械存在有共同的缺陷，首先功能单一，每一次只能实现一种功能，要进行另一手术操作就必须更换端部的工具或刀具，否则就要多件手术机器人共同操作，从而使患者身体遗留多处创口；其次它们都结构复杂，导致操作不稳定、成本昂贵。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多功能腹腔微创手术工具，其具有多样功能以减少手术过程中更换工具的麻烦，同时实现多种手术操作，并且结构简单、成本低廉，满足手术精确性、灵活性、稳定性及安全性的要求。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种多功能腹腔微创手术工具，连接于执行器上，其包括有端盖、左刀片、右刀片、连接轴、第一钢丝、第二钢丝、电灼电极、CCD和若干LED，其中，左刀片和右刀片的形状对称且交叉布置，该左刀片和右刀片的后端设置有穿轴孔和环绕该穿轴孔的绕线槽，端盖设有中心孔，连接轴依次通过端盖的中心孔以及左刀片和右刀片的穿轴孔将端盖、左刀片和右刀片连接于所述执行器上，第一钢丝环绕在左刀片的绕线槽中且能够牵动该左刀片绕连接轴旋转，第二钢丝环绕在右刀片的绕线槽中且能够牵动该右刀片绕连接轴旋转，左刀片和右刀片的前端各设置有用于手术穿线的固定孔，左刀片与右刀片相对的前端内侧均设有夹持齿，左刀片和右刀片前端的外侧为开有沟槽的扩张面，该左刀片和右刀片的中部设有能够实现相向剪切功能的刀刃，电灼电极设置于左刀片的前端，该左刀片的后端设有与该电灼电极连接的电接口，右刀片的前端设有吸液孔，该右刀片的后端设有吸液接口，该吸液接口通过贯通右刀片的管孔与该吸液孔连通，CCD和若干LED设置于端盖上。

所述的执行器为手术机器人手臂。

由所述的左刀片和右刀片后端穿轴孔的中心到该左刀片和右刀片前端末梢的长度为18mm。

所述的若干LED分布于CCD的周围，该CCD位于所述端盖前侧的中间部位。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、功能多样，集夹、剪、扩、吸/吹、电灼、实时观察多种功能于一体，避免了手术过程中频繁更换工具的繁琐，或者增加手术创口给患者带来的痛苦，同时更可以缩短手术准备时间和过程时间。

2、具有更多的新颖功能：

吸/吹功能——在手术过程中，患者的组织液或者血液容易覆盖伤口，阻碍手术的进行，通过吸液孔实现吸或吹可以保持手术部位的可见度，改善手术条件；

电灼功能——在手术过程中，部分伤口需要快速止血，而普通的缝合办法显然满足要求，电灼电极可以在接触器官组织后快速升温，产生电灼效果，达到快速止血的目的；

扩张功能——在手术过程中，部分创口面积比较窄，无法进行有效地操作，左、右刀片前端外侧的扩张面能够实现扩张功能，从而帮助增大局部的手术空间，使操作更有效。

观察功能——在手术过程中，LED提供了照明，CCD中形成的影像能够用于实时观察和监控。

3、结构简单，加工、安装、拆卸及维护均十分方便，具有成本优势。

4、不仅满足了手术精确性、灵活性、稳定性及安全性的要求，而且适用性强，可以安装在不同的执行器上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为端盖上LED和CCD的分布示意图。

其中，1.连接轴，2.左刀片，3.夹持齿，4.电灼电极，5.固定孔，6.吸液孔，7.扩张面，8.CCD，9.LED，10.第一钢丝，11.第二钢丝，12.吸液接口，13.电接口，14.绕线槽，15.端盖，16.右刀片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本发明所述的多功能腹腔微创手术工具能够与不同的执行器，如手术机器人手臂进行连接以完成腹腔微创手术，其集夹、剪、扩、吸/吹、电灼、实时观察功能于一体，工作时减少了手术过程中更换工具的麻烦，缩短了手术进行时间，减少了患者的手术创口，适用于腹腔微创手术。

如图1所示，所述的多功能腹腔微创手术工具包括有端盖15、左刀片2、右刀片16、连接轴1、第一钢丝10、第二钢丝11、电灼电极4、CCD8和若干LED9，该多功能腹腔微创手术工具的总体为由两片刀片组成的剪刀结构。

所述左刀片2和右刀片16的形状对称且交叉布置，该左刀片2和右刀片16的后端均设置有穿轴孔和环绕该穿轴孔的绕线槽14，所述端盖15设有中心孔，所述连接轴1依次通过端盖15的中心孔以及左刀片2和右刀片16的穿轴孔将端盖1、左刀片2和右刀片16连接于所述执行器上，同时连接轴1也成为左刀片2和右刀片16的旋转轴。所述第一钢丝10环绕在左刀片2的绕线槽14中，并且能够牵动该左刀片2绕连接轴1旋转；所述第二钢丝11环绕在右刀片16的绕线槽14中，并且能够牵动该右刀片16绕连接轴1旋转。为了增大摩擦，第一钢丝10和第二钢丝11可根据需要在绕线槽14缠绕半圈，或缠绕更多圈。所述第一钢丝10和第二钢丝11能够分别牵引左刀片2和右刀片16相互作反向转动，也可以同向转动。该第一钢丝10和第二钢丝11通过所述执行器内部，并且连接至动力系统（如电机等），以实现对左刀片2和右刀片16旋转的驱动。

所述左刀片2和右刀片16的前端各设置有一固定孔5，该固定孔5用于手术穿线。所述左刀片2与右刀片16相对的前端内侧形成用于夹持人体器官组织的夹钳，该内测面上均设有数个细小的圆形夹持齿3以增加摩擦，提高夹持的可靠性。所述左刀片2和右刀片16前端的外侧为用以扩张人体组织的扩张面7，该扩张面7开有数个细小的沟槽以增加摩擦，避免扩张时打滑。所述该左刀片2和右刀片16的中部设有能够实现相向剪切功能的刀刃。由所述的左刀片2和右刀片16后端穿轴孔的中心到该左刀片2和右刀片16前端末梢的长度为18mm。

所述电灼电极4设置于左刀片2的前端，该左刀片2的后端设有与该电灼电极4连接的电接口13。所述电灼电极4通过电接口13连通于外部设备，电灼电极4导通时会产生一个高压，当电灼电极4接触到器官组织时，产生局部的高电流，使得器官组织周围产生高温，从而达到电灼止血的效果。

所述右刀片16的前端设有吸液孔6，该右刀片16的后端设有吸液接口12，该吸液接口12通过贯通右刀片16刀体的圆形管孔与该吸液孔6连通，该吸液接口12连通外部的电磁阀，吸液孔6的吸或吹受该电磁阀的控制，并通过电磁阀的开合大小来控制吸/吹的强度。

如图2所示，所述CCD8和若干LED9设置于端盖15上。该CCD8为一功耗低、灵敏度高、响应快的微小摄像头，用于形成视频影像，以对手术过程进行监控，该CCD8位于所述端盖15前侧的中间部位，以保证在手术过程中，返回的图像与手术工具的操作方向同步。所述若干LED9为照明灯，其分布在CCD8的四周围，为CCD8提供足够亮度的照明。所述端盖15的内部设有引线槽，用于布置与该CCD8和若干LED9连接的电源线和信号线。

本发明实现其多种功能的原理如下。

所述多功能腹腔微创手术工具的剪切功能由左刀片2和右刀片16的中部完成；夹持和扩张功能由左刀片2和右刀片16的前端完成，当刀片闭合时，前端内侧即可用于夹持，当刀片张开时，前端外侧即可用于扩张。

所述左刀片2和右刀片16的运动通过第一钢丝10和第二钢丝11的牵引实现：两根钢丝朝不同方向牵引，或者固定其中一根不动，牵引另一根时，左刀片2和右刀片16张开或者闭合。所述左刀片2和右刀片16张开时，其前端部的扩张面7可以实现扩张功能；闭合时，左刀片2和右刀片16中部的剪刀刃相向运动，实现剪切功能；当左刀片2和右刀片16前端部内测面合拢时，即实现夹持功能。所述第一钢丝10和第二钢丝11朝相同方向牵引且牵引速度相同时，整个工具产生转向动作。如图1所示，在a侧牵引第一钢丝10，在b侧牵引第二钢丝11（牵引方向如箭头所示），则左刀片2和右刀片16以连接轴1为旋转中心背向转动，所述工具进行张开动作，此时两刀片端部的扩张面7执行扩张操作；保持第二钢丝11不动，在a侧牵引第一钢丝10，或者保持第一钢丝10不动，在b侧牵引第二钢丝11，可以实现同样的刀片动作及扩张功能。在刀片张开的状态下，在b侧牵引第一钢丝10，在a侧牵引第二钢丝11，则左刀片2和右刀片16以连接轴1为中心相向转动，所述工具进行闭合动作，在闭合的过程中，左刀片2和右刀片16逐渐合拢，实现剪切动作；当两刀片前端部合拢时，即可实现夹持动作。若保持第二钢丝11不动，在b侧牵引第一钢丝10，或者保持第一钢丝10不动，在a侧牵引第二钢丝11，可以实现相同的刀片动作及剪切和夹持功能。在同一侧以相同的速度牵引第一钢丝10和第二钢丝11，能够实现整体工具转向动作，在a侧牵引钢丝则所述多功能腹腔微创手术工具朝a侧转动，在b侧牵引钢丝则所述多功能腹腔微创手术工具朝b侧转动。

所述多功能腹腔微创手术工具的吸液接口12连通外部，当吸液接口12抽气时，执行吸液操作，当吸液接口12进气时，执行吹气操作。

所述CCD8用于实时监控，形成手术过程的影像，所述LED9则给CCD8提供照明。

本发明的工作过程如下：

外部电源给驱动器和控制器供电，控制器传输控制信号到信号调理部分，经过信号调理后发出信号，此时有三种情况：

1、控制器发出电灼信号，经过信号调理，驱动器接收到调理信号，产生一个高电压（即升压），电灼电极4在接触到人体组织时产生局部的高电流，同时产生高温，达到电灼效果。

2、控制器发出转动信号，经过信号调理，发送到驱动器，驱动电机转动，经过减速器的减速，带动绕线槽14中第一钢丝10和第二钢丝11的转动来控制左刀片2和右刀片16的开合与转动，实现剪切、夹持或扩张功能。

3、控制器发出吸液信号，经过信号调理，发送到驱动器，驱动电磁阀进行抽气，通过吸液口6进行吸液，并控制电磁阀的开合以调节液体的流量。

4、控制器发出吹气信号，经过信号调理，发送到驱动器，驱动电磁阀进行吹气，并控制电磁阀的开合以控制气体进入的流量，调节吹气的强度。

Claims (4)

1.一种多功能腹腔微创手术工具，连接于执行器上，其特征是：所述手术工具包括有端盖、左刀片、右刀片、连接轴、第一钢丝、第二钢丝、电灼电极、CCD和若干LED，其中，左刀片和右刀片的形状对称且交叉布置，该左刀片和右刀片的后端设置有穿轴孔和环绕该穿轴孔的绕线槽，端盖设有中心孔，连接轴依次通过端盖的中心孔以及左刀片和右刀片的穿轴孔将端盖、左刀片和右刀片连接于所述执行器上，第一钢丝环绕在左刀片的绕线槽中且能够牵动该左刀片绕连接轴旋转，第二钢丝环绕在右刀片的绕线槽中且能够牵动该右刀片绕连接轴旋转，左刀片和右刀片的前端各设置有用于手术穿线的固定孔，左刀片与右刀片相对的前端内侧均设有夹持齿，左刀片和右刀片前端的外侧为开有沟槽的扩张面，该左刀片和右刀片的中部设有能够实现相向剪切功能的刀刃，电灼电极设置于左刀片的前端，该左刀片的后端设有与该电灼电极连接的电接口，右刀片的前端设有吸液孔，该右刀片的后端设有吸液接口，该吸液接口通过贯通右刀片的管孔与该吸液孔连通，CCD和若干LED设置于端盖上。

2.根据权利要求1所述的多功能腹腔微创手术工具，其特征是：所述的执行器为手术机器人手臂。

3.根据权利要求1所述的多功能腹腔微创手术工具，其特征是：由所述的左刀片和右刀片后端穿轴孔的中心到该左刀片和右刀片前端末梢的长度为18mm。

4.根据权利要求1所述的多功能腹腔微创手术工具，其特征是：所述的若干LED分布于CCD的周围，该CCD位于所述端盖前侧的中间部位。

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