CN107789062A - 一种用于微创手术的双极钳结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于微创手术的双极钳结构，包括第一夹持端、第二夹持端和多自由度关节，能够通过夹持钢丝绳、俯仰钢丝绳和能量导线将驱动力传递到所述夹持机构，实现所述夹持机构的俯仰、偏摆以及夹持自由度运动和手术的能量效果，与现有技术比较，本发明的有益效果在于，两个夹持端嵌入式连接，可以在有限的空间里满足钢丝绳与能量导线的功能、传动需求和加工需求，且将所述夹持钢丝绳的排布偏向一端，增大了导轮放置的空间，使导轮的直径增大，延长了夹持钢丝绳的使用寿命，提高了夹持钢丝绳的等效许用强度，且所述能量导线固连于夹持机构，伴随所述夹持端同步运动，能量导线磨损少，使用寿命长，进而提高了微器械的使用寿命。

Description

一种用于微创手术的双极钳结构

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于微创手术的双极钳结构。

背景技术

随着科学技术的不断发展，微创外科技术正在挑战传统外科技术，逐渐成为21世纪外科医疗领域的主旋律。微创外科手术是指医生在胸、腹腔镜等现代医疗设备的辅助下，通过微小创伤或微小入路，将医疗器械、物理能量、化学药剂送入人体内部从而完成对病变组织的切除、修复、重建等操作的一类手术类型。与开口手术相比，微创手术具有创伤小、出血少、恢复快等诸多优点，在临床手术中已得到了越来越广泛的应用。近年来，随着医学需求的提高，用于辅助实现微创手术的微创手术机器人应运而生，它是集图像系统、控制系统、机构系统等三大系统于一体的现代化医疗设备。

在机器人辅助微创手术过程中，手术器械是不可或缺的重要组成部分，也是机器人唯一需要探入人体内部实施手术操作的执行机构，因此，提供一种性能高效的微创手术器械成为提升机器人整体性能的关键。典型的微创手术工具采用杆传动的传动方式，前端具有一个自由度，但是传统的微创手术工具仅一个自由度的设计决定了其不能完成复杂的手术操作，限制了微创手术的应用环境。且在微创手术中，双极电能工具主要用来进行电凝和电切操作，其所通的高频电能被精确限定在作用目标区域内，与现有的传统器械相比，简化了切割、剥离、凝血动作的操作流程，提高了机器人手术精度，但目前使用的双极电能工具大多借助能量导线，较频繁的使用时，导线磨损严重，降低使用寿命。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践提出了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种用于微创手术的双极钳结构，其包括：

一夹持机构，包括第一夹持端和第二夹持端，所述第一夹持端和所述第二夹持端嵌入式连接，所述第一夹持端和所述第二夹持端均设置夹持钢丝绳、绝缘件和能量导线，且所述夹持钢丝绳与所述绝缘件相连接，所述能量导线穿过所述绝缘件分别与所述第一夹持端和所述第二夹持端相连接；

一支撑机构，包括一开口、一俯仰沟槽、一俯仰钢丝绳和能量导线孔，所述夹持机构设置在所述开口内，并与所述支撑机构通过一中承轴固连，所述俯仰钢丝绳设置在所述俯仰沟槽内；

一绕线机构，包括一绕线筒、第一固定轴、第一轴孔、第二固定轴、第二轴孔、第一主动轮组和第二主动轮组，所述支撑机构与所述第一主动轮组穿过所述第一轴孔，并通过所述第一固定轴连接在所述绕线筒上，所述第二轴孔与所述第二主动轮组通过所述第二固定轴连接在所述绕线筒上；

一驱动机构，且所述驱动机构与所述绕线机构相连接；

所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳绕过所述支撑机构和所述绕线机构与所述驱动机构相连接，所述能量导线穿过所述能量导线孔与一能量端相连接，在所述驱动机构的带动下，所述第一主动轮组和第二主动轮组运动，并通过所述夹持钢丝绳、所述俯仰钢丝绳和所述能量导线将驱动力和能量传递到所述夹持机构，实现所述夹持机构的多自由度运动和能量传递。

较佳的，所述第二夹持端根部设置一凹槽，所述第一夹持端根部嵌入到所述凹槽内。

较佳的，所述第一夹持端设置第一绝缘件、第二绝缘件和第一能量导线，所述第一能量导线穿过所述第一绝缘件和所述第二绝缘件与所述第一夹持端相连接；所述第二夹持端设置第三绝缘件和第二能量导线，所述第二能量导线穿过所述第三绝缘件与所述第二夹持端相连接。

较佳的，所述第一夹持端和所述第二夹持端根部开有夹持沟槽，所述夹持钢丝绳设置在所述夹持沟槽内。

较佳的，所述第一夹持端和所述第二夹持端均设置一通孔，且所述第一夹持端和所述第二夹持端前部均包括一夹持面，且所述夹持面为波浪形。

较佳的，所述夹持钢丝绳包括一闭合钢丝绳和一张开钢丝绳，且分别固定在所述夹持沟槽内。

较佳的，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组分别包括四个大小相等、形状相同的导轮。

较佳的，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组形状相同，但所述第一主动轮组中导轮的直径大于所述第二主动轮组中导轮的直径。

较佳的，所述俯仰钢丝绳的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接。

较佳的，所述绕线机构底部还包括若干走线孔。

与现有技术比较，本发明的有益效果在于：提供一种用于微创手术的双极钳结构，能够通过所述夹持钢丝绳、所述俯仰钢丝绳和所述能量导线将驱动力传递到所述夹持机构，实现所述夹持机构的俯仰、偏摆以及夹持自由度运动和手术的能量效果；且两个夹持端嵌入式连接，可以在有限的空间里满足钢丝绳与能量导线的功能、传动需求和加工需求，且将所述夹持钢丝绳的排布偏向一端，增大了导轮放置的空间，使得导轮的直径增大，夹持钢丝绳在导轮上缠绕的包角也相继增大，从而延长了夹持钢丝绳的使用寿命，并且提高了夹持钢丝绳的等效许用强度，且所述能量导线固连于所述夹持机构，伴随所述夹持端同步运动，能量导线磨损少，使用寿命长，进而提高了微器械的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1中一种用于微创手术的双极钳结构的整体装配图，

图2为本发明实施例1中第一夹持端的结构简图，

图3为本发明实施例1中第二夹持端的结构简图，

图4为本发明实施例1中一种用于微创手术的双极钳结构的结构图

图5为本发明实施例1中一种用于微创手术的双极钳结构的原理示意图。

图中数字表示：100-第一夹持端、101-第一夹持爪、102-第一绝缘件、103-第二绝缘件、104-第一闭合钢丝绳、105-第一能量导线、106-第一张开钢丝绳、200-第二夹持端、201-第二夹持爪、202-第三绝缘件、203-第二闭合钢丝绳、204-第二能量导线、205-第二张开钢丝绳、300-多自由度关节、301-中承轴、302-支撑机构、303-俯仰钢丝绳、304-第一固定轴、305-第二固定轴、306-绕线筒、307-第一外部小导轮、308-第一内部小导轮、309-第二外部小导轮、310-第二内部小导轮、311-第二内部大导轮、312-第二外部大导轮、313-第一内部大导轮、314-第一外部大导轮。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

在对本发明技术特征的描述过程中，术语、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例1

请参见图1、图2、图3、图4和图5，

图1为本实施例中一种用于微创手术的双极钳结构的整体装配图，

图2为本实施例中第一夹持端的结构简图，

图3为本实施例中第二夹持端的结构简图，

图4为本实施例中一种用于微创手术的双极钳结构的结构图。

本实施例提供一种用于微创手术的双极钳结构，包括第一夹持端100、第二夹持端200以及多自由度关节300三部分组成，且所述第一夹持端100和所述第二夹持端200构成夹持机构，所述自由度关节300包括支撑机构302、绕线机构和驱动机构。

所述夹持机构包括第一夹持端100和第二夹持端200，所述第一夹持端100和所述第二夹持端200嵌入式连接，即所述第二夹持端200根部设置一凹槽，所述第一夹持端100根部嵌入到所述凹槽内，所述第一夹持端100设置第一夹持爪101、第一绝缘件102、第二绝缘件103和第一能量导线105，所述第一能量导线105穿过所述第一绝缘件102和所述第二绝缘件103与所述第一夹持爪101相连接；所述第二夹持端200设置第三绝缘件202和第二能量导线204，所述第二能量导线204穿过所述第三绝缘件202与所述第二夹持爪201相连接。所述第一夹持爪101和所述第二夹持爪201均设置一通孔，且所述第一夹持爪101和所述第二夹持爪201均包括一夹持面，且所述夹持面为波浪形。

所述第一夹持端100和所述第二夹持端200的根部均开有非整圆的夹持沟槽，所述夹持沟槽内设置夹持钢丝绳，所述夹持钢丝绳包括第一闭合钢丝绳104、第一张开钢丝绳106、第二闭合钢丝绳203、第二张开钢丝绳205，所述第一闭合钢丝绳104和所述第一张开钢丝绳106分别固定在第一夹持端100的夹持沟槽内，所述第二闭合钢丝绳203和所述第二张开钢丝绳205分别固定在所述第二夹持端200的夹持沟槽内。

所述第一夹持端100和所述第二夹持端200的安装方式如下：将所述第一夹持爪101与所述第一能量导线105固连后，将所述第一绝缘件102、所述第二绝缘件103分左右两侧扣在所述第一夹持爪101上，再将所述第一张开钢丝绳106和所述第一闭合钢丝绳104分别安装在所述第二绝缘件103和所述第一绝缘件102上；将第二夹持爪201安装在所述第三绝缘件202上并与所述第二能量导线204固连，将所述第二张开钢丝绳205和所述第二闭合钢丝绳203分别安装在所述第三绝缘件202的两侧对应位置；再将装配好的第一夹持端100与装配好的第二夹持端200组装，即所述第一夹持端100根部嵌入到所述第二夹持端200根部的凹槽内，所述能量导线固连在所述第一夹持爪101和所述第二夹持爪102的两侧，且伴随所述第一夹持爪101和所述第二夹持爪102同步运动，使能量导线磨损少，使用寿命长。

所述支撑机构302包括一开口、一俯仰沟槽和一俯仰钢丝绳303和能量导线孔，所述第一夹持端100和所述第二夹持端200交错插装在所述开口内，并通过一中承轴301连接在一起，此种交错插装连接方式将所述夹持钢丝绳的排布偏向一端，增大了所述绕线机构中各导轮放置的空间，使得导轮的直径增大，所述夹持钢丝绳在导轮上缠绕的包角也相继增大，从而延长了所述夹持钢丝绳的使用寿命，并且提高了夹持钢丝绳的等效许用强度，进而提高了微器械的使用寿命。所述俯仰钢丝绳303的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳303的两端向下顺延，并与所述驱动机构相连接，且所述支撑机构302为向上斜面，不需要导轮，圆滑过渡。

所述绕线机构，包括绕线筒306、第一固定轴304、第一轴孔、第二固定轴305、第二轴孔、第一主动轮组和第二主动轮组，所述支撑机构306与所述第一主动轮组穿过所述第一轴孔，并通过所述第一固定轴304连接在所述绕线筒306上，所述第二轴孔与所述第二主动轮组通过所述第二固定轴305连接在所述绕线筒306上，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组形状相同，但所述第一主动轮组中导轮的直径大于所述第二主动轮组中导轮的直径，此种大小直径的差异，增大了俯仰钢丝绳303运动时的绕轮弧长，增加了俯仰钢丝绳303的使用寿命；所述第一主动轮组包括第一外部大导轮314、第一内部大导轮313、第二外部大导轮312、第二内部大导轮311，且所述第一主动轮组的四个大导轮大小相等，形状相同；所述第二主动轮组包括第一外部小导轮307、第一内部小导轮308、第二外部小导轮309、第二内部小导轮310，且所述第二主动轮组的四个大导轮大小相等，形状相同。

所述驱动机构包括三组驱动电机和驱动轴，且每一组包括一个驱动电机和一个驱动轴，所述驱动电机用于给整个机构提供动力输入，所述驱动电机带动所述驱动轴运动，将力传递给所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳，并通过所述第一主动轮组和所述第二主动轮组运动，实现所述夹持机构的俯仰、偏摆以及夹持的自由度运动。所述夹持钢丝绳、所述俯仰钢丝绳303和所述能量导线与所述绕线机构和所述驱动机构的具体连接方式如下所述：

所述第一闭合钢丝绳104向下延伸经过所述支撑机构302，绕过所述第二内部大导轮311后，切向绕过所述第二内部小导轮310，直至穿过所述绕线筒306；所述第一张开钢丝绳106向下延伸经过所述支撑机构302，绕过所述第一内部大导轮313后，切向绕过所述第一内部小导轮308直至穿过所述绕线筒306；所述第一闭合钢丝绳104与所述第一张开钢丝绳106最终缠绕在同一个所述驱动轴上，实现所述第一夹持端的偏摆往复运动；所述第二闭合钢丝绳203向下延伸经过所述支撑机构302，绕过所述第一外部大导轮314后，切向绕过所述第一外部小导轮307直至穿过所述线线筒306；所述第二张开钢丝绳205向下延伸经过所述支撑机构302，绕过所述第二外部大导轮312后，切向绕过所述第二外部小导轮309直至穿过所述绕线筒306；所述第二闭合钢丝绳203与所述第二张开钢丝绳205最终缠绕在同一个所述驱动轴上，实现所述第二夹持端200的偏摆往复运动；所述俯仰钢丝绳303安装在所述支撑机构302的俯仰沟槽内，两端分别向下延伸直至穿过所述绕线筒306，两端最终缠绕在同一个驱动轴上，实现所述支撑机构302的俯仰往复运动；所述第一能量导线105向下延伸穿过所述支撑机构302的能量导线孔直至穿过所述绕线筒306，最终连接到能量端，用于传递能量，所述第二能量导线204向下延伸穿过所述支撑机构302的能量导线孔直至穿过所述绕线筒306，最终连接到能量端，用于传递能量。此种连接方式能够通过所述夹持钢丝绳、所述俯仰钢丝绳和所述能量导线将驱动力传递到所述夹持机构，实现所述夹持机构的俯仰、偏摆以及夹持自由度运动和手术的能量效果。

请参见图5，

图5为本实施例中一种用于微创手术的双极钳结构的原理示意图。

本发明的夹持机构采用了嵌入式连接方式，此结构解决了在有限的空间里使所述第二夹持端200的所述第二闭合钢丝绳203与所述第二张开钢丝绳205分布在所述第一外部大导轮314和所述第二外部大导轮312的两侧，且两导轮直径相等，在所述支撑机构302移动到图示虚线位置时，所述第二闭合钢丝绳203收紧量与所述第二张开钢丝绳205伸出量相等，同时所述绕线筒306上采用双排导轮设计，使多自由度双极能量钳运动至任意位置时，均不会出现钢丝绳松弛与过紧的现象，保证了系统的传动稳定性与高精度运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，其包括：

一夹持机构，包括第一夹持端和第二夹持端，所述第一夹持端和所述第二夹持端嵌入式连接，所述第一夹持端和所述第二夹持端均设置夹持钢丝绳、绝缘件和能量导线，且所述夹持钢丝绳与所述绝缘件相连接，所述能量导线穿过所述绝缘件分别与所述第一夹持端和所述第二夹持端相连接；

一支撑机构，包括一开口、一俯仰沟槽、一俯仰钢丝绳和能量导线孔，所述夹持机构设置在所述开口内，并与所述支撑机构通过一中承轴固连，所述俯仰钢丝绳设置在所述俯仰沟槽内；

一绕线机构，包括一绕线筒、第一固定轴、第一轴孔、第二固定轴、第二轴孔、第一主动轮组和第二主动轮组，所述支撑机构与所述第一主动轮组穿过所述第一轴孔，并通过所述第一固定轴连接在所述绕线筒上，所述第二轴孔与所述第二主动轮组通过所述第二固定轴连接在所述绕线筒上；

一驱动机构，且所述驱动机构与所述绕线机构相连接；

所述夹持钢丝绳和所述俯仰钢丝绳绕过所述支撑机构和所述绕线机构与所述驱动机构相连接，所述能量导线穿过所述能量导线孔与一能量端相连接，在所述驱动机构的带动下，所述第一主动轮组和第二主动轮组运动，并通过所述夹持钢丝绳、所述俯仰钢丝绳和所述能量导线将驱动力和能量传递到所述夹持机构，实现所述夹持机构的多自由度运动和能量传递。

2.根据权利要求1所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述第二夹持端根部设置一凹槽，所述第一夹持端根部嵌入到所述凹槽内。

3.根据权利要求1或2所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述第一夹持端设置第一绝缘件、第二绝缘件和第一能量导线，所述第一能量导线穿过所述第一绝缘件和所述第二绝缘件与所述第一夹持端相连接；所述第二夹持端设置第三绝缘件和第二能量导线，所述第二能量导线穿过所述第三绝缘件与所述第二夹持端相连接。

4.根据权利要求3所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述第一夹持端和所述第二夹持端根部开有夹持沟槽，所述夹持钢丝绳设置在所述夹持沟槽内。

5.根据权利要求4所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述第一夹持端和所述第二夹持端均设置一通孔，且所述第一夹持端和所述第二夹持端前部均包括一夹持面，且所述夹持面为波浪形。

6.根据权利要求1所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述夹持钢丝绳包括一闭合钢丝绳和一张开钢丝绳，且分别固定在所述夹持沟槽内。

7.根据权利要求1所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组分别包括四个大小相等、形状相同的导轮。

8.根据权利要求7所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述第一主动轮组和所述第二主动轮组形状相同，但所述第一主动轮组中导轮的直径大于所述第二主动轮组中导轮的直径。

9.根据权利要求1所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述俯仰钢丝绳的中点固定在所述俯仰沟槽上，且所述俯仰钢丝绳的两端向下顺延，并与所述控制机构相连接。

10.根据权利要求9所述的用于微创手术的双极钳结构，其特征在于，所述绕线机构底部还包括若干走线孔。