CN110477999B - 一种输出恒定夹持力的手术夹钳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输出恒定夹持力的手术夹钳，包括手术夹钳以及设置在手术夹钳内部的压力组件，压力组件设置在手术夹钳的手柄和钳头之间；压力组件包括工作缸和溢流缸，工作缸内设置工作活塞，工作活塞的活塞杆与控制钳头的拉杆连接，手柄驱动工作活塞控制钳头动作；工作活塞控制钳头夹紧的过程压缩工作缸内部充填的压力介质，对应填充压力介质的工作缸内部通过溢流阀与溢流缸连通，溢流阀的开启压力限定夹钳输出的夹持力，工作缸内的压力介质超过设定的夹持力后通过溢流阀进入溢流缸内。本发明可以保持钳头对组织夹持力恒定，避免了因手术者对夹钳施力过大导致夹持组织损伤，并且可以根据不同的夹钳结构和夹持组织进行输出夹持力的调整。

Description

一种输出恒定夹持力的手术夹钳

技术领域

本发明属于手术器械，具体涉及一种输出恒定夹持力的手术夹钳。

背景技术

随着医学技术发展，内窥镜手术作为一种新型手术发生越来越受到医生和患者的青睐，具有手术创口小等优点。在手术过程中，手术器械对于目标组织的夹持操作是必不可少的，怎么样有效的对组织进行抓取固定并且又不过分损伤组织是抓持类手术器械必须研究的问题。根据现有研究发现，夹钳类手术器械抓取效果和钳头的界面齿形、开窗、夹持角度等因素有关系，而这些都是针对器械本身的研究，一款抓持器械一旦定型后这些参数就已经固定不变，而针对器械而言使用者的施力大小是决定效果的关键因素，一款器械开发完成后其最佳使用力度区间是固定的，怎么样使手术操作时保证手术器械的抓持力保证在最优区间成为对于手术器械开发者必须思考的问题之一。

公布号为CN105997232A的专利文献公开了一种名为钳子的手术夹持器械，利用弹簧的传递，以此来实现对夹持力的控制。市面上存在的限制夹持力的手术钳也大多采用这样的结构，通过一个经过一定预压的弹簧来传递钳杆的拉力，而通过调节弹簧的预压程度和弹簧的压力特性来控制其传递效果。然而该器械任然存在一些不足之处。

首先，钳头在夹持住组织运动到一定的情况后钳头基本处于静止状态，此时手柄部分持续用力，其结果就是压缩钳杆部分的弹簧结构，增大弹簧压缩量，此时弹簧的弹力是增加的，也就是说此时传递给钳头的夹持力会大于预设的夹持力。因此并不能有效的控制其最终的抓取力度，仍然会存在一定的可能夹持力过大，损伤目标组织。

其次，夹钳对目标组织的效果除了和夹钳的夹持力有关系外，还和器械在使用状态下的打开角度有关系，换而言之，同样的夹钳，同样大小的钳杆拉力，在钳头打开角度不同时，对于组织的抓取效果完全不同。因此该类器械不能对器械的抓取效果有效的控制。

最后，该结构只能一款钳头对应一个抓取力空间，进而对应唯一的一款手柄结构。换言之每款钳头结构都只能有唯一的手柄设计以配合其界面和传动结构才能取得好的抓取效果。这样会增加手术器械使用和管理的难度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的内窥镜手术夹持器械存在的抓持力不能够精确控制导致组织损伤的问题，提供一种输出恒定夹持力的手术夹钳。

本发明采用如下技术方案实现：

一种输出恒定夹持力的手术夹钳，包括手术夹钳以及设置在手术夹钳内部的压力组件4，所述压力组件4设置在手术夹钳的手柄和钳头之间，传递额定载荷的力到钳头对组织进行夹持；

所述压力组件4包括工作缸41和溢流缸42，所述工作缸41内设置工作活塞43，所述工作活塞43的活塞杆与控制钳头的拉杆连接，所述手柄驱动所述工作活塞43控制钳头动作；

所述工作活塞43控制钳头夹紧的过程压缩工作缸41内部充填的压力介质，对应填充压力介质的工作缸内部通过溢流阀45与溢流缸42连通，所述溢流阀45的开启压力限定夹钳输出的夹持力，所述工作缸41内的压力介质超过设定的夹持力后通过溢流阀45进入溢流缸42内。

进一步的，所述工作缸41内部还通过单向阀46与溢流缸42形成回路，所述工作活塞43在工作缸41内部反向移动泄压后，所述溢流缸42内的压力介质通过单向阀46回流到工作缸内。

进一步的，所述溢流缸42内设有调整溢流容量的溢流活塞44。

进一步的，所述工作缸41内设有驱动工作活塞在钳头张开回位的工作活塞回位弹簧47。

在本发明的一种输出恒定夹持力的手术夹钳中，所述溢流阀45为电控溢流阀，所述手术夹钳的手柄内还设有控制所述电控溢流阀的电控模块51和电源54。

进一步的，本发明的一种输出恒定夹持力的手术夹钳还包括检测钳头夹持张开角度的可变电阻线圈，所述可变电阻线圈绕装在工作活塞与钳头之间的连接杆上，对应可变电阻线圈随连接杆轴向移动的位置固定设有金属弹片，所述金属弹片压紧接触在可变电阻线圈上，所述可变电阻线圈的一端与金属弹片分别连接电阻检测电路，通过可变电阻线圈的电阻信号测算工作活塞轴向移动驱动钳头张开的角度，并将可变电阻线圈检测的钳头张开角度信号反馈至电控模块51。

进一步的，本发明的一种输出恒定夹持力的手术夹钳还包括设置在工作活塞与钳头的拉杆连接处的力传感器52，所述力传感器52与所述电控溢流阀通过电控模块51反馈通信连接。

作为本发明的优选方案，所述工作缸41固定，所述手柄与工作活塞43传动连接，通过所述工作活塞43在工作缸41内轴向移动直接控制钳头。

作为本发明的另一优选方案，所述手柄与工作缸41传动连接，所述工作缸41相对工作活塞43轴向移动，通过工作缸41内部的压力介质带动工作活塞43轴向移动控制钳头。

进一步的，所述工作缸41和溢流缸42之间相对固定设置。

本发明通过压力组件中的溢流阀限定夹钳输出的夹持力，夹钳夹持过程中作用在组织上的夹持力就是恒定的溢流阀溢流压力，不会随着手术者对手柄加力而增大；通过预先收集的数据建立相关数据库平台，根据不同的目标组织和使用情况编写不同的程序供医生选择，通过监控钳头的张开角度和钳杆的受力状态，在使用的过程中，能有效的避免因用力不当导致组织的损伤，结合电子检测系统，有效的实现操作者对组织的夹持力的控制。

综上所述，本发明公开的手术夹钳在内窥镜手术中可以保持对组织夹持力恒定，保证了组织夹持可靠性的同时，避免了因手术者对夹钳施力过大导致夹持组织损伤，并且可以根据不同的夹钳结构和夹持组织进行输出夹持力的调整，有效增加了手术效率和效果，可在临床上广泛推广应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的一种输出恒定夹持力的手术夹钳外部结构示意图。

图2为实施例中的一种输出恒定夹持力的手术夹钳内部结构示意图。

图3为实施例中的钳头组件结构示意图。

图4为实施例中的压力组件在控制钳头夹持状态的示意图。

图5为实施例中的压力组件在控制钳头张开状态的示意图。

图6为实施例中的可变电阻线圈结构示意图。

图中标号：

1-钳头组件，11-钳头，12-钳头座，13-钳头复位弹簧；

2-钳杆组件，21-拉杆，22-外套管，23-钳杆锁紧帽，24-钳杆连接件，25-拨轮；

3-手柄组件，31-固定手柄，32-活动手柄；

4-压力组件，41-工作缸，42-溢流缸，43-工作活塞，44-溢流活塞，45-溢流阀，46-单向阀，47-工作活塞回位弹簧，48-连接杆；

51-电控模块，52-力传感器，53-可变电阻线圈，54-电源，55-金属弹片。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的手术夹钳为用于内窥镜的对组织进行夹持的器械，其为本发明中能够输出恒定夹持力的手术夹钳的一种具体实施方案，具体包括钳头组件1、钳杆组件2、手柄组件3和压力组件4，其中钳头组件1、钳杆组件2和手柄组件3构成了手术夹钳的整体结构，如现有的手术夹钳结构一样，本实施例在手术夹钳内部设置压力组件4，将压力组件4设置在手术夹钳的手柄组件3和控制钳头的钳杆组件2之间，操作手柄组件3控制钳头组件1的钳头实现组织的夹持，通过压力组件4传递恒定的力到钳头形成钳头的夹持力。

以下结合图3先对手术夹钳的钳头组件1的传动结构进行说明。钳头组件1包括钳头11、钳头座12、钳头复位弹簧13，钳杆组件2包括拉杆21、外套管22、钳杆锁紧帽23、钳杆连接件24、拨轮25，手柄组件3包括固定手柄31和活动手柄32，两个钳头11呈剪叉结构铰接在钳头座12上，钳头座12通过螺纹或其他固定连接方式固定在钳杆组件2的外套管22前端，钳头11的尾端为两组相互交叉倾斜的拉槽，钳杆组件2的拉杆21前端穿过钳头座12后通过销钉连接到钳头11的尾端拉槽内，钳头复位弹簧13压缩安装在钳头座12内部，一端与拉杆21上的台阶接触，在拉杆21不受外力的情况下，钳头复位弹簧13向前推动拉杆保持钳头11为向外张开状态，在拉杆21收到向后的拉力时，克服钳头复位弹簧13的弹力，通过钳头尾端的倾斜拉槽拉动钳头11的尾端摆动，将钳头11的前部夹持部向内咬合实现对组织的夹持。

钳杆组件2的拉杆21滑动插装在外套管22内，外套管22的前端与钳头座12固定连接，尾端通过钳杆锁紧帽23锁紧固定在拨轮25上，拨轮25转动装配在手柄组件3的前端，外套管22内部的拉杆21尾端与手柄组件3内部的压力组件通过钳杆连接件24连接。钳杆连接件24与拉杆21之间通过球头结构连接，保证拉杆21相对钳杆连接件24能够自由转动的同时，钳杆连接件24传递轴向作用力到拉杆21控制钳头张开和咬合。转动拨轮25带动钳杆组件2和钳头组件1一同转动，调整钳头对不同方位的组织进行合适的夹持。

手柄组件3包括固定手柄31和活动手柄32，固定手柄31固定在手柄主体上，活动手柄32铰接安装在手柄主体上，并能够相对固定手柄31摆动，利用活动手柄32相对固定手柄31的摆动带动钳杆组件2的拉杆21在外套管22内部轴线移动，进而实现控制钳头张开和咬合。

以上钳头组件1、钳杆组件2以及手柄组件3的结构特征为现有内窥镜手术用的夹钳器械中的一种，本实施例实际也可以应用在其他的利用拉杆拉动钳头实现咬合组织的现有手术夹持器械中。

以下详细说明本实施例通过压力组件4实现手柄到拉杆的恒定载荷力输出的具体方式。

结合图2、图4和图5所示，压力组件4包括设置在手柄组件3的手柄主体内部的一个工作缸41和一个溢流缸42，工作缸41内设置工作活塞43，工作活塞43滑动装配在工作缸41内部缸体内，并且工作活塞43的外周和工作缸41的缸壁之间采用密封装配，医用注射器的活塞设置方式，工作活塞43具有活塞杆，并且通过该活塞杆伸出工作缸与控制钳头的拉杆21连接，本实施例中的手柄组件3不直接作用钳杆组件2的拉杆21上，而是通过压力组件4的工作缸41和工作活塞43来驱动拉杆21进而控制钳头动作。当工作缸41内部的工作活塞43带动拉杆轴线移动的过程中，会压缩工作缸41内部充填的压力介质，对应压缩压力介质的工作缸内部通过溢流阀45与溢流缸42连通，当压力介质压缩到一定的压力后，工作缸41内的压力介质通过打开的溢流阀45进入溢流缸42内，溢流阀45的打开压就限定了夹钳输出的夹持力，保证夹钳输出恒定的夹持力对组织进行夹持。

以上是夹钳在夹持组织状态下，手柄组件3通过压力组件4建立压力以保持对组织的恒定夹持力，在夹钳松开组织的过程中，压力组件4的工作缸41内部为泄压状态，工作缸41内设有驱动工作活塞43在钳头张开后回位的工作活塞回位弹簧47，工作活塞回位弹簧47压紧在工作活塞43和工作缸41一端的缸体之间，在手柄组件3没有外部作用力的时候，工作活塞回位弹簧47的弹力推动工作活塞43在工作缸41内回退。此时溢流缸42内部的压力超过工作缸41，溢流阀45不能够逆向打开使得溢流缸42内部的压力介质回流到工作缸内，本实施例还将工作缸41内部通过单向阀46与溢流缸42形成回路，该单向阀46只能够使压力介质从溢流缸42单向流通到工作缸41内，工作活塞43在工作缸41内部反向移动泄压后，溢流缸42内的压力介质通过单向阀46回流到工作缸内。

溢流缸42内设有调整溢流容量的溢流活塞44，溢流活塞44会随着溢流缸42内部的压力变化在溢流缸42的缸体内部自动滑动，当压力介质从工作缸41进入溢流缸42时，进入溢流缸42内部的压力介质会推动溢流活塞44移动，以扩大溢流缸42内部的压力，以保证溢流缸内部的压力不会过大导致溢流失效。当压力介质从溢流缸42回流到工作缸41后，溢流缸42内部压力降低，产生的负压力使溢流活塞44回位。

再次参见图1，本实施例中手柄组件3的活动手柄32通过连杆与压力组件4的工作缸41连接，活动手柄32向固定手柄31摆动的过程，通过连杆拉动工作缸41在手柄主体内部向后移动，工作缸41相对工作活塞43产生向后的轴向移动，通过工作缸41内部的压力介质带动工作活塞43轴向移动控制钳头，在钳头夹持到组织后，工作缸41内部的压力开始升高直至溢流阀45开启，如图4所示，工作缸41内的压力介质通过溢流阀45进入到溢流缸42内，推动溢流活塞44；当松开活动手柄32，工作活塞回位弹簧的弹力反作用力下，推动工作活塞43向后的同时推动推动工作缸41向前，工作缸41内泄压，溢流缸42内部的压力介质通过单向阀46回流到工作缸41内部，如图5所示，以便下次再次进行夹钳操作。

在实际应用中，也可以将工作缸41固定不动，将手柄组件3的活动手柄32通过连杆与工作活塞43或者拉杆传动连接，活动手柄32摆动带动拉杆控制钳头夹持组织的同时，工作活塞43在工作缸41内轴向移动，压缩工作缸41内部的压力介质，当钳头夹持到组织后，工作缸41内部的压力升高直至溢流阀开启，实现夹钳对组织的恒定夹持力。

为了保证工作缸41和溢流缸42之间的连接可靠性，本实施例将工作缸41和溢流缸42之间相对固定设置，即无论是通过工作缸控制钳头还是通过工作活塞控制钳头，工作缸41和溢流缸42之间同时移动或静止，工作缸41和溢流缸42之间通过两个分别设置溢流阀45和单向阀46的管路连接成回路。

本实施例中的溢流阀45为电控溢流阀，在手柄组件3的手柄主体内部还集成设有控制该电控溢流阀的电控模块51和电源54，电控溢流阀可以为通过压力直接开启溢流功能，也可以是一个电控开关阀，将工作活塞43的活塞杆与拉杆的拉杆连接件之间通过一个连接杆48连接，在工作活塞43的活塞杆和连接杆48之间设置力传感器52，该力传感器52与电控开关阀通过电控模块51反馈通信连接，通过力传感器52检测工作活塞43传递到控制钳头的拉杆之间的拉力，当拉力达到设定值后，反馈信号到电控模块51并控制电控开关阀开启，实现工作缸内的压力介质溢流到溢流缸。

考虑到钳头对不同大小的组织夹持呈现不同夹持张开角度时，组织所受到的实际夹持力也会随之不同，根据斜面受力的公式来看，如钳头夹持时的张开角度更小，被夹持的组织实际所受到的垂直分力要更大，而钳头夹持时的张开角度更大，同样的夹持力下，组织实际所受到的垂直分力会更小。针对这种情况，本实施例还设置了一种用于检测钳头夹持张开角度的可变电阻线圈53，可变电阻线圈53绕装在工作活塞43与钳头之间的连接杆48上，对应可变电阻线圈53随连接杆48轴向移动的手柄主体位置固定设有金属弹片55，金属弹片55压紧接触在可变电阻线圈53上，可变电阻线圈53的一端与金属弹片55分别连接电阻检测电路，金属弹片55接触的可变电阻线圈的实时位置53B到可变电阻线圈的端部位置53C的电阻线圈段为检测的实时电阻，其结构和工作原理类似可变电阻器，按照可变电阻线圈的电阻值分段与钳头的张开角度进行匹配对应，通过可变电阻线圈的电阻值得到对应工作活塞轴向移动驱动钳头张开的角度，并将可变电阻线圈检测的钳头张开角度信号反馈至电控模块51，电控模块51根据钳头实时夹持张开的角度计算组织的实际所受到的垂直夹持分力，然后对电控溢流阀进行相应调整。

本实施例的电控模块51具有存储计算功能，内部存储根据不同结构的钳头或者不同目标组织设定的输出夹持力参数，可以供手术者在不同的手术对象时进行选择，芯片根据选择的手术功能结合采集到的钳头张开角度，调整拉力传感器的拉力阀值，当拉力达到该阀值时，证明器械已经存在一定的夹伤组织的风险，此时打开电子溢流阀，以此保证手术的安全性，使夹钳不至于夹伤组织。

电控溢流阀的电控模块以及电路控制均为常用的自动控制技术，本实施例旨在说明如何通过压力组件实现夹钳的输出恒定夹持力，对于电控模块51的具体电路设计以及编程设计，本领域技术人员可以根据具体选用的电控溢流阀以及电控元件做出常规设计，本实施例在此不做赘述。

本实施例中的工作缸和溢流缸内的工作介质可以为液体压力介质，也可以为气体压力介质。

以上所述仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种输出恒定夹持力的手术夹钳，其特征在于：包括手术夹钳以及设置在手术夹钳内部的压力组件（4）和检测钳头夹持张开角度的可变电阻线圈，所述压力组件（4）设置在手术夹钳的手柄和钳头之间，传递额定载荷的力到钳头对组织进行夹持；

所述压力组件（4）包括工作缸（41）和溢流缸（42），所述工作缸（41）内设置工作活塞（43），所述工作活塞（43）的活塞杆与控制钳头的拉杆连接，所述手柄驱动所述工作活塞（43）控制钳头动作；

所述工作活塞（43）控制钳头夹紧的过程压缩工作缸（41）内部充填的压力介质，对应填充压力介质的工作缸内部通过溢流阀（45）与溢流缸（42）连通，所述溢流阀（45）的开启压力限定夹钳输出的夹持力，所述工作缸（41）内的压力介质超过设定的夹持力后通过溢流阀（45）进入溢流缸（42）内；

所述工作缸（41）内部还通过单向阀（46）与溢流缸（42）形成回路，所述工作活塞（43）在工作缸（41）内部反向移动泄压后，所述溢流缸（42）内的压力介质通过单向阀（46）回流到工作缸内，所述溢流缸（42）内设有调整溢流容量的溢流活塞（44），

所述溢流阀（45）为电控溢流阀，所述手术夹钳的手柄内还设有控制所述电控溢流阀的电控模块（51）和电源（54），所述可变电阻线圈绕装在工作活塞与钳头之间的连接杆上，对应可变电阻线圈随连接杆轴向移动的位置固定设有金属弹片，所述金属弹片压紧接触在可变电阻线圈上，所述可变电阻线圈的一端与金属弹片分别连接电阻检测电路，通过可变电阻线圈的电阻信号测算工作活塞轴向移动驱动钳头张开的角度，并将可变电阻线圈检测的钳头张开角度信号反馈至电控模块（51）；

在工作活塞与钳头的拉杆连接处设有力传感器（52），所述力传感器（52）与所述电控溢流阀通过电控模块（51）反馈通信连接，电控模块（ 51） 根据钳头实时夹持张开的角度计算组织的实际所受到的垂直夹持分力，然后对电控溢流阀进行相应调整。

2.根据权利要求1所述的一种输出恒定夹持力的手术夹钳，其特征在于，所述工作缸（41）内设有驱动工作活塞在钳头张开回位的工作活塞回位弹簧（47）。

3.根据权利要求1所述的一种输出恒定夹持力的手术夹钳，其特征在于，所述工作缸（41）固定，所述手柄与工作活塞（43）传动连接，通过所述工作活塞（43）在工作缸（41）内轴向移动直接控制钳头。

4.根据权利要求1所述的一种输出恒定夹持力的手术夹钳，其特征在于，所述手柄与工作缸（41）传动连接，所述工作缸（41）相对工作活塞（43）轴向移动，通过工作缸（41）内部的压力介质带动工作活塞（43）轴向移动控制钳头。

5.根据权利要求3或4所述的一种输出恒定夹持力的手术夹钳，其特征在于，所述工作缸（41）和溢流缸（42）之间相对固定设置。

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