CN111227947A - 一种手术器械、手术器械系统及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术器械、手术器械系统及手术机器人，所述手术机器人包括所述手术器械系统，所述手术器械系统包括所述手术器械，所述手术器械包括器械末端和器械盒，所述器械末端具有至少一个关节，所述关节具有零位位置和非零位位置；所述器械盒包括驱动轴和复位组件，所述驱动轴与所述器械末端传动连接；当所述器械末端位于所述非零位位置时，所述复位组件用于驱动所述驱动轴转动，进而驱动所述器械末端的关节运动至所述零位位置。利用复位组件调节所述器械末端的关节以使所述器械末端的关节回到所述零位位置，避免操作者直接用手触摸器械末端而造成污染，同时还可在体腔外对器械末端进行调整，以使所述器械末端可方便地从戳卡穿刺器中拔出。

Description

一种手术器械、手术器械系统及手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种手术器械、手术器械系统及手术机器人。

背景技术

采用手术器械特别是机器人用末端多关节手术器械进行微创伤手术时，在手术器械的器械末端插入戳卡穿刺器前需要操作者用手接触器械末端，以调节器械末端至零位位置。所谓零位位置是对手术器械的一种状态的定义，例如器械末端各关节与器械杆位于同一轴线的状态，其他状态则为非零位位置。调整手术器械的器械末端位于所述零位位置，可方便器械末端插入所述戳卡穿刺器。然而，由操作者直接用手调节器械末端，容易对器械末端造成污染，并且在手术过程中所述器械末端使用结束后，器械末端仍位于人体中并处于非零位位置，其各关节难以回到与器械杆共轴的的状态(即器械末端难以回到零位位置)，使得器械末端在拔出所述戳卡穿刺器时会与戳卡穿刺器的边缘发生磕碰，导致器械末端损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术器械、手术器械系统及手术机器人，以解决所述手术器械的器械末端在处于非零位位置时难以顺利地插入和拔出戳卡穿刺器的问题，同时避免因操作者直接用手触摸器械末端而造成的器械末端污染的情况。

为实现上述目的，本发明提供的一种手术器械，包括器械末端和器械盒，所述器械末端包括至少一个关节，所述关节具有零位位置和非零位位置；所述器械盒包括基座、驱动轴和复位组件，所述驱动轴可转动地设置于所述基座上，并与所述器械末端的关节传动连接；其中，

当所述器械末端的关节位于所述非零位位置时，所述复位组件用于驱动所述驱动轴转动，进而驱动所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

可选地，所述复位组件包括复位驱动件、传力件和弹性支撑部，所述传力件与所述驱动轴连接，且所述传力件与所述驱动轴保持相对静止，所述复位驱动件用于通过传力件驱动所述驱动轴转动，所述弹性支撑部用于控制所述复位驱动件与所述驱动轴之间的作用力传递的通断。

可选地，所述复位驱动件包括第一磁体，所述传力件包括第二磁体，所述第一磁体与所述弹性支撑部连接，且所述第一磁体套设在所述驱动轴上并可沿所述驱动轴的轴向运动，且被限制相对于基座周向转动，所述第二磁体固设在所述驱动轴上；

其中，所述复位驱动件和所述弹性支撑部被配置为，当所述弹性支撑部未受到外力作用产生形变时，所述第一磁体和所述第二磁体之间没有磁力；当所述器械末端的关节位于所述非零位位置，且所述弹性支撑部在外力作用下被压缩产生变形时，所述第一磁体朝向所述第二磁体运动，使所述第一磁体与所述第二磁体之间产生磁力，所述磁力驱动所述驱动轴转动，进而驱动所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

可选地，所述第一磁体具有第一表面，所述第二磁体具有第二表面，所述第一表面与所述第二表面面对面地设置，所述第一表面上设有至少一个N极和至少一个S极，所述第二表面上设有至少一个N极和至少一个S极，当所述器械末端位于所述零位位置时，所述第一表面上的N极与所述第二表面上的S极正对设置，所述第一表面上的S极与所述第二表面上的N极正对设置。

可选地，所述复位驱动件套设在所述驱动轴上，并在周向上与所述基座保持静止，且所述复位驱动件朝向所述传力件的端面形成为导向面；

其中，所述复位驱动件、传力件及弹性支撑部被配置为，当所述弹性支撑部未受到外力作用产生变形时，所述弹性支撑部用于支撑所述复位驱动件以使所述复位驱动件与所述传力件分离；当所述器械末端的关节位于所述非零位位置，且所述弹性支撑部在外力作用下被压缩时，所述复位驱动件朝向所述传力件运动，使所述导向面引导所述传力件绕所述驱动轴的轴线转动，进而驱动所述驱动轴转动，以实现所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

可选地，当所述复位驱动件与所述传力件接触时，所述传力件能够在所述导向面上移动，且所述导向面提供所述传力件转动的作用力，以驱动所述传力件绕所述驱动轴的轴线转动，进而驱动所述驱动轴转动，以实现所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

可选地，所述手术器械还包括限位机构，所述限位机构用于当所述器械末端的关节运动至所述零位位置时，阻止所述驱动轴继续转动。

可选地，所述限位机构为设置在所述导向面上的零位槽，所述零位槽周向的尺寸与所述传力件相匹配，当所述器械末端的关节回到所述零位位置时，所述传力件容纳于所述零位槽。

可选地，所述导向面具有一个波峰和一个波谷，所述零位槽设置于所述波谷处。

可选地，所述复位组件还包括按压部，所述按压部用于实现所述复位驱动件与所述弹性支撑部连接，并使所述复位驱动件在周向上与所述基座保持静止。

可选地，所述弹性支撑部的数量为一个，所述驱动轴的数量为至少两个，至少两个所述驱动轴围绕一个所述弹性支撑部均匀布置。

可选地，所述驱动轴的数量为一个，所述弹性支撑部的数量为至少两个，至少两个所述弹性支撑部围绕一个所述驱动轴均匀布置。

可选地，所述复位驱动件上开设有安装盲孔并套设在所述驱动轴上，所述弹性支撑部设置于所述安装盲孔中；所述弹性支撑部沿所述驱动轴的轴向具有相对的第一端和第二端，所述第一端抵靠在所述安装盲孔的顶壁上，所述第二端抵靠在所述驱动轴的端面上。

可选地，所述复位驱动件上开设有安装盲孔，所述安装盲孔处设置有第一轴承，所述驱动轴插入所述安装盲孔并通过第一轴承与所述复位驱动件连接；所述弹性支撑部设置于所述安装盲孔中，所述弹性支撑部沿所述驱动轴的轴向具有相对的第一端和第二端，所述第一端抵靠在所述安装盲孔的顶壁上，所述第二端与所述第一轴承固定连接。

可选地，所述复位组件还包括导引座，所述导引座上开设有导引通孔，所述导引座垂直于所述驱动轴设置于所述基座上方，所述复位驱动件在所述导引通孔内可沿所述驱动轴的轴向运动。

可选地，所述导引通孔处设置有导引凸起，所述复位驱动件上设有沿所述复位驱动件的轴向延伸的导引槽，所述导引凸起与所述导引槽相配合，以使所述复位驱动件在周向上与所述基座保持静止。

可选地，所述导向面上开设有零位槽，所述零位槽周向的尺寸与所述传力件相匹配，当所述器械末端的关节回到所述零位位置时，所述传力件容纳于所述零位槽，并且在所述复位驱动件的周向上，所述零位槽与所述导引槽对齐设置。

可选地，所述复位组件包括扭簧；所述扭簧套设在所述驱动轴上并具有相对的第三端和第四端，所述第三端被配置为相对于所述基座在周向上保持静止，所述第四端与所述驱动轴连接，且所述第四端可随所述驱动轴同步转动；

所述扭簧被配置为，当所述器械末端的关节位于所述非零位位置时，所述扭簧存储有弹性势能；当所述扭簧释放所述弹性势能时，所述扭簧驱动所述驱动轴转动以使所述器械末端的关节回到所述零位位置。

可选地，所述复位组件包括按压部，所述按压部与所述扭簧之第三端连接，以实现所述第三端在周向上与所述基座保持静止。

可选地，所述器械盒还包括定位板，所述定位板位于所述基座的上方，所述驱动轴贯穿所述定位板，所述定位板用于防止所述驱动轴径向跳动。

为实现上述目的，本发明还提供了一种手术器械系统，包括动力盒和如前任一项所述的手术器械，所述驱动轴用于与所述动力盒连接，并在所述动力盒的驱动下转动。

为实现上述目的，本发明还提供了一种手术机器人，包括如前所述的手术器械系统。

与现有技术相比，本发明的手术器械、手术器械系统及手术机器人具有如下优点：

前述的手术器械包括器械末端和器械盒，所述器械末端包括至少一个关节，所述关节具有零位位置和非零位位置，所述器械盒包括基座、驱动轴和复位组件，所述驱动轴可转动地设置于所述基座上，并与所述器械末端的关节传动连接。其中，当所述器械末端的关节位于所述非零位位置时，所述复位组件用于驱动所述驱动轴转动，进而驱动所述器械末端的关节运动至所述零位位置。通过复位组件驱动所述器械末端的关节回到所述零位位置，避免操作者直接用手接触器械末端以调整器械末端的姿态，降低器械末端被污染的风险，同时当手术过程中手术器械使用完成后，可方便地调节器械末端的关节回到零位位置，从而在将器械末端拔出戳卡穿刺器时避免与戳卡穿刺器磕碰而造成损坏。

附图说明

图1是本发明根据第一实施例所提供的手术器械的局部结构示意图；

图2是本发明根据第一实施例所提供的手术器械的器械末端的结构示意图，图示中器械末端处于非零位位置；

图3是本发明根据第一实施例所提供的手术器械的局部结构示意图，图中弹性支撑部被压缩；

图4是本发明根据第一实施例所提供的手术器械的器械末端的结构示意图，图示中器械末端处于零位位置；

图5是图1所示的手术器械的复位组件的局部示意图；

图6是本发明根据第二实施例所提供的手术器械的局部结构示意图，图中仅示出一个复位驱动件；

图7是图6所示的手术器械的复位组件的局部示意图；

图8是图7所示的手术器械的局部剖视图；

图9是图7所示的手术器械中复位驱动件安装于驱动轴上的示意图；

图10是本发明根据第三实施例所提供的手术器械的局部结构示意图；

图11是图10所示的手术器械的复位组件的局部示意图；

图12是图10中的手术器械中第一磁体的结构示意图；

图13是本发明根据第四实施例所提供的手术器械的局部结构示意图；

图14是图13所示的手术器械的复位组件的局部示意图；

图15是本发明根据一实施例所提供的手术器械系统的结构示意图；

图16是本发明根据一实施例所提供的手术机器人在工作时的示意图。

图中：

100-手术器械；

1000-器械末端；

1100-末端基座，1200-执行器基座，1300-执行器末端；

2000-器械盒；

2100-驱动轴，2100a-第一驱动轴，2100b-第二驱动轴，2100c-第三驱动轴，2100d-第四驱动轴；

2210-复位驱动件；

2211-导向面，2212-零位槽，2213-导引槽；2214-第一磁体，2215-第二磁体；

2220-弹性支撑部；

2230-按压部；

2231-连接板，2232-按钮；

2240-传力件；

2250-导引座；

2251-导引通孔，2252-导引凸起；

2260-扭簧；

2300-基座；

2400-定位板；

3000-器械杆；

200-动力盒；

300-无菌组件；

400-戳卡穿刺器；

L1-第一轴线；L2-第二轴线；L3-第三轴线。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种手术器械，所述手术器械包括器械末端和器械盒，所述器械末端包括至少一个关节，所述关节具有零位位置和非零位位置。所述器械盒包括驱动轴和复位组件，所述驱动轴与所述器械末端的关节传动连接。其中，当所述器械末端的关节位于所述非零位位置时，所述复位组件用于驱动所述驱动轴转动，进而驱动所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

换言之，在本发明实施例中，当所述器械末端的关节处于非零位位置时，利用复位组件来调节所述器械末端的关节，以使所述器械末端的关节回到所述零位位置，从而无需操作者直接用手接触器械末端进行调整。一方面避免因操作者的手部直接接触器械末端而对器械末端造成污染，另一方面，当器械末端的关节位于人体内并处于非零位位置时，操作者可在体外(即器械近端)调整器械末端，以使器械末端的关节回到所述零位位置，进而可顺利地将所述器械末端从戳卡穿刺器中拔出。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

本文所述及的“上”、“下”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系均是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例，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，因此不能理解为对本发明的限制。

请参考图1至图4，本发明实施例所提供的手术器械100包括器械末端1000和器械盒2000，所述器械末端1000包括至少一个关节，所述关节具有零位位置和非零位位置；所述器械盒2000包括基座2300、驱动轴2100和复位组件(图中未标注)，所述驱动轴2100可转动地设置于所述基座2300上，并与所述器械末端1000的关节传动连接。其中，所述复位组件用于当所述器械末端1000的关节处于所述非零位位置时，驱动所述驱动轴2100转动，进而驱动所述器械末端1000的关节运动至所述零位位置。所述零位位置，是人为设定的位置，作为测量关节位于其他位置的基准点。

请重点参考图2及图4，在本发明第一实施例中，所述器械末端1000可包括末端基座1100、执行器基座1200、末端执行器1300、自转关节、摆动关节和两个开合关节。所述末端基座1100通过自转关节可绕第一轴线L1进行自转；所述执行器基座1200通过摆动关节设置于所述末端基座1100上，并可绕第二轴线L2转动；所述末端执行器1300分别通过一个开合关节设置于所述执行器基座1200上，并可绕第三轴线L3转动。较佳地，所述第三轴线与所述第二轴线垂直且不相交。本实施例中，对于所述末端执行器1300的具体类型并没有特别限制，其可以根据实际需要进行选择，例如所述执行器末端组件1300可以是电钩(此时可以只需要一个开合关节)或者剪刀。在其他实施例中，所述末端执行器1300还可以是冲洗管，此时所述末端执行器1300固定设置于执行器基座1200上。为便于理解，本实施例以剪刀作为末端执行器1300为例进行介绍。应理解，器械末端1000的关节数量、关节的分布方式不局限于上述描述。本领域技术人员可以根据实际需求设定，本实施例对此不作限制。

可选地，所述器械末端1000还包括蛇形关节(图中未示出)，所述蛇形关节用于扩大所述器械末端1000的调整范围，并可包括多个蛇骨。本实施例对于蛇形关节的自由度、蛇骨的形状没有特别的限制，例如，所述蛇形关节包括两个自由度，以及所述蛇形关节的摆动轴优选与第一轴线或第二轴线平行。

请重点参考图1，本实施例中，示范性地，所述驱动轴2100的数量为四个，分别为第一驱动轴2100a、第二驱动轴2100b、第三驱动轴2100c和第四驱动轴2100d，其中所述第一驱动轴2100a和第二驱动轴2100b分别用于驱动所述剪刀的两个剪刀片分别通过一个开合关节绕所述第三轴线L3转动，所述第三驱动轴2100c用于驱动所述执行器基座1200通过摆动关节绕所述第二轴线L2转动，所述第四驱动轴2100d用于驱动所述末端基座1100通过自转关节绕第一轴线L1自转。

通常，所述驱动轴2100的一端用于与外部动力机构连接，并接收外部动力机构所产生的扭矩，另一端通柔性结构与器械末端1000连接，以驱动所述器械末端1000的各关节运动。本实施例对驱动轴通过柔性结构驱动器械末端的具体方式没有特别的限制。另外，所述的“外部动力机构”可为带有减速装置的电机。

所述手术器械100还包括器械杆3000(参考图15)，所示器械杆3000的两端分别连接所述器械末端1000和所述器械盒2000。且所述器械杆3000的轴线可与所述第一轴线L1共线。所述柔性结构从所述器械杆中延伸至器械末端1000，以避免外界的干扰。在本实施例中，当所述器械末端1000的关节位于所述零位位置时，所述器械末端1000距离所述器械盒2000最远，且所述第三轴线L3与所第一轴线L1形成的平面同所述第一驱动轴2100a、所述第二驱动轴2100b的对称面共面。。

进一步地，所述器械盒2000还包括定位板2400，所述定位板2400垂直于所述驱动轴2100，所述定位板2400位于所述基座2300的上方，并与所述基座2300固定连接。所述定位板2400上开设有定位通孔(图中未标注)，本实施例中所述定位通孔的数量为四个，每个定位通孔用于供一个所述驱动轴2100贯穿。作为优选，每个所述定位通孔处均设置一个第二轴承(图中未示出)，所述驱动轴2100通过所述第二轴承与所述定位板2400连接，以避免驱动轴2100在外部动力机构的驱动下旋转时发生径向跳动而影响器械末端1000的运动精度。

请参考图1、图3及图5，所述复位组件包括复位驱动件2210、传力件2240和弹性支撑部2220。其中，所述传力件2240与所述驱动轴2100连接，且所述传力件2240与所述驱动轴2100保持相对静止。所述复位驱动件2210通过传力件2240驱动所述驱动轴2100转动，所述弹性支撑部2220用于控制所述复位驱动件2210与所述传力件2240之间的作用力传递的通断。所述复位驱动件2210的数量不大于与所述驱动轴2100的数量。在本实施例中所述复位驱动件2210的数量为四个，且每个所述复位驱动件2210均与一个所述驱动轴2100连接。即四个关节均可以被驱动至零位位置。

所述复位驱动件2210套设在所述驱动轴2100上，且所述复位驱动件2210可沿所述驱动轴2100的轴向上下运动，并在周向上与所述基座2300保持静止。所述复位驱动件2210的横截面优选为圆形，且所述复位驱动件2210与所述传力件2240相近的表面形成为导向面2211。所述导向面2211被配置为用于引导所述传力件2240绕所述驱动轴2100的轴线转动，进而驱动所述驱动轴2100转动。在本实施例中，所述传力件2240设置于所述驱动轴2100上，并位于所述复位驱动件2210下方。当复位驱动件2210的所述导向面2211与所述传力件2240接触时，所述传力件2240可以在所述导向面2211上移动，且所述导向面2211提供传力件2240转动的作用力。优选，所述传力件2240为一直杆，并垂直于所述驱动轴2100的轴线方向布置，以实现传力件2240在所述导向面2211上滑动。此外，所述直杆上还套设有滚珠，以使传力件2240在所述导向面2211上滚动。可选地，所述导向面2211具有一个波峰和一个波谷，从波峰至波谷的面可以是斜平面，如此驱动轴2100可以匀速转动。此外，从波峰至波谷的面也可以根据需要设计成斜曲面，如此驱动轴2100为变速转动。

本实施例中，所述弹性支撑部2220的数量可为一个。所述弹性支撑部2220为弹性件，包括但不限于弹簧。所述复位组件还包括按压部2230，所述按压部2230包括连接板2231和按钮2232。所述连接板2231设置于所述复位驱动件2210的上方，并与每一个所述复位驱动件2210连接。所述按压部2230分别连接多个所述复位驱动件2210以实现消除所述复位驱动件2210带来的扭矩。优选，所述连接板2231的形状与四个所述驱动轴2100的分布位置相匹配，例如“X”型。所述按钮2232设置于所述连接板2231上表面的中心位置。所述弹性支撑部2220具有相对的上端和下端，所述上端与所述连接板2231连接或邻接，所述下端与所述定位板2400连接。优选，所述弹性支撑部2220与所述按钮2232对应设置，即四个所述驱动轴2100围绕所述一个所述弹性支撑部2220均匀布置。

此外，本实施例中所述定位板2400并不是必须的元件，若所述器械盒2000未设置所述定位板2400，所述弹性支撑部2220的下端与所述基座2300连接。

请参考图1，当所述按压部2230未受到外力作用产生变形时，所述弹性支撑部2220支撑所述连接板2231，以使得与连接板2231连接的复位驱动件2210与所述传力件2240相互分离而不接触(即所述复位驱动件2210与所述传力件2240之间没有相互作用力)。接着请参考图3，当所述按压部2230受到指向所述定位板2400的外力时，所述弹性支撑部2220被压缩，所述复位驱动件2210朝向所述传力件2240运动(以图3所示方位为例，所述复位驱动件2210向下运动)。当所述复位驱动件2210向下运动至所述传力件2240抵靠在所述导向面2211上时，所述复位驱动件2210开始驱动所述传力件2240围绕驱动轴2100的轴线转动。所述复位驱动件2210在外力作用下继续向下运动，此时所述传力件2240将沿着所述导向面2211移动，同时围绕驱动轴2100的轴线转动，从而可使所述驱动轴2100转动，进而驱动所述器械末端1000对应的关节运动。可理解，所述“外力”是指作用力来自于手术器械100以外的元件或机构或者手术操作者。

下面介绍利用本实施例所提供的手术器械100进行微创伤手术的过程。

首先，组装所述手术器械100与外部动力机构。如前所述，所述外部动力机构可为带有减速装置的电机。通常情况下，当所述手术器械100的所述器械末端1000的关节处于零位位置时，有利于提高所述手术器械100与外部动力机构的连接成功率，而且更有利于所述器械100插入戳卡穿刺器400(参考图15)。因此，在安装所述手术器械100前，目测判断所述器械末端1000是否处于所述零位位置，若是，则可以直接连接所述手术器械100与所述外部动力机构；若不是，则操作者通过按压所述按钮2232，以使所述复位驱动件2210朝向所述传力件2240运动至所述复位驱动件2210与所述传力件2240接触，在所述导向面2211的作用下，所述驱动轴2100转动，进而驱动所述器械末端1000运动以回到所述零位位置，之后再连接所述动力机构与所述手术器械100。

接着，使处于所述零位位置的所述器械末端1000插入戳卡穿刺器并进入体腔，以便进行微创伤手术。在手术过程中，操作者通过外部动力机构驱动所述驱动轴2100转动，以调整器械末端1000的各个关节。待该器械末端1000使用结束后，器械末端1000的各个关节一般处于非零位位置。

接着，断开所述外部动力机构与所述驱动轴2100的连接。

接着，调整所述器械末端1000的各个关节回到所述零位位置。按压所述按钮2232，以使所述复位驱动件2210朝向所述传力件2240运动至所述复位驱动件2210与所述传力件2240接触，继续按压所述按钮2232，在所述导向面2211的作用下，所述传力件2240转动，并带动驱动轴2100转动，进而驱动所述器械末端1000的关节运动至所述零位位置。

最后，从所述戳卡穿刺器中拔出所述器械末端1000。

进一步，在对所述器械末端1000的关节进行调整以使所述器械末端1000的关节回到所述零位位置时，为避免所述器械末端1000的关节运动过量，所述手术器械100上优选还设置有限位机构。在一种可选的实现方式中，所述限位机构是设置在所述导向面2211上的零位槽2212。所述零位槽2212周向的尺寸与所述传力件2240相匹配，以使所述零位槽2212可容纳所述传力件2240。优选，所述零位槽沿驱动轴2100的轴向进一步延伸。进一步，所述零位槽2212被配置为当所述传力件2240在所述导向面2211作用下围绕驱动轴2100的轴线转动至所述传力件2240进入所述零位槽2212时，与该绕驱动轴2100对应的所述器械末端1000的关节恰好回到所述零位位置。此时，在所述零位槽2212限制下，所述驱动轴2100不能继续转动。可选地，所述零位槽2212可设置于所述导向面的波谷处。

本实施例中，所有的所述复位驱动件2210与同一个所述按压部2230连接，即通过一个所述按压部2230同时对四个所述驱动轴2100进行调整，以使所述器械末端1000的各个关节全部回到所述零位位置。

应理解，本实施例中以所述手术器械100具有四个驱动轴2100为例进行介绍，在其他实施例中，根据实际需求，所述手术器械100上设置的驱动轴2100的数量可以多于四个，也可以少于四个，具体根据器械末端的自由度数量确定。

当所述驱动轴2100的数量为两个以上，且所述弹性支撑部2220的数量仅为一个时，优选两个以上的所述驱动轴2100围绕所述弹性支撑部2220布置。

当所述驱动轴的数量仅为一个时，所述弹性支撑部的数量可为两个以上，两个以上的所述弹性支撑部均匀地布置在所述驱动轴的周围，同时所述复位驱动件通过按压部与两个以上的所述弹性支撑部连接，以使所述复位驱动件受力均衡(图未示)。

图6至图9示出了本发明第二实施例所提供的手术器械100的局部结构示意图。如图6所示，本实施例中，操作者可一次仅对一个所述驱动轴2100进行调整，以使该驱动轴2100控制的关节回到所述零位位置。

请参考图6至图9，本实施例与第一实施例的区别在于，所述的复位驱动件2210上开设有安装盲孔，并套设在所述驱动轴2100。所述弹性支撑部2220设置于所述安装盲孔内，并在所述驱动轴2100的轴向上支撑所述复位驱动件2210。

可选地，如图8所示，在所述驱动轴2100的轴向上，所述弹性支撑部2220具有相对的第一端和第二端(以图8所示方位为例，所述第一端为上端，所述第二端为下端)，所述第一端抵靠在所述驱动轴2100的上端面上，所述第二端抵靠在所述安装盲孔的顶壁上。这样，当操作者按压所述复位驱动件2210时，所述复位驱动件2210沿所述驱动轴2100的轴向向下运动，以使所述复位驱动件2210的导向面2211与所述传力件2240接触，进而驱动所述驱动轴2100转动。

进一步，如图6至图9所示，为避免所述复位驱动件2210在向下运动的过程中发生歪斜，所述复位组件还包括导引座2250，所述导引座2250位于所述定位板2400的上方，且所述导引座2250所在的平面垂直于所述驱动轴2100的轴线。所述导引座2250上设置有导引通孔2251，所述导引通孔2251的孔径与所述复位驱动件2210的外径相适应，以便于所述复位驱动件2210在所述导引通孔2251中上下运动。进一步地，如图8及图11所示，所述导引通孔2251周向上还设置有导引凸起2252，所述复位驱动件2210上设置有沿所述复位驱动件2210的轴向延伸的导引槽2213，所述导引凸起2252与所述导引槽2213相配合，以使所述复位驱动件2210在周向上与所述基座2300保持静止。较佳地，在所述复位驱动件2210的周向上，所述导引槽2213与所述零位槽2212对齐设置。

在一个替代性实施例中，所述安装孔处设置有第一轴承(图中未示出)，所述第一轴承的外圈与所述安装孔的孔壁固定连接，所述驱动轴2100与所述第一轴承的内圈滑动连接。所述弹性支撑部2220的第一端与所述第一轴承的外圈上端面连接，所述弹性支撑部2220的第二端与所述安装孔的顶壁抵接。这样设置的好处在于，当所述复位驱动件2210驱动所述驱动轴2100转动时，所述弹性支撑部2220不会随驱动轴2100一起转动，进而避免弹性支撑部2220发生扭转。

图10及图11示出了本发明第三实施例所提供的手术器械100的局部结构示意图。如图10及图11所示，本实施例所提供的手术器械100与第一实施例的区别之处在于，所述复位驱动件2210、所述传力件2240均是磁体。

更为具体地，所述复位驱动件2210包括第一磁体2214，所述传力件2240包括第二磁体2215。所述第一磁体2214通过按压部2230与弹性支撑部2220连接，且所述第一磁体2214套设在所述驱动轴2100上，并可沿所述驱动轴2100的轴向运动(即以图10所示方位为例，所述第一磁体2214可上下运动)，所述第一磁体2214被限制相对于所述基座2300周向转动，即所述第一磁体2214相对于所述基座2300在周向上保持静止。相应的，所述第二磁体2215固定地设置在所述驱动轴2100上。

当所述弹性支撑部2220未受到外力作用产生变形时，所述弹性支撑部2220支撑所述第一磁体2214，以使所述第一磁体2214与所述第二磁体2215之间存在一预定距离，该预定距离足以使所述第一磁体2214和所述第二磁体2215之间不产生磁力。而当所述弹性支撑部2220在外力作用下被压缩时，所述第一磁体2214向下运动，以缩小所述第一磁体2214与所述第二磁体2215之间的距离。当所述第一磁体2214与所述第二磁体2215之间的距离减小到一定程度时，所述第一磁体2214与所述第二磁体2215之间产生磁力，且该磁力将驱动所述驱动轴2100转动，进而驱动所述器械末端1000的关节运动至所述零位位置。

可选地，如图11所示，本实施例中所述第一磁体2214和所述第二磁体2215均为圆柱状。如图12所示，所述第一磁体2214具有第一表面(靠近第二磁体2215的表面)，所述第一表面上设置有一个N极和一个S极，一个所述N极和一个所述S极环绕所述第一磁体2214的轴线(优选垂直于驱动轴2100的轴线)布置。所述第二磁体2215的结构可与所述第一磁体2214相同，即所述第二磁体2215具有第二表面(与第一磁体2214第一表面相对的表面)，所述第二表面上设置有一个N极和一个S极，一个所述N极和一个所述S极环绕所述第二磁体2215的轴线(优选垂直于驱动轴2100的轴线)布置。当所述器械末端1000的关节位于所述零位位置时，所述第一表面的N极与所述第二表面的S极正对设置，所述第一表面的S极与所述第二表面的N极正对设置。这样一来，当所述器械末端1000的关节处于所述非零位位置时，所述第一表面的N极部分地与所述第二表面的N极相对，所述第一表面的S极部分地与所述第二表面的S极相对。此时，操作者按压所述按压部2230，使所述第一磁体2214向下运动，进而所述第一磁体2214与所述第二磁体2215之间产生相斥的磁力，在该磁力的作用下，所述驱动轴2100旋转以使所述第一磁体2214和所述第二磁体2215重新回到所述第一表面的S极与所述第二表面的N极相对、所述第一表面的N极与所述第二表面的S极相对的位置，从而所述器械末端1000的关节回到所述零位位置。

由于所述器械末端1000的关节旋转的最大角度为180°，而在本实施例中，所述磁力驱动所述驱动轴2100旋转的最大角度也为180°，因此利用磁力的作用完全可使处于非零位位置的器械末端1000的关节回到所述零位位置。另外，当所述器械末端1000的关节回到所述零位位置后，操作者取消对所述按压部2230的按压，所述弹性支撑部2220恢复初始形状，从而所述第一磁体2214向上运动而远离所述第二磁体2215。由于此时所述第一磁体2214与所述第二磁体2215处于相吸的状态，因此两个磁体间因距离增大而造成的磁力变化不会引起所述驱动轴2100的转动，也就不会对所述器械末端1000关节的位置造成影响。

可理解，本实施例中所述第一磁体2214的第一表面与所述第二磁体2215的第二表面上所设置的N极、S极的数量可根据所述器械末端1000的各关节的最大旋转角度来确定。例如，当所述器械末端1000的一个关节的最大旋转角度为90°时，所述第一表面上可设置两个N极和两个S极，且N极与S极环绕所述第一磁体2214的轴线交替布置。同样地，所述第二表面上也可设置两个N极和两个S极，N极与S极环绕所述第二磁体2215的轴线交替布置。

图13及图14是本发明第四实施例所提供的手术器械100的局部结构示意图。如图13及图14所示，本实施例中，所述复位组件包括扭簧2260，所述扭簧2260套设在所述驱动轴2100上，且沿所述驱动轴2100的轴向，所述扭簧2260具有相对的第三端和第四端(以图13所示方位为例，所述第三端为上端，所述第四端为下端)，所述第三端被配置为相对于所述基座2300在周向上保持静止。具体地，所述复位组件还包括按压部2230，所述第三端与所述按压部2230连接。所述按压部2230可以固定于基座，或者分别连接多个所述扭簧2260以实现消除所述扭簧2260带来的扭矩。所述第四端与所述驱动轴2100连接，从而所述第四端可随所述驱动轴2100同步旋转。所述扭簧2260被配置为，当所述器械末端1000的关节处于所述零位位置时，所述扭簧2260没有弹性形变，而当所述器械末端1000的关节处于所述零位位置时，所述扭簧2260产生形变而存储弹性势能。

在采用本实施例所提供的手术器械100进行微创伤手术时，所述驱动轴2100与外部动力机构连接，并在外部动力机构的驱动下所述驱动轴2100沿第一方向旋转以带动所述器械末端1000的对应的关节运动，使得所述末端器械1000处于所述非零位位置，以调整末端器械1000的姿态。在此过程中，所述扭簧2260的下端随所述驱动轴2100同步旋转产生形变而存储弹性势能。当所述器械末端1000使用结束之后，解除所述外部动力机构与所述驱动轴2100的连接，所述扭簧2260释放所述弹性势能，进而驱动所述驱动轴2100沿第二方向转动，以带动所述器械末端1000回到所述初始位置。所述第二方向与所述第一方向相反，本实施例中当所述第一方向可为逆时针方向时，所述第二方向为顺时针方向，反之亦可。本实施例的优势在于，无需操作者对所述手术器械100额外施加作用力，就能够使手术器械100的器械末端1000的关节自动恢复至所述零位位置。

应理解，在手术过程中使用所述手术器械100时，需要保持所述器械末端1000当前的姿态，此时所述外部动力机构仍与所述驱动轴2100连接，并对所述驱动轴2100施加作用力，以使所述驱动轴2100保持静止。也就是说，对于本实施例来说，所述扭簧2260所存储的弹性势能不足以克服所述外部动力机构对所述驱动轴2100施加的作用力，只有在解除所述外部动力机构与所述驱动轴2100的连接后，所述扭簧2260才可以驱动所述驱动轴2100转动。

进一步地，请参考图15，本发明实施例还提供了一种手术器械系统，所述手术器械系统包括动力盒200和如前任一实施例所提供的手术器械100，所述驱动轴(图15中未示出)用于与所述动力盒200连接，并在所述动力盒200的驱动下旋转。也就是说，所述动力盒200中可设置带有减速装置的电机，以作为前述的外部动力机构。

进一步地，所述手术器械系统还包括无菌组件300，所述无菌组件300设置于所述动力盒200和所述器械盒2000之间，并用于连接所述动力盒200和所述器械盒2000。所述动力盒200所提供的扭矩经所述无菌组件300传递至所述器械盒2000的所述驱动轴2100，进而驱动所述器械末端1000的关节运动。

再进一步地，本发明实施例还提供了一种手术机器人，所述手术机器人包括前述的手术器械系统。

具体的，如图16所示，所述手术机器人包括控制端和执行端，所述控制端包括设置有主操作手的医生控制台10，所述执行端包括手术台车20和侧手推车30等设备，其中，患者躺在所述手术台车20上进行手术。所述侧手推车30上设有用于挂载所述手术器械系统的机械臂(图中未标注)，具体地，所述动力盒固定于所述机械臂的末端，以使所述手术器械系统挂载于所述机械臂上。所述机械臂、所述手术器械系统与所述主操作手具有预定的映射关系，从而两者形成主从关系，所述机械臂、所述手术器械系统可依据所述主操作手的运动来实现各个方向的动作，进而完成手术。

虽然本发明披露如上，但并不局限于此。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (22)

1.一种手术器械，其特征在于，包括器械末端和器械盒，所述器械末端包括至少一个关节，所述关节具有零位位置和非零位位置；所述器械盒包括基座、驱动轴和复位组件，所述驱动轴可转动地设置于所述基座上，并与所述器械末端的关节传动连接；其中，

当所述器械末端的关节位于所述非零位位置时，所述复位组件用于驱动所述驱动轴转动，进而驱动所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

2.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述复位组件包括复位驱动件、传力件和弹性支撑部，所述传力件与所述驱动轴连接，且所述传力件与所述驱动轴保持相对静止，所述复位驱动件用于通过传力件驱动所述驱动轴转动，所述弹性支撑部用于控制所述复位驱动件与所述驱动轴之间的作用力传递的通断。

3.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，所述复位驱动件包括第一磁体，所述传力件包括第二磁体，所述第一磁体与所述弹性支撑部连接，且所述第一磁体套设在所述驱动轴上并可沿所述驱动轴的轴向运动，且被限制相对于基座周向转动，所述第二磁体固设在所述驱动轴上；

其中，所述复位驱动件和所述弹性支撑部被配置为，当所述弹性支撑部未受到外力作用产生形变时，所述第一磁体和所述第二磁体之间没有磁力；当所述器械末端的关节位于所述非零位位置，且所述弹性支撑部在外力作用下被压缩产生变形时，所述第一磁体朝向所述第二磁体运动，使所述第一磁体与所述第二磁体之间产生磁力，所述磁力驱动所述驱动轴转动，进而驱动所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

4.根据权利要求3所述的手术器械，其特征在于，所述第一磁体具有第一表面，所述第二磁体具有第二表面，所述第一表面与所述第二表面面对面地设置，所述第一表面上设有至少一个N极和至少一个S极，所述第二表面上设有至少一个N极和至少一个S极，当所述器械末端位于所述零位位置时，所述第一表面上的N极与所述第二表面上的S极正对设置，所述第一表面上的S极与所述第二表面上的N极正对设置。

5.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，所述复位驱动件套设在所述驱动轴上，并在周向上与所述基座保持静止，且所述复位驱动件朝向所述传力件的端面形成为导向面；

其中，所述复位驱动件、传力件及弹性支撑部被配置为，当所述弹性支撑部未受到外力作用产生变形时，所述弹性支撑部用于支撑所述复位驱动件以使所述复位驱动件与所述传力件分离；当所述器械末端的关节位于所述非零位位置，且所述弹性支撑部在外力作用下被压缩时，所述复位驱动件朝向所述传力件运动，使所述导向面引导所述传力件绕所述驱动轴的轴线转动，进而驱动所述驱动轴转动，以实现所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

6.根据权利要求5所述的手术器械，其特征在于，当所述复位驱动件与所述传力件接触时，所述传力件能够在所述导向面上移动，且所述导向面提供所述传力件转动的作用力，以驱动所述传力件绕所述驱动轴的轴线转动，进而驱动所述驱动轴转动，以实现所述器械末端的关节运动至所述零位位置。

7.根据权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述手术器械还包括限位机构，所述限位机构用于当所述器械末端的关节运动至所述零位位置时，阻止所述驱动轴继续转动。

8.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述限位机构为设置在所述导向面上的零位槽，所述零位槽周向的尺寸与所述传力件相匹配，当所述器械末端的关节回到所述零位位置时，所述传力件容纳于所述零位槽。

9.根据权利要求8所述的手术器械，其特征在于，所述导向面具有一个波峰和一个波谷，所述零位槽设置于所述波谷处。

10.根据权利要求3-9中任一项所述的手术器械，其特征在于，所述复位组件还包括按压部，所述按压部用于实现所述复位驱动件与所述弹性支撑部连接，并使所述复位驱动件在周向上与所述基座保持静止。

11.根据权利要求10所述的手术器械，其特征在于，所述弹性支撑部的数量为一个，所述驱动轴的数量为至少两个，至少两个所述驱动轴围绕一个所述弹性支撑部均匀布置。

12.根据权利要求10所述的手术器械，其特征在于，所述驱动轴的数量为一个，所述弹性支撑部的数量为至少两个，至少两个所述弹性支撑部围绕一个所述驱动轴均匀布置。

13.根据权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述复位驱动件上开设有安装盲孔并套设在所述驱动轴上，所述弹性支撑部设置于所述安装盲孔中；所述弹性支撑部沿所述驱动轴的轴向具有相对的第一端和第二端，所述第一端抵靠在所述安装盲孔的顶壁上，所述第二端抵靠在所述驱动轴的端面上。

14.根据权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述复位驱动件上开设有安装盲孔，所述安装盲孔处设置有第一轴承，所述驱动轴插入所述安装盲孔并通过第一轴承与所述复位驱动件连接；所述弹性支撑部设置于所述安装盲孔中，所述弹性支撑部沿所述驱动轴的轴向具有相对的第一端和第二端，所述第一端抵靠在所述安装盲孔的顶壁上，所述第二端与所述第一轴承固定连接。

15.根据权利要求13或14所述的手术器械，其特征在于，所述复位组件还包括导引座，所述导引座上开设有导引通孔，所述导引座垂直于所述驱动轴设置于所述基座上方，所述复位驱动件在所述导引通孔内可沿所述驱动轴的轴向运动。

16.根据权利要求15所述的手术器械，其特征在于，所述导引通孔处设置有导引凸起，所述复位驱动件上设有沿所述复位驱动件的轴向延伸的导引槽，所述导引凸起与所述导引槽相配合，以使所述复位驱动件在周向上与所述基座保持静止。

17.根据权利要求16所述的手术器械，其特征在于，所述导向面上开设有零位槽，所述零位槽周向的尺寸与所述传力件相匹配，当所述器械末端的关节回到所述零位位置时，所述传力件容纳于所述零位槽，并且在所述复位驱动件的周向上，所述零位槽与所述导引槽对齐设置。

18.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述复位组件包括扭簧；所述扭簧套设在所述驱动轴上并具有相对的第三端和第四端，所述第三端被配置为相对于所述基座在周向上保持静止，所述第四端与所述驱动轴连接，且所述第四端可随所述驱动轴同步转动；

所述扭簧被配置为，当所述器械末端的关节位于所述非零位位置时，所述扭簧存储有弹性势能；当所述扭簧释放所述弹性势能时，所述扭簧驱动所述驱动轴转动以使所述器械末端的关节回到所述零位位置。

19.根据权利要求18所述的手术器械，其特征在于，所述复位组件包括按压部，所述按压部与所述扭簧之第三端连接，以实现所述第三端在周向上与所述基座保持静止。

20.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述器械盒还包括定位板，所述定位板位于所述基座的上方，所述驱动轴贯穿所述定位板，所述定位板用于防止所述驱动轴径向跳动。

21.一种手术器械系统，其特征在于，包括动力盒和如权利要求1-20中任一项所述的手术器械，所述驱动轴用于与所述动力盒连接，并在所述动力盒的驱动下转动。

22.一种手术机器人，其特征在于，包括如权利要求21所述的手术器械系统。

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