CN112401944A - 一种微创手术装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种微创手术装置，包括动力装置和与动力装置可拆卸连接的器械驱动装置，动力装置设有电机组件，器械驱动装置设有输入轴，电机组件与输入轴通过连接器传动连接，动力装置表面设有电机输出孔，连接器设置在电机输出孔内，电机输出孔所在平面相对于连接器轴端面具有倾斜角度α，输入轴垂直伸出于器械驱动装置的表面相对于连接器轴端面也具有倾斜角度α，以使器械驱动装置能够贴合于动力装置安装，并且输入轴与连接器的轴线形成夹角α。本发明在器械驱动装置与动力装置底部表面在贴合时，输入轴与连接器不同轴，转动时会形成一定的偏转力，轴向锁紧输入轴和连接器，提高了输入轴和连接器的连接可靠性，确保电机输出的稳定。

Description

一种微创手术装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种微创手术装置。

背景技术

随着科学技术的发展，微创手术医疗技术已经广泛应用于外科的许多领域。微创手术技术不仅能够减少手术创口，还能够使患者术后的恢复时间大幅减少，减轻患者不适并减少有害的副作用。

微创手术通常采用机器人手术系统来实现，机器人手术系统一般包括具有多个自由度的手臂、设置在手臂端部的动力装置、设置在动力装置上的器械驱动装置和设置在器械驱动装置上的手术执行器，手术执行器至少包括剪刀、夹钳等，操作者操作动力装置上的器械驱动装置动作时，进一步可控制手术执行器进行夹取、剪切等操作。

现有微创手术装置的动力装置的电机输出轴和器械驱动装置的输入轴通常通过联轴器连接，动力装置的电机输出轴和器械驱动装置的输入轴都是在一条直线上连接的，像电机通过电机联轴器连接轴，所连接的输入轴与电机的输出轴在一条直线上，这样是最常规的连接方式，但是这样的连接方式需要联轴器将电机的输出轴和设备的输入轴紧密的连接在一起，才会起到好的传递效果。而联轴器的弊端首先在于其不易拆卸，为了避免交叉污染，器械驱动装置和手术执行器均为一次性使用的器件，由于需要给处在无菌区的手术器械提供剪切、拉伸、旋转等的力和力矩，动力装置与器械控制器在实现可拆卸的前提下需具有动力传递的效果。对于需要频繁拆卸的连接结构，采用联轴器的拆装时间成本过高。其次，由于动力装置的电机输出轴和器械驱动装置的输入轴通过联轴器同轴设置，导致二者之间缺乏轴向锁紧而易脱落。

发明内容

为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择，本发明提供一种微创手术装置，提高微创手术装置的动力装置的电机输出轴和器械驱动装置的输入轴连接的可靠性，且便于拆装。

本发明公开的一种微创手术装置，包括动力装置和与动力装置可拆卸连接的器械驱动装置，动力装置设有电机组件，器械驱动装置设有输入轴，电机组件与输入轴通过连接器传动连接，动力装置表面设有电机输出孔，连接器设置在电机输出孔内，电机输出孔所在平面相对于连接器轴端面具有倾斜角度α，输入轴垂直伸出于器械驱动装置的表面相对于连接器轴端面也具有倾斜角度α，以使器械驱动装置能够贴合于动力装置安装，并且输入轴与连接器的轴线形成夹角α。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，动力装置设有多个电机组件，相邻两个电机组件的电机输出孔所在平面分别朝向第一方向和第二方向，以使相邻电机组件的电机输出孔所在平面的夹角为2α。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，动力装置呈左右对称设置，两组相邻电机组件以动力装置的对称中心面呈左右对称设置于动力装置内部。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，动力装置设有多个电机组件，器械驱动装置设有多个与电机组件对应的输入轴，器械驱动装置还包括执行单元，执行单元能够受多个输入轴作用朝向不同方向偏转。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，器械驱动装置还包括作用于执行单元的牵引单元，牵引单元包括多组相对布置的牵引绳和与各牵引绳配合的转轴，输入轴与转轴传动连接以在转轴的转动方向牵动牵引绳。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，电机组件沿水平方向设置于动力装置内部，动力装置内部还设有与电机组件输出轴垂直传动的传动件，电机输出孔对应传动件设置。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，器械驱动装置包括由输入轴传动驱动的执行单元，动力装置在靠近执行单元的一侧径向尺寸收窄。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，还包括设置于动力装置和器械驱动装置之间的无菌罩，连接器固定于无菌罩。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，连接器包括与无菌罩密封连接的固定件，和可转动的全部或部分设置于固定件内部的传动轴，传动轴两端分别与电机组件和输入轴传动连接。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，固定件内部形成安装腔，安装腔内设有弹性件，弹性件轴向作用于传动轴以使传动轴沿器械驱动装置的安装方向形成缓冲。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

1.本申请在动力装置和器械驱动装置通过连接器传动连接，且固定连接器的电机输出孔相对连接器轴端面设置倾斜角度，器械驱动装置也对应该角度设置配合的斜面，从而器械驱动装置与动力装置底部表面在贴合时，输入轴与连接器不同轴，转动时会形成一定的偏转力，轴向锁紧输入轴和连接器，一方面解决了现有技术中采用联轴器导致不便于拆装的问题，另一方面通过轴向锁紧力提高了输入轴和连接器的连接可靠性，确保电机输出的稳定。

2.本申请中的相邻两个电机组件的电机输出孔所在平面分别相对设置以使成型的平面夹角为2α，当动力装置与器械装置在进行动力传递时，相邻电机输出孔内设置的连接器分别形成相对的锁紧力，从而进一步的提高了电机输出的稳定性。

3.本申请中的动力装置左右对称设置，用于实现不同姿态的电机也对称设置在动力装置内部，使得形成于动力装置和器械驱动装置上的锁紧力左右对称，进而保证在动力装置和器械驱动装置传递动力时的平衡。

4.本申请中的动力装置内设有多个电机组件，不同的电机组件可受控制的驱动器械驱动装置的执行单元，并由执行单元执行诸如朝向多个方向偏转、旋转的作用效果，利用多个电机组件的独立或者配合控制，提高手术的控制精度。

5.本申请通过牵引单元来实现对执行单元的偏转控制，当需要执行单元朝某一方向偏转时，则通过启动对应的电机来带动牵引单元转动即可，结构简单易于实现。

6.本申请在动力装置和器械驱动装置之间设置无菌罩，无菌罩套设在动力装置外部，可避免反复使用的动力装置会影响器械驱动装置和手术患者所在的无菌环境，连接器设置在无菌罩上，可以使连接器能够传动动力装置的动力至器械驱动装置，在使用过程中既不会影响动力装置与器械驱动装置的动力传递，也不会使无菌罩因动力传递而破损，确保了手术环境的无菌条件。

7.本申请中连接器通过设置在内部的传动轴来实现动力传递，可提高与动力装置和器械驱动装置分别连接的可靠性。

8.当安装器械驱动装置时会压合传动轴，本发明的连接器中设有弹性件，弹性件的设置可对器械驱动装置在安装方向形成缓冲，当传动轴被下压后，在动力装置转动过程中可使传动轴复位，并使传动轴与器械驱动装置啮合传动，提高连接器与器械驱动装置连接时的便利性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例中动力装置和器械驱动装置装配状态的俯视图。

图2为本发明一实施例中动力装置罩设无菌罩的结构示意图。

图3为本发明一实施例中电机输出孔在动力装置表面的示意图。

图4为图3中A处的局部放大图。

图5为本发明一实施例中器械驱动装置上输入轴的示意图。

图6为图5中B处的局部放大图。

图7为本发明一实施例中器械驱动装置在输入轴处的剖视图。

图8为图7中C处的局部放大图。

图9为本发明一实施例中动力装置内部的电机组件安装示意图。

图10为本发明一实施例中连接器的结构示意图。

图11为本发明一实施例中连接器隐藏第一壳体的结构示意图。

图12为本发明一实施例中连接器隐藏第二壳体的结构示意图。

图13为本发明一实施例中执行单元的结构示意图。

图14为图13中D处的局部放大图。

附图标记说明：

1-动力装置，11-电机组件，12-电机输出孔，21-输入轴，211-导向柱，22-执行单元，3-连接器，31-传动轴，311-扁位槽，312-导向槽，32-固定件，33-第一壳体，34-第二壳体，35-弹性件，2-器械驱动装置，21-输入轴，211-导向柱，22-执行单元，221-执行单元，4-无菌罩。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过度结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

具体采取的方案是：

请参见图1、图2、图5-图8，动力装置固定1设置在手臂端部，操作者可针对患者的不同病变或者创口位置移动动力装置1来实施手术。器械驱动装置2可拆卸的安装在动力装置1上，手术执行器设置在器械驱动装置2上，操作者通过操作动力装置1来传递动力至器械驱动装置2，器械驱动装置2则进一步使手术执行器执行相应的手术动作，如夹取、剪切等。实际手术过程中，需要确保器械驱动装置2与患者一同处于无菌区。

其中，动力装置1设有电机组件11(见图9)，电机组件11的输出轴垂直于动力装置1的上表面设置，器械驱动装置2设有输入轴21(见图7)，电机组件11的输出轴与输入轴21通过连接器3传动连接。动力装置1表面设有电机输出孔12，连接器3设置在电机输出孔12内，连接器3包括与位于无菌区的器械驱动装置2连接的第一端部，和与位于非无菌区的动力装置1连接的第二端部，第一端部和第二端部联动配合。具体的，连接器3包括传动轴(见图10)，第一端部和第二端部分别形成于传动轴31的轴向两端。在进行动力传递时，随着电机组件11的输出轴的转动，输出轴带动传动轴31直接转动，动力传动简单可靠。

如图4所示，电机输出孔12所在平面相对于连接器3轴端面具有倾斜角度α，输入轴21垂直伸出于器械驱动装置2的表面相对于连接器3轴端面也具有倾斜角度α，以使器械驱动装置2能够贴合于动力装置1安装，并且输入轴21与连接器3的轴线形成夹角α。本申请动力装置1和器械驱动装置2通过连接器3传动连接，且固定连接器3的电机输出孔12相对连接器3轴端面设置倾斜角度，器械驱动装置2也对应该角度设置配合的斜面，从而器械驱动装置2与动力装置1底部表面在贴合时，输入轴21与连接器3不同轴，转动时会形成一定的偏转力，轴向锁紧输入轴21和连接器3，一方面解决了现有技术中采用联轴器导致不便于拆装的问题，另一方面通过轴向锁紧力提高了输入轴21和连接器3的连接可靠性，确保电机输出的稳定。

进一步的，为了保证动力装置1和器械驱动装置2安装的可靠性和传动的有效性，角度α的范围为3～8°，优选为5°。若角度α过小，会影响动力装置1和器械驱动装置2在传动过程中的锁紧效果，而当角度α过大，则不利于动力装置1和器械驱动装置2装配的可靠性。

请参见图3、图4，为了实现对手术执行器的高精度控制，动力装置1设有多个电机组件11，器械驱动装置2设有多个与电机组件11对应的输入轴21，器械驱动装置2还包括执行单元22，执行单元22能够受多个输入轴21作用朝向不同方向偏转。不同的电机组件11可受控制的驱动器械驱动装置2的输入轴，进而带动执行单元22执行诸如朝向多个方向偏转、旋转的作用效果，利用多个电机组件11的独立或者配合控制，提高手术的控制精度。通常而言，器械驱动装置2设有4个输入轴21分别作用于执行单元22以使执行单元22在上、下、左、右四个方向偏转，并利用四个方向中相邻的两个方向的配合来实现一定角度的偏转，对应的，在动力装置1内设有4个电机组件11与之配合，分别对应4个输入轴21，以实现对执行单元22的上、下、左、右控制。相邻两个电机组件11的电机输出孔12所在平面分别朝向第一方向和第二方向，以使相邻电机组件11的电机输出孔12所在平面的夹角为2α，当动力装置1与器械驱动装置2在进行动力传递时，相邻电机输出孔12内设置的连接器3分别形成相对的锁紧力，从而进一步的提高了电机输出的稳定性。

请参见图9，进一步的，动力装置1呈左右对称设置，每2个相邻的电机组件11形成一组，两组相邻电机组件11以动力装置1的对称中心面呈左右对称设置于动力装置1内部。动力装置1左右对称设置，用于实现不同姿态的电机组件11也对称设置在动力装置1内部，使得形成于动力装置1和器械驱动装置2上的锁紧力左右对称，进而保证在动力装置1和器械驱动装置2传递动力时的平衡。

请参见图2，在一些实施例中，微创手术装置还包括设置于动力装置1和器械驱动装置2之间的无菌罩4，连接器3固定于无菌罩4。操作者通过操作动力装置1来传递动力至器械驱动装置2，由于在实际手术过程中，需要确保器械驱动装置2与患者一同处于无菌区，因此在手术之前，无菌罩4设置在动力装置1和手臂等可以反复使用且需要无菌条件的装置上，器械驱动装置2以及手术执行器则作为一次性可替换部件与患者同处于无菌环境。无菌罩4具有无菌侧和非无菌侧，在使用过程中应确保无菌侧用于安装器械驱动装置2并与患者处于同一无菌环境下，非无菌侧则罩设在动力装置1和手臂上。通过连接器3能够传递动力至器械驱动装置2，在使用过程中将无菌罩4罩设在动力装置1上不会影响动力装置1对器械驱动装置2的传动，动力传递稳定可靠，无菌罩4不会因动力传递而破损，确保了手术环境的无菌条件。

请参见图10-图12，进一步的，连接器3包括与无菌罩4密封连接的固定件32，和可转动的全部或部分设置于固定件32内部的传动轴31。固定件32包括可拆卸连接的第一壳体33和第二壳体34，无菌罩4夹持于第一壳体33和第二壳体34之间。通过设置在无菌罩4上的固定件32将连接器的第一端部和第二端部分布在两侧，固定件32与无菌罩4密封连接，确保在实现动力传递的同时，避免细菌传播，保护无菌环境。

请参见图12，固定件32内形成安装腔，安装腔内设有弹性件35，弹性件35轴向作用于传动轴31以使传动轴31沿器械驱动装置2的安装方向形成缓冲。具体的，弹性件35为弹簧，弹簧套设于传动轴31，并且弹簧两端分别与传动轴31和第二壳体34内壁轴向抵接，以对传动轴31提供轴向复位的弹力。当安装器械驱动装置2时会压合传动轴31，本发明的连接器3中设有弹性件35，弹性件5的设置可对器械驱动装置2在安装方向形成缓冲，当传动轴31被下压后，在动力装置1转动过程中可使传动轴31复位，并使传动轴31与器械驱动装置2啮合传动，提高连接器3与器械驱动装置2连接时的可靠性。

器械驱动装置2的输入轴21的传动端部为扁位结构，传动轴31的第一端部的轴端面包括与器械驱动装置2传动连接的扁位槽311，当器械驱动装置2安装在动力装置1上时，输入轴21可伸入扁位槽311中实现传动配合。

请继续参见图6，进一步的，为了保证输入轴21和传动轴31配合的可靠性，垂直于输入轴21的扁位结构还设有导向柱211，传动轴31的第一端部的轴端面还包括垂直于扁位槽311设置的导向槽312，导向柱211与导向槽312配合传动，导向柱211的圆形侧壁还可以起到对输入轴21和传动轴31装配导向的作用，提高安装效率，减少装配干涉。

器械驱动装置2还包括作用于执行单元22的牵引单元(图中未示出)，牵引单元包括多组相对布置的牵引绳和与各牵引绳配合的转轴，输入轴21与转轴传动连接以在转轴的转动方向牵动牵引绳。牵引单元包括两组牵引组件，各所述牵引组件包括两条牵引绳，属于同一牵引组件的两条牵引绳相对布置，以在相对的方向上限定执行单元22的偏转角度。针对每条牵引绳均设有转轴来驱动，以实现牵引绳的张紧。转轴设置在器械驱动装置2的输入轴21上，当动力装置1内部的电机组件11转动带动连接器3转动，进一步带动器械驱动装置2上的输入轴21转动时，转轴随之沿一个方向转动，由于牵引绳绕设在转轴上，转轴的转动可带动牵引绳的张紧。请参见图13、图14，牵引绳的一个端部则设置在执行单元22的端部，执行单元22包括由多个互相铰合的关节221形成的薄壁管状结构，相邻关节221的铰合部相互垂直，以便实现在任一方向上的弯曲偏转角度的控制。通过牵引单元来实现对执行单元22的偏转控制，当需要执行单元22朝某一方向偏转时，则通过启动对应的电机组件11来带动牵引单元转动即可，结构简单易于实现。

请参见图9，在一些实施例中，电机组件11沿水平方向设置于动力装置1内部，以使动力装置1扁平化，由于器械驱动装置2安装在动力装置1的上表面，为了将电机组件11的水平动力传递至器械驱动装置2，动力装置1内部还设有与电机组件11输出轴垂直传动的传动件，电机输出孔12对应传动件设置。如传动件为伞齿轮组，即分别在电机组件11输出轴上设置第一伞齿轮，在电机输出孔12内设置一轴体并在轴体上套设有第二伞齿轮，第一伞齿轮和第二伞齿轮配合以实现垂直方向的动力传递。电机组件11水平设置在动力装置1内部，可减少动力转置1在竖直方向的空间占用，实现动力装置1的扁平化结构，便于操作者操作动力装置1对患者执行手术。

请参见图3，在一些实施例中，为了提高手术的精准性，动力装置1在靠近执行单元22的一侧径向尺寸收窄。由于执行单元22上设有手术执行器，在执行微创手术时，在患者一端的尺寸越小则越利于降低操作者的视觉阻碍，并能避免动力装置1触碰到患者的问题。如将动力装置1设置为类三角形结构，在三角形的一个凸角处形成为设置执行单元22的一侧，与该凸角相对的一侧则形成为安装电机组件11、靠近操作者的一侧，从而一方面便于操作者对动力装置1的操作，另一方面降低动力装置1体积过大对患者产生的影响。

本发明所保护的技术方案，并不局限于上述实施例，应当指出，任意一个实施例的技术方案与其他一个或多个实施例中技术方案的结合，在本发明的保护范围内。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种微创手术装置，其特征在于，包括动力装置和与所述动力装置可拆卸连接的器械驱动装置，所述动力装置设有电机组件，所述器械驱动装置设有输入轴，所述电机组件与所述输入轴通过连接器传动连接，所述动力装置表面设有电机输出孔，所述连接器设置在所述电机输出孔内，所述电机输出孔所在平面相对于所述连接器轴端面具有倾斜角度α，所述输入轴垂直伸出于所述器械驱动装置的表面相对于所述连接器轴端面也具有倾斜角度α，以使所述器械驱动装置能够贴合于所述动力装置安装，并且所述输入轴与所述连接器的轴线形成夹角α。

2.根据权利要求1所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述动力装置设有多个所述电机组件，相邻两个电机组件的电机输出孔所在平面分别朝向第一方向和第二方向，以使相邻所述电机组件的电机输出孔所在平面的夹角为2α。

3.根据权利要求2所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述动力装置呈左右对称设置，两组相邻所述电机组件以所述动力装置的对称中心面呈左右对称设置于所述动力装置内部。

4.根据权利要求1所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述动力装置设有多个所述电机组件，所述器械驱动装置设有多个与所述电机组件对应的输入轴，所述器械驱动装置还包括执行单元，所述执行单元能够受多个所述输入轴作用朝向不同方向偏转。

5.根据权利要求4所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述器械驱动装置还包括作用于所述执行单元的牵引单元，所述牵引单元包括多组相对布置的牵引绳和与各所述牵引绳配合的转轴，所述输入轴与所述转轴传动连接以在所述转轴的转动方向牵动所述牵引绳。

6.根据权利要求1所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述电机组件沿水平方向设置于所述动力装置内部，所述动力装置内部还设有与所述电机组件输出轴垂直传动的传动件，所述电机输出孔对应所述传动件设置。

7.根据权利要求1所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述器械驱动装置包括由所述输入轴传动驱动的执行单元，所述动力装置在靠近所述执行单元的一侧径向尺寸收窄。

8.根据权利要求1所述的一种微创手术装置，其特征在于，还包括设置于所述动力装置和所述器械驱动装置之间的无菌罩，所述连接器固定于所述无菌罩。

9.根据权利要求8所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述连接器包括与所述无菌罩密封连接的固定件，和可转动的全部或部分设置于所述固定件内部的传动轴，所述传动轴两端分别与所述电机组件和所述输入轴传动连接。

10.根据权利要求9所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述固定件内部形成安装腔，所述安装腔内设有弹性件，所述弹性件轴向作用于所述传动轴以使所述传动轴沿所述器械驱动装置的安装方向形成缓冲。

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