CN113952036A - 一种手术机械手执行集成头及手术机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术机械手执行集成头及手术机械手装置，包括基座、与基座转动相连的摆动体和活动连接在摆动体一端的电剪，所述的电剪用于通电后对人体组织进行切割，所述的电剪和摆动体的活动由拉力件进行控制；所述的手术机械手执行集成头上还设置有激光发射元件，所述的激光发射元件发出用于手术治疗的激光，所述的激光发射元件和电剪分别配套连接有光传输线缆和供电线缆。本发明不仅将医用激光引进到了手术机器人系统，结合了两者精准微创优势，为发挥医用激光的精准定位及精准切割的优势提供了有效硬件支撑；而且解决了手术中高频电刀和医用激光的快速调换难题，扩大了医用激光应用场景，大大减少患者所受到的伤害，缩短了手术和愈合的时间，同时也为医生进行手术提供了极大的便利。

Description

一种手术机械手执行集成头及手术机械手装置

技术领域

本发明涉及手术机器人领域，具体为一种手术机械手执行集成头及手术机械手装置。

背景技术

目前，手术机器人是一种高端医疗设备，进入人体中操作的是微创手术机械手，在手术过程中手术机械手需要插入和退出人体并对人体组织进行切割、缝合、分离等操作，目前市场主流手术机器人的微创手术机械手只配有高频电剪行切割分离功能，其它的能量操作器械如超声刀需要在人体上另外开孔。激光切割定位精度可达0.05mm，最小热损伤深度只有0.2mm，远小于电刀6mm和超声刀3mm的热损伤深度；而且激光切割效率高，可直接气化组织；不仅适合做保护正常组织、血管、神经等的精准手术切割，甚至可汽化碎石。但在目前的外科腔镜手术器械中缺乏必要的硬件支撑激光优势的充分运用。在实际操作过程中激光、高频电剪等载能工具不能快速选择调换，使得高端的机器人、激光设备应用场景受到限制，不能充分发挥应有功能；医生的手术应用场景也受到局限，不能在宏观和微观应用场景间自由调换。

发明内容

本发明提供了一种适合手术辅助机器人系统的可视化光电双能量微创手术器械，包括执行集成头及远端微创器械装置，不仅用于解决现有腔镜手术中医用激光的充分运用问题，而且解决了高频电刀和激光不能快速选择调换问题，结合了机器人系统和激光技术的微创精准优势，极大方便了医生的精准手术。

为实现上述目的，第一方面，在本申请的实施例中，提供如下技术方案：一种手术机械手执行集成头，包括基座、与基座转动相连的摆动体和活动连接在摆动体一端的电剪，所述的电剪用于通电后对人体组织进行切割，所述的电剪和摆动体的活动由拉力件进行控制；

所述的手术机械手执行集成头上还设置有激光发射元件，所述的激光发射元件发出用于手术治疗的激光，所述的激光发射元件和电剪分别配套连接有光传输线缆和供电线缆。

作为优选，所述的激光发射元件为伸缩结构，由配套的光传输线缆控制进行伸出以及缩回。

作为优选，所述的激光发射元件安装在电剪上。

作为优选，所述的摆动体上安装有若干个用于拉力件导向的导向轮。

在本申请的实施例中，第二方面，提供了一种手术机械手装置，包括：

一活动内体，所述的活动内体的前端安装有如第一方面中所述的手术机械手执行集成头；

一管体，所述的管体套接在活动内体外侧，所述的活动内体可相对于管体进行周向转动；

一适配安装主体，所述的适配安装主体与管体的后端连接，所述的适配安装主体用于与配套的机械臂相连，所述的供电线缆、光传输线缆和拉力件均延伸至适配安装主体内。

作为优选，所述的管体中设置有一延伸至管体两端的通液管，所述的通液管一端连接有冲液管和抽液管。

作为优选，所述的管体中设置有从其前端伸出的图像采集传输元件。

作为优选，所述的适配安装主体内安装有与拉力件对应的卷轮，用于驱动拉力件进行抽拉，所述的适配安装主体的侧壁上安装有与卷轮对应连接的传动扣接件，所述的传动扣接件用于与配套的机械臂相连传递动力。

作为优选，所述的活动内体的一端位于适配安装主体内并轴向连接有蜗轮，所述的蜗轮由一侧的蜗杆驱动进行转动，使活动内体进行周向转动，所述的适配安装主体的侧壁上安装有与蜗杆对应的传动扣接件，所述的传动扣接件用于与配套的机械臂相连传递动力。

作为优选，所述的适配安装主体内安装有一导向滚轮，所述的导向滚轮的一侧安装有一压轮，所述的激光发射元件为伸缩结构，由配套的光传输线缆控制进行伸出以及缩回，该光传输线缆夹在导向滚轮和压轮之间，由导向滚轮驱动进行移动，所述的适配安装主体的侧壁上安装有与导向滚轮对应的传动扣接件，所述的传动扣接件用于与配套的机械臂相连传递动力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

结构紧凑，将电剪与激光发射元件集成到了一起，在使用电剪对人体组织进行切割的同时，也可以使用激光对人体组织进行操作，结合了两者精准微创优势，为发挥医用激光的精准定位及精准切割的优势提供了有效硬件支撑；而且解决了手术中高频电刀和医用激光的快速调换难题，扩大了医用激光应用场景，大大减少患者所受到的伤害，缩短了手术和愈合的时间；手术机械手执行集成头具有比较大的活动范围，满足人体内部各个位置的手术操作，具有多个拉力件来控制摆动体和电剪的工作，可以与现有的配套机械臂连接，操作简单，为医生进行手术提供了极大的便利。

附图说明

图1为本发明的手术机械手装置的整体立体结构图；

图2为本发明的手术机械手装置的整体俯视结构图；

图3为本发明的手术机械手装置的整体仰视结构图；

图4为本发明的手术机械手执行集成头的立体结构图；

图5为本发明的适配安装主体的立体内部结构图；

图6为本发明的局部剖视结构示意图。

附图标记：

1、适配安装主体，11、光传输线缆，12、蜗轮，13、图像采集传输元件，14、第一卷轮，15、第二卷轮，16、内部导向轮，17、压轮，18、底板，19、蜗杆，2、管体，20、导向滚轮，21、插座，22、镜头供电插头，23、电剪供电插头，24、第三卷轮，31、基座，32、摆动体，33、导向轮，34、激光发射元件，35、电剪，5、传动扣接件，6、拉力件，7、活动内体，8、通液管，9、冲液管，10、抽液管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供为实现上述目的，解决现有技术手术中电刀和激光不能同时使用的问题，本发明提供如下技术方案：

实施例1：

如图4所示，首先提供一种手术机械手执行集成头，包括基座31、与基座31转动相连的摆动体32和活动连接在摆动体32一端的电剪35，所述的电剪35用于通电后对人体组织进行切割，所述的电剪35和摆动体32的活动由拉力件6进行控制，在本实施例中，电剪35的形状与现有的剪刀类似，具有两片刀体，两片刀体并排转动安装在摆动体32的一端，两片刀体相对转动就可以实现对人体组织的切割，同时两片刀体上进行通电，通电为高频电流，可以在对人体组织进行切割的时候起到止血凝血的作用。

作为拉力件6与电剪35的一种连接结构，刀体的末端具有轮状结构，两个刀体的轮状结构同心布置，拉力件6优选为钢丝或者拉绳，可以从两个刀体的轮状结构上绕过，通过拉力件6的轴向移动就可以实现两个刀体的相对转动；

摆动体32通过转轴与基座31相连，摆动体32可以绕着转轴做大于180°的范围转动，这样使得电剪35的操作范围比较大，可以满足各个位置组织的切割要求，作为优选，摆动体32与转轴连接的位置也设置有轮状结构，拉力件6优选为钢丝或者拉绳，拉力件6从摆动体32的轮状结构上绕过，通过拉力件6的轴向移动就可以实现摆动体32转动。

同时，为了解决现有技术手术中电刀和激光不能同时使用的问题，所述的手术机械手执行集成头上还设置有激光发射元件34，所述的激光发射元件34发出用于手术治疗的激光，激光发射元件34可以发出激光，激光效率低但热损伤深度较浅，且精度极高，适合做涉及血管、神经的精细化手术切割，可以在电剪进行切割的同时或者切割的间歇期间对同一个组织进行手术操作，也可以单独使用激光发射元件34对血管或者神经进行切割，无需将机械手退出进行切换，为了满足激光发射元件34和电剪35的使用，所述的激光发射元件34和电剪35分别配套连接有光传输线缆11和供电线缆，光传输线缆11和供电线缆可以从基座31、摆动体32中穿过，延伸到位于前端的激光发射元件34和电剪35中，在本实施例中，光传输线缆11优选为光纤线缆。

在本实施例中，为了进一步满足激光发射元件34对组织的手术治疗，使激光发射元件34更加靠近人体组织，所述的激光发射元件34为伸缩结构，由配套的光传输线缆11控制进行伸出以及缩回，因为光传输线缆11与激光发射元件34是直接相连的，所以通过光传输线缆11的抽拉可以实现激光发射元件34的位移，也就是激光发射元件34的伸出和缩回，当然，激光发射元件34不管在伸出状态下还是缩回状态下，都不影响激光发射元件34发出激光。

在本实施例中，作为优选方案，可以将所述的激光发射元件34安装在电剪35上，具体来说，可以安装在电剪35的其中一个刀体上，并与电剪35的剪切方向一致，而如果激光发射元件34是可以伸缩的，则在电剪35张开的时候，激光发射元件34伸出来，伸出的长度不用很长，1-3cm即可，而电剪35合上的时候，激光发射元件34则会缩回，这样就不会影响电剪35的正常工作。

在本实施例中，为了对拉力件6进行导向，使拉力件6可以张紧，不容易与电剪35以及摆动体32脱开，所述的摆动体32上安装有若干个用于拉力件6导向的导向轮33，导向轮33上径向设置有凹槽，供拉力件6嵌入驱动。

实施例2：

在本申请的实施例中，提供了一种手术机械手装置，如图1-3所示，其中包括：

一活动内体7，所述的活动内体7的前端安装有如实施例1中所述的手术机械手执行集成头，在本实施例中，活动内体7优选为一空心杆，手术机械手执行集成头中的基座31与活动内体7的一端相连，活动内体7内部用于穿接各种线缆，防止线缆外露；

还包括一管体2，所述的管体2套接在活动内体7外侧，管体2与活动内体7同心设置，两者紧贴，所述的活动内体7可相对于管体2进行周向转动，活动内体7的周向转动可以使整个手术机械手执行集成头进行周向转动，使手术机械手执行集成头的活动自由度更大，满足手术的多变需要；

在本实施例中，手术机械手装置还包括一适配安装主体1，所述的适配安装主体1与管体2的后端连接，所述的适配安装主体1用于与配套的机械臂相连，机械臂是现有的手术机器人的结构，这边就不再赘述，所述的供电线缆、光传输线缆11和拉力件6均延伸至适配安装主体1内，具体来说，供电线缆、光传输线缆11和拉力件6可以从活动内体7中穿过，是电缆不会外露，管体2的外部是没有线缆的。

在本实施例中，如图5-6所示，所述的管体2中设置有一延伸至管体2两端的通液管8，为了在管体2中设置通液管8，可以将管体2的壁厚设置呈不一致，具有通液管8的位置管壁比较厚，所述的通液管8一端连接有冲液管9和抽液管10，通液管8的端部可以出水，也可以将人体组织中的水抽出来，冲液管9和抽液管10分开设置，冲液管9可以连接液源，可以将液体通入到通液管8中，进入到人体组织，抽液管10可以连接负压源，可以通过通液管8将人体组织中的液体抽出来，冲液和抽液通用一根通液管8，简化结构。

在本实施例中，所述的管体2中设置有从其前端伸出的图像采集传输元件13，图像采集传输元件13优选为摄像头，就是胃肠镜用的那种摄像头，在本实施例中摄像头可以设置为直径比较小的型号，也可以在摄像头的端部安装照明元件，可以对人体组织内部进行照明，提高图像采集的清晰度，图像采集传输元件13可以设置在靠近通液管8的位置。

在本实施例中，如图5所示，所述的适配安装主体1内安装有与拉力件6对应的卷轮，用于驱动拉力件6进行抽拉，所述的适配安装主体1的侧壁上安装有与卷轮对应连接的传动扣接件5，所述的传动扣接件5用于与配套的机械臂相连传递动力。

作为优选方案，所述的卷轮设置为第一卷轮14、第二卷轮15和第三卷轮24，三个卷轮分别与控制摆动体32、电剪35的两片刀体的三根拉力件6相卷绕，传动扣接件5是标准件，用于与配套的机械臂上的卡接位连接，通过机械臂的卡接位的转动，可以使第一卷轮14、第二卷轮15和第三卷轮24进行转动，实现摆动体32和电剪35的工作，传动扣接件5的具体结构会根据机械臂的结构进行调整更换，这边就不再赘述。

在适配安装主体1中也可以在适当的位置设置内部导向轮16，可以对拉力件6进行绕接导向，内部导向轮16无需连接传动扣接件5，数量可以根据需要进行增减。

同时，所述的活动内体7的一端位于适配安装主体1内并轴向连接有蜗轮12，所述的蜗轮12由一侧的蜗杆19驱动进行转动，使活动内体7进行周向转动，所述的适配安装主体1的侧壁上安装有与蜗杆19对应的传动扣接件5，所述的传动扣接件5用于与配套的机械臂相连传递动力，蜗杆19的驱动原理与上述第一卷轮14、第二卷轮15和第三卷轮24的驱动相同，蜗杆19连接的传动扣接件5也与第一卷轮14、第二卷轮15和第三卷轮24上的传动扣接件5相同，通过蜗杆19转动可以使蜗轮12进行转动，从而使活动内体7进行周向转动，蜗轮蜗杆驱动结构可以使蜗轮12进行平稳、低速、精确的转动，噪音也比较低，方便控制。

为了解决光传输线缆11的抽拉问题，所述的适配安装主体1内安装有一导向滚轮20，所述的导向滚轮20的一侧安装有一压轮17，所述的激光发射元件34为伸缩结构，由配套的光传输线缆11控制进行伸出以及缩回，该光传输线缆11夹在导向滚轮20和压轮17之间，由导向滚轮20驱动进行移动，所述的适配安装主体1的侧壁上安装有与导向滚轮20对应的传动扣接件5，所述的传动扣接件5用于与配套的机械臂相连传递动力，导向滚轮20的驱动原理与上述实施例中相同，压轮17可以提高导向滚轮20与光传输线缆11之间的摩擦力，也使光传输线缆11的移动更加精确。

另外，如图5所示，适配安装主体1呈箱体状，具有一底板18和箱罩，底板18和箱罩之间为可拆卸连接，可以在底板18的两侧设置卡扣板，以实现底板18和箱罩的分离和组装，方便对适配安装主体1内部部件的维修和更换。

在适配安装主体1的外侧壁上可以设置一个插座21，插座21上设置有与电剪35的供电线缆相连的电剪供电插头23，可以快速实现电剪35的供电，而插座21上还设置有与图像采集传输元件13相连的镜头供电插头22，方便快速连接图像采集传输元件13进行供电和图像的传输。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手术机械手执行集成头，其特征在于，包括基座(31)、与基座(31)转动相连的摆动体(32)和活动连接在摆动体(32)一端的电剪(35)，所述的电剪(35)用于通电后对人体组织进行切割，所述的电剪(35)和摆动体(32)的活动由拉力件(6)进行控制；

所述的手术机械手执行集成头上还设置有激光发射元件(34)，所述的激光发射元件(34)发出用于手术治疗的激光，所述的激光发射元件(34)和电剪(35)分别配套连接有光传输线缆(11)和供电线缆。

2.根据权利要求1所述的手术机械手执行集成头，其特征在于：所述的激光发射元件(34)为伸缩结构，由配套的光传输线缆(11)控制进行伸出以及缩回。

3.根据权利要求1或2所述的手术机械手执行集成头，其特征在于：所述的激光发射元件(34)安装在电剪(35)上。

4.根据权利要求1所述的手术机械手执行集成头，其特征在于：所述的摆动体(32)上安装有若干个用于拉力件(6)导向的导向轮(33)。

5.一种手术机械手装置，其特征在于，包括：

一活动内体(7)，所述的活动内体(7)的前端安装有如权利要求1-4中任意一项所述的手术机械手执行集成头；

一管体(2)，所述的管体(2)套接在活动内体(7)外侧，所述的活动内体(7)可相对于管体(2)进行周向转动；

一适配安装主体(1)，所述的适配安装主体(1)与管体(2)的后端连接，所述的适配安装主体(1)用于与配套的机械臂相连，所述的供电线缆、光传输线缆(11)和拉力件(6)均延伸至适配安装主体(1)内。

6.根据权利要求5所述的手术机械手装置，其特征在于：所述的管体(2)中设置有一延伸至管体(2)两端的通液管(8)，所述的通液管(8)一端连接有冲液管(9)和抽液管(10)。

7.根据权利要求5所述的手术机械手装置，其特征在于：所述的管体(2)中设置有从其前端伸出的图像采集传输元件(13)。

8.根据权利要求5所述的手术机械手装置，其特征在于：所述的适配安装主体(1)内安装有与拉力件(6)对应的卷轮，用于驱动拉力件(6)进行抽拉，所述的适配安装主体(1)的侧壁上安装有与卷轮对应连接的传动扣接件(5)，所述的传动扣接件(5)用于与配套的机械臂相连传递动力。

9.根据权利要求5所述的手术机械手装置，其特征在于：所述的活动内体(7)的一端位于适配安装主体(1)内并轴向连接有蜗轮(12)，所述的蜗轮(12)由一侧的蜗杆(19)驱动进行转动，使活动内体(7)进行周向转动，所述的适配安装主体(1)的侧壁上安装有与蜗杆(19)对应的传动扣接件(5)，所述的传动扣接件(5)用于与配套的机械臂相连传递动力。

10.根据权利要求6所述的手术机械手，其特征在于：所述的适配安装主体(1)内安装有一导向滚轮(20)，所述的导向滚轮(20)的一侧安装有一压轮(17)，所述的激光发射元件(34)为伸缩结构，由配套的光传输线缆(11)控制进行伸出以及缩回，该光传输线缆(11)夹在导向滚轮(20)和压轮(17)之间，由导向滚轮(20)驱动进行移动，所述的适配安装主体(1)的侧壁上安装有与导向滚轮(20)对应的传动扣接件(5)，所述的传动扣接件(5)用于与配套的机械臂相连传递动力。

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