CN114081630B - 器械快换装置及微创手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗手术器械领域，具体涉及一种器械快换装置，包括：器械盒本体，于所述器械盒本体的第一预定位置设置有可活动的驱动装置，所述驱动装置包括具有一驱动体和与所述驱动体杠杆配合的驱动部的驱动本体；隔离单元，所述隔离单元包括一匹配所述驱动部的连接装置；所述隔离单元可拆卸连接所述器械盒本体；器械盒驱动单元，于所述连接装置的作用下可拆卸地连接所述隔离单元；其中，所述驱动本体处于受压的状态下，驱动体与所述驱动体杠杆配合的所述驱动部发生位移，发生位移过程中所述驱动部驱动所述连接装置运动以使得所述隔离单元连带器械盒驱动单元与所述器械盒本体分离。

Description

器械快换装置及微创手术机器人

技术领域

本发明涉及医疗手术器械领域，具体涉及一种器械快换装置及微创手术机器人。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。然而，微创手术中微创器械由于受到切口大小的限制，手术操作难度大为增加，且医生在长时间手术过程中的疲劳、颤抖等动作会被放大，这成为制约微创手术技术发展的关键因素。随着机器人技术的发展，一种可以克服缺点、继承优点的微创医疗领域新技术——微创手术机器人技术应运而生。

在机器人辅助微创外科手术过程中，医生借助细长的微创手术器械实施手术操作任务。手术器械的一端安放在机器人从操作手末端的快换接口装置上，另一端通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的，因此，手术器械是直接执行手术操作的机器人部分。在手术实施中，为满足不同手术操作任务(夹持、缝合、打结等)的动作需求，机器人应随时更换与要求相配套的器械，所以快速高效的器械更换功能也是体现微创手术机器人系统整体性能水平的关键因素之一。

申请号为201610536550.4的中国发明专利公开了一种快换装置的方案：包括器械盒基座和快换基座以及设置在器械盒基座和快换基座之间的隔离组件，快换装置采用卡扣结构实现连接，卡扣结构包括开在快换基座两侧壁上的卡槽，在器械盒基座内左右对称的开有滑槽，在两个滑槽内均安装有复力压簧，在所述的滑槽内插有按压柄的滑动段，所述的滑动段能与滑槽滑移配合，所述的复力压簧的内端顶在滑槽的槽壁上并且外端伸入到所述的按压柄的滑动段开孔内，在所述的滑动段上连接有竖直段，在所述的竖直段的左右移动方向上均设置有限位结构以约束其沿滑槽方向的滑动量，所述的滑动段能够在复力压簧的作用下插入快换基座两侧壁上的卡槽内。上述方案主要有以下技术问题：

一、虽可实现器械盒的快换，但是需在器械盒基座内开设滑槽，造成结构复杂，加工制造困难，难以产业化；二、微创手术机器人技术发展的方向是轻量化和小型化，而基座内开槽必然导致厚度尺寸增大，这与市场需求相背离；三、由于快换基座是长期使用的，器械盒是频繁更换的，对于快换基座的卡槽结构磨损较大，长期使用可靠性低；四、由于滑动段是伸入卡槽内的，卡槽与滑动段之间需要具有一定间隙以保证滑动段能够自由伸入和退出卡槽，这会带来器械盒与快换基座之间的连接不够稳定，会产生一定的晃动，而器械盒的细微晃动会导致手术器械末端的位置变化，这在精度要求极高的微创手术机器人中是不被允许的。

发明内容

本发明是为解决现有更换手术器械的过程操作方便、结构简单、操作精度高等问题提供一种器械快换装置及微创手术机器人。具体地，

一方面，本申请提供一种器械快换装置，其中，包括：

器械盒本体，于所述器械盒本体的第一预定位置设置有可活动的驱动装置，所述驱动装置包括驱动本体，所述驱动本体具有一驱动体和与所述驱动体杠杆配合的驱动部；

隔离单元，所述隔离单元包括一匹配所述驱动部的连接装置；所述隔离单元可拆卸连接所述器械盒本体；

器械盒驱动单元，于所述连接装置的作用下可拆卸地连接所述隔离单元；

其中，所述驱动本体处于受压的状态下，所述驱动体与所述驱动部发生位移，发生位移过程中所述驱动部驱动所述连接装置运动以使得所述隔离单元连带器械盒驱动单元与所述器械盒本体分离。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，所述器械盒本体包括一具有空腔的器械壳体，所述器械壳体上设置有形成所述第一预定位置的用于容纳所述驱动装置的第一槽口，所述驱动装置上设置有一用以形成杠杆支点的驱动凸起，所述驱动凸起设置于所述驱动体与所述驱动部之间。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，所述器械壳体于所述第一槽口朝向所述空腔一侧设置凹槽，所述凹槽匹配所述驱动凸起。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，所述凹槽为半圆柱型。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，还包括一销柱，所述销柱设置于所述器械壳体与所述驱动体之间，所述销柱与所述驱动体之间设置有匹配所述驱动部位移距离的行程空间。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，于所述销柱上套装一弹性元件，所述弹性元件处于释放状态下所述驱动部接触所述连接装置，驱动体处于外力作用下使得所述弹性元件处于受压状态。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，所述隔离单元包括第一连接体、第二连接体和设置于所述第一连接体和所述第二连接体之间的固定装置；于所述第一连接体的端部设置有匹配所述驱动部的第一连接凸起，于所述第二连接体的端部设置有匹配所述器械盒驱动单元的第二连接凸起。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，所述器械盒驱动单元驱动座基体、驱动座壳体，所述驱动座基体上设置有一驱动通道，所述驱动座壳体上设置有一驱动凹槽，所述驱动通道连通所述驱动凹槽的状态下形成一匹配所述第二连接凸起的驱动座连接槽，于所述第二连接体卡接驱动座连接槽的状态下，所述隔离单元和器械盒驱动单元接合。

优选地，上述的一种器械快换装置，其中，所述驱动部设置有驱动斜面，所述第一连接凸起的端部设置有匹配所述驱动斜面的凸起斜面。

另一方面，本申请再提供一种微创手术机器人，其中，包括上述任一项所述的器械快换装置、与所述器械快换装置连接的操作臂。

与现有技术相比，本申请至少具备以下有益效果：

1、本发明的驱动装置采用了杠杆结构，实现器械盒本体与隔离单元的解锁，无需在器械盒本体上开滑槽，结构简单且厚度尺寸小，易于加工制造且符合“轻量化和小型化”的产品市场需求；

2、本发明隔离单元上设置第一连接体、第二连接体，利用第一连接体、第二连接体上的突出部压紧器械盒本体或器械盒驱动单元，从而实现器械盒本体和器械盒驱动单元的紧密结合，有利于保障器械末端的位置精度，提高手术安全性和质量；

3、本发明采用的第一连接体、第二连接体，相比于现有技术的卡槽结构，不易磨损，长期使用时可靠性高，有利于降低设备的维保和运营成本。

附图说明

图1为本申请提供的一种器械快换装置的结构示意图；

图2为本申请提供的一种器械快换装置的保障示意图；

图3为本申请提供的一种器械快换装置的器械壳体结构示意图；

图4为本申请提供的一种器械快换装置的隐去器械壳体的结构示意图；

图5为本申请提供的一种器械快换装置的驱动装置与隔离单元配合的局部示意图；

图6为本申请提供的一种器械快换装置的驱动本体结构示意图；

图7为本申请提供的一种器械快换装置的隔离单元的爆炸示意图；

图8为本申请提供的一种器械快换装置的隔离单元的结构示意图；

图9为本申请提供的一种微创手术机器人的结构示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种器械快换装置，其中，包括：

器械盒本体，于所述器械盒本体的第一预定位置设置有可活动的驱动装置，所述驱动装置包括驱动本体，所述驱动本体具有一驱动体和与所述驱动体杠杆配合的驱动部；

隔离单元，所述隔离单元包括一匹配所述驱动部的连接装置；所述隔离单元可拆卸连接所述器械盒本体；

器械盒驱动单元，于所述连接装置的作用下可拆卸地连接所述隔离单元；

其中，所述驱动本体处于受压的状态下，驱动体与所述驱动体杠杆配合的所述驱动部发生位移，发生位移过程中所述驱动部驱动所述连接装置运动以使得所述隔离单元连带器械盒驱动单元与所述器械盒本体分离。

上述的一种器械快换装置的工作原理是，于所述连接装置靠近或者接触所述驱动部的状态下，所述隔离单元通过连接装置固定连接所述器械盒本体和所述器械盒驱动装置，以使得所述器械盒本体、所述隔离单元、所述器械盒驱动单元之间形成一整体。于需要拆卸时，对所述驱动装置的驱动体施加压力，与所述驱动体杠杆配合的所述驱动部发生位移，发生位移过程中所述驱动部驱动所述连接装置运动以使得所述隔离单元连带器械盒驱动单元与所述器械盒本体分离实现器械盒本体和/或隔离单元的拆卸。

列举一具体实施方式，如图1-7所示，一种器械快换装置，其中，包括：

器械盒本体52，于所述器械盒本体52的第一预定位置设置有可活动的驱动装置523，所述驱动装置523包括驱动本体5231，所述驱动本体5231具有一驱动体314和与所述驱动体杠杆配合的驱动部313；

具体的，所述器械盒本体52包括空腔器械壳体521和器械盒基座522，所述器械盒基座522与所述器械壳体521形成一空腔5211，所述器械壳体521上设置形成所述第一预定位置的第一槽口5212，所述第一槽口5212用以容纳所述驱动装置523，于所述第一槽口5212朝向所述空腔5211一侧设置有匹配所述驱动凸起5233的凹槽5213，所述凹槽5213为半圆柱形，所述驱动凸起5233容纳于所述凹槽5213内部，于所述凹槽5213支撑所述驱动凸起5233的状态下所述驱动本体5231上的驱动体314与驱动部313形成杠杆配合联动。以所述驱动凸起5233为轴的形式进行说明，驱动凸起的另一端还转动设置在支柱525中，支柱525是固连在器械盒基座522上的(本实施例中，由于器械盒基座522为塑料材质，所以支柱525是与器械盒基座522一体成型的)，如此，便为杠杆结构的支点提供了稳定的支撑。在器械壳体521上还设置有卡爪5214，卡爪5214的结构与器械盒基座522上的卡爪槽5222配合，便于器械盒壳体521的安装。

所述驱动装置523包括具有一杠杆配合的驱动体314、驱动部313的驱动本体5231，于所述驱动体5231上设置有一驱动凸起5233。进一步地，还包括一销柱5235，所述销柱5235设置于所述器械壳体521与所述驱动体5231之间，所述销柱5235与所述驱动体5231之间设置有匹配所述驱动部313位移距离的行程空间，进一步地，于所述销柱5235上设置一弹性元件5234，所述弹性元件 5234可为弹簧。其中，所述弹性元件5234处于释放状态下所述驱动部313接触所述连接装置，驱动体5231于外力作用下使得所述弹性元件5234处于受压状态。

驱动本体5231包括按钮本体311、匹配所述驱动凸起5233的安装孔312、形成所述驱动部313的驱动斜面和驱动体314；驱动斜面的设计是为了配合第一连接体(也可以理解为第一连接凸起)端部设置的凸起斜面，驱动体314的设计是为了便于人手指的捏合。驱动凸起5233穿过安装孔312以形成所述驱动部与所述驱动体杠杆配合的杠杆支点，外部对所述驱动体5231施加一个朝向空腔 5211的压力时，由于驱动凸起5233形成的杠杆支点作用使得驱动部313做远离空腔5211的位移运动，于驱动部313位移的过程中驱动第一连接体远离所述器械盒基座522完成器械盒本体的解锁。

需要说明的是，所述驱动凸起5233可由一个凸点形成，也可由一个驱动轴形成，此次不做具体限制，所述驱动凸起旨在使得所述驱动部与所述驱动体形成一杠杆配合联动。

隔离单元53，包括一匹配所述驱动部313的连接部534；所述隔离单元53 可拆卸连接所述器械盒本体52；所述连接部534包括第一连接体5341、第二连接体5342；于所述第一连接体5341的端部设置有匹配所述驱动部313的第一连接凸起，于所述第二连接体5342的端部设置有匹配所述器械盒驱动单元54中驱动座连接槽543的第二连接凸起。

所述第一连接体5341的第一连接凸起卡和连接所述器械基座522的状态下，使得所述隔离单元53与器械盒本体52连接，所述第二连接体5342的第二连接凸起连接器械盒驱动单元54中驱动座连接槽543的状态下，使得所述隔离单元 53与器械盒驱动单元54连接。

示意性地，隔离单元53包括隔离上板531、固定装置533和形成有连接部 534的连接装置532，所述固定装置533设置于所述隔离上板531和连接装置532 之间，于所述连接装置532上一体成型设置有第一连接体5341和第二连接体 5342，所述第一连接体5341于所述连接装置532固定处、所述第二连接体5342 于所述连接装置532固定处分别设置有第一连接凹槽53411，第一连接凹槽 53411用以供第一连接体5341和第二连接体5342发生柔性形变的支点，于隔离单元53与器械盒驱动单元54连接状态下，通过按压第一连接体5341可使得第二连接体5242基于该支点发生位移以驱动隔离单元53与器械盒驱动单元54之间脱离，完成隔离单元53的快速拆卸。

需要说明的是：第一连接体5341和第二连接体5342可以作为独立部件：即第一连接体5341和第二连接体5342可以于连接装置532或隔离上板531之间固定装配。只是由于隔离单元53整体均为塑料件，因此，这里优选的是一体成型，具体工艺即为注塑成型。在固定装置533上也设置有相应的避让凸起5332 来避让隔离单元53上的第一连接体5341和第二连接体5342。

器械盒驱动单元54，于所述连接装置532的作用下可拆卸地连接所述隔离单元53。

示意性地，器械盒驱动座54，包括驱动座基体541、驱动座壳体542，所述驱动座基体上设置有一驱动通道，所述驱动座壳体上设置有一驱动凹槽，所述驱动通道连通所述驱动凹槽的状态下形成一匹配所述第二连接凸起的驱动座连接槽543于所述第二连接体5342卡接驱动座连接槽543的状态下，所述隔离单元53和器械盒驱动单元54接合。进一步地，驱动座壳体542安装在驱动座基体541下方，其内部设置有动力元件、传动机构等，以便将所需动力通过隔离单元53输出到器械盒本体52。

在器械快换装置处于解锁状态下，对所述驱动体5231施加压力，该压力克服弹性元件5234以使得具有驱动斜面的所述驱动部313以所述驱动凸起5233 作为杠杆支点发生位移，发生位移的所述驱动部313的斜面部对所述第一连接凸起5341施加压力以使得所述第一连接凸起5341脱离所述器械盒基座522，以实现所述器械盒本体52与所述隔离单元53之间的连接。

实施例二

如图9所示，一种微创手术机器人，其中，包括任一项实施例所述的器械快换装置。示意性地，微创手术机器人包括医生主控台(图中未示出)和从操作设备，医生主控台是微创手术机器人的控制中心，外科医生坐在医生控制平台处，用眼睛、手和脚通过两个助手和脚踏板控制从操作设备。从操作设备是微创手术机器人的执行部分，包括多个持械臂和一个持镜臂，用于将医生的指令转换为手术器械的操作动作。

从操作设备包括从操作设备基座1、立柱2、被动臂3、操作臂4和器械连接部5；为了简明地表达本发明的核心思想，图中仅保留一个持械臂，即一般的从操作设备的被动臂3、操作臂4以及器械连接部5是具有多个的。

器械连接部5包括无菌罩51(图中虚线示意)和前述快换装置5。无菌罩 51具有第一开口和第二开口，第一开口固定在前述快换装置的无菌罩固定片上，由于无菌罩是塑料薄膜，所以一般采用热熔的方式固定。第二开口依次穿过前述快换装置的器械盒驱动座54、操作臂4和被动臂3，以将前述三者覆盖住，并且在被动臂3的部分将第二开口512扎紧。如此，将执行手术操作所需的无菌环境和设备自身的有菌环境相隔离，保证了外科手术的安全性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种器械快换装置，其特征在于，包括：

器械盒本体，于所述器械盒本体的第一预定位置设置有可活动的驱动装置，所述驱动装置包括驱动本体，所述驱动本体具有一驱动体和与所述驱动体杠杆配合的驱动部；

隔离单元，所述隔离单元包括一匹配所述驱动部的连接装置；所述隔离单元可拆卸连接所述器械盒本体；

器械盒驱动单元，于所述连接装置的作用下可拆卸地连接所述隔离单元；

其中，所述驱动本体处于受压的状态下，所述驱动体与所述驱动部发生位移，发生位移过程中所述驱动部驱动所述连接装置运动以使得所述隔离单元连带器械盒驱动单元与所述器械盒本体分离；

其中，所述器械盒本体包括一具有空腔的器械壳体，所述驱动体与所述驱动部之间设置一驱动凸起，当外部对所述驱动体施加一个朝向所述空腔的压力时，由于所述驱动凸起形成的杠杆支点作用使得所述驱动部做远离所述空腔的位移转动。

2.根据权利要求1所述的一种器械快换装置，其特征在于，所述器械壳体上设置有形成所述第一预定位置的用于容纳所述驱动装置的第一槽口，所述驱动装置上设置有一用以形成杠杆支点的所述驱动凸起。

3.根据权利要求2所述的一种器械快换装置，其特征在于，所述器械壳体于所述第一槽口朝向所述空腔一侧设置凹槽，所述凹槽匹配所述驱动凸起。

4.根据权利要求3所述的一种器械快换装置，其特征在于，所述凹槽为半圆柱型。

5.根据权利要求2所述的一种器械快换装置，其特征在于，还包括一销柱，所述销柱设置于所述器械壳体与所述驱动体之间，所述销柱与所述驱动体之间设置有匹配所述驱动部位移距离的行程空间。

6.根据权利要求5所述的一种器械快换装置，其特征在于，于所述销柱上套装一弹性元件，所述弹性元件处于释放状态下所述驱动部接触所述连接装置，驱动体处于外力作用下使得所述弹性元件处于受压状态。

7.根据权利要求1所述的一种器械快换装置，其特征在于，所述隔离单元包括第一连接体、第二连接体和设置于所述第一连接体和所述第二连接体之间的固定装置；于所述第一连接体的端部设置有匹配所述驱动部的第一连接凸起，于所述第二连接体的端部设置有匹配所述器械盒驱动单元的第二连接凸起。

8.根据权利要求7所述的的一种器械快换装置，其特征在于，所述器械盒驱动单元包括驱动座基体、驱动座壳体，所述驱动座基体上设置有一驱动通道，所述驱动座壳体上设置有一驱动凹槽，所述驱动通道连通所述驱动凹槽的状态下形成一匹配所述第二连接凸起的驱动座连接槽，于所述第二连接体卡接驱动座连接槽的状态下，所述隔离单元和器械盒驱动单元接合。

9.根据权利要求7所述的一种器械快换装置，其特征在于，所述驱动部设置有驱动斜面，所述第一连接凸起的端部设置有匹配所述驱动斜面的凸起斜面。

10.一种微创手术机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的器械快换装置、与所述器械快换装置连接的操作臂。

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