CN116250930A - 一种手术钳末端控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手术钳末端控制装置，包括远端执行部以及配合连接在远端执行部端部且用于驱动远端执行部动作的近端控制部；远端执行部包括相咬合的夹钳组件、位于夹钳组件端部的杆部以及位于夹钳组件内部且用于控制夹钳组件动作的传动丝组，杆部远离所述夹钳组件的端部配合连接在所述近端控制部内，且近端控制部内设置有与传动丝组连接的内部传动组件，通过内部传动组件对所述传动丝组进行控制进而控制夹钳组件的开合和偏摆。其结构可靠，使用性能好，能够对执行部进行有效控制，保证执行部简单高效的无交叉磨损工作，同时对于夹钳组件的开合角度及偏摆进行精确可靠控制。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种手术钳末端控制装置。
背景技术
本申请对于背景技术的描述属于与本申请相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本申请的发明内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本申请在首次提出申请的申请日的现有技术。
现有的外科手术机器人专用器械其末端执行器一般具有三个姿态自由度及一个操作自由度(例如开合夹钳)。在常规多孔腔镜手术中，机器人器械末端执行器进入人体，配合机器人体外操作臂为其提供的三个移动自由度，可以腔壁切口作为不动点，对位于病人腔内的目标病灶进行全自由度外科手术操作。
三自由度手术钳作为常规耗材，其工艺成本往往受工艺复杂程度影响，普通三自由度手术钳控制装置结构复杂，控制繁琐，若干传动钢丝缠绕聚集在控制装置中，需要精细划分导向，实现简化控制，以提高器械的使用效率，是目前需要改善的方面，也是为患者降低手术成本的必然要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种手术钳末端控制装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种手术钳末端控制装置，包括远端执行部以及配合连接在远端执行部端部且用于驱动远端执行部动作的近端控制部；
远端执行部包括相咬合的夹钳组件、位于夹钳组件端部的杆部以及位于夹钳组件内部且用于控制夹钳组件动作的传动丝组，杆部远离所述夹钳组件的端部配合连接在所述近端控制部内，且近端控制部内设置有与传动丝组连接的内部传动组件，通过内部传动组件对所述传动丝组进行控制进而控制夹钳组件的开合和偏摆。
进一步地，夹钳组件包括一对相互咬合的夹钳、夹钳支架以及手掌支撑架，杆部连接在手掌支撑架的端部，夹钳与夹钳支架之间、夹钳支架与手掌支撑架之间分别通过销柱转动连接。
进一步地，传动丝组包括用于控制左侧的夹钳进行偏摆动作的第一传动钢丝和第二传动钢丝、用于控制右侧的夹钳进行偏摆动作的第三传动钢丝和第四传动钢丝以及穿入在夹钳支架上且用于控制夹钳支架摆动的第五传动钢丝和第六传动钢丝，上述传动钢丝的尾端均穿过手掌支撑架上的通孔并连接至远端执行部的杆部上。
进一步地，夹钳支架两侧分别设置有凸杆，凸杆以及夹钳支架与手掌支撑架连接的销柱上分别设置有导向轮，通过导向轮的导向避免各组传动钢丝之间的摩擦干涉。
进一步地，手掌支撑架内设置有凸台，凸台与设置在杆部的凹槽口配合连接，夹钳和夹钳支架上分别设置有用于有源器械的导线接入的轴向通孔。
进一步地，近端控制部包括外侧壳体、位于外侧壳体内部的内支板以及内部传动组件，上述传动钢丝连接在所述内部传动组件上，通过所述内部传动组件控制夹钳的开合和偏摆。
进一步地，内部传动组件包括第一线轮柱、第二线轮柱、第三线轮柱、杆部控制主动轮以及与杆部控制主动轮相啮合的杆部控制从动轮，杆部的端部贯穿所述外侧壳体并配合连接在杆部控制从动轮上，所述第一传动钢丝和第二传动钢丝分别绕设在第一线轮柱上，第三传动钢丝和第四传动钢丝分别绕设在第二线轮柱上，第五传动钢丝和第六传动钢丝分别绕设在第三线轮柱上。
进一步地，上述线轮柱的一端设置有卡盘，另一端设置有端帽螺纹件通过销钉紧固，卡盘上设置有方孔；
线轮柱上靠近端帽螺纹件的近端设置有螺纹段，螺纹段的底端和端帽螺纹件的顶端分别设置有钢丝固定槽，用于分别固定不同绕向的传动钢丝；
杆部控制主动轮设置在外侧壳体的上盖板内侧，上盖板外侧对应位置上穿设有主动轮卡盘，用于控制杆部控制主动轮转动。
进一步地，杆部控制从动轮上分别设置有凸起和限位套，限位套的内侧即外侧分别设置有内凸起和外凸起，外凸起用于将限位套固定在内支板上，内凸起用于与杆部控制从动轮上的凸起形成360°内的转动限制，使得杆部控制从动轮转动在360°以内。
进一步地，内支板的侧面设置有弹性固定夹，并通过弹性弯杆支撑，弹性固定夹的肋板处设置有挡边，且挡边靠设在外侧壳体的侧盖板内侧；
弹性固定夹横向位置处设置有卡台，且卡台随弹性固定夹移动，进而调整与外侧壳体的上盖板之间的间隙。
本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的一种手术钳末端控制装置，其结构可靠，使用性能好，在使用过程中，通过控制装置与手术机器人的配合，对应的电机带动对应的卡盘转动，实现线轮柱或者杆部控制主动轮转动，进而通过第一线轮柱和第二线轮柱上的传动钢丝控制夹钳的开合，通过第三线轮柱上的传动钢丝带动夹钳支架的偏摆，从而实现两个自由度的作业。此外，通过电机带动杆部控制主动轮转动，带动杆部控制从动轮转动，从而实现杆部自转，实现圆周方向自由度。另外，通过导向轮的导向作用，对传动钢丝进行有效的控制和导向，使得远端执行部能够简单高效的无交叉磨损工作；通过杆部控制从动轮的凸起设计，配合限位套，实现杆部转动角度限制，使得角度控制精准可靠，提高使用性能。
附图说明
图1为手术钳结构示意图；
图2为手术钳远端执行部结构示意图；
图3为手术钳远端执行部夹钳和夹钳支架束线结构示意图；
图4为手术钳远端执行部的夹钳支架结构示意图；
图5为手术钳远端执行部的手掌支撑架结构示意图；
图6为手术钳远端执行部的杆部结构示意图；
图7为手术钳近端控制部结构示意图；
图8为手术钳近端控制部去除上盖板后结构示意图；
图9为手术钳近端控制部去除底板、侧盖板后结构示意图；
图10为手术钳近端控制部去除底板、侧盖板及分隔板后结构示意图；
图11为手术钳近端控制部内支板正面及背面结构示意图；
图12为手术钳近端控制部含弹性固定夹的内支板正面结构示意图；
图13为手术钳近端控制部含弹性固定夹的内支板背面结构示意图；
图14为手术钳近端控制部弹性固定夹结构示意图；
图15为手术钳近端控制部分隔板结构示意图；
图16为手术钳近端控制部线轮柱及端帽螺纹件结构示意图；
图17为手术钳近端控制部的主动轮卡盘结构示意图；
图18为手术钳近端控制部杆部控制从动轮结构示意图；
图19为手术钳近端控制部杆部控制从动轮上的限位套结构示意图；
图20为含蛇骨段手术钳结构示意图；
图21为含蛇骨段手术钳远端执行部结构示意图；
图22为含蛇骨段手术钳近端控制部内部结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
如图1至图19所示，一种手术钳末端控制装置，包括远端执行部1以及配合连接在远端执行部1端部且用于驱动远端执行部1动作的近端控制部2。控制装置安装于手术机器人上，并通过机械臂上安装槽与控制装置上定位孔固定，控制装置外接电机盒，电机盒内的电机作为驱动部件，驱动远端执行部1作出动作。
远端执行部1包括相咬合的夹钳组件，夹钳组件包括一对相互咬合的夹钳101、夹钳支架102以及手掌支撑架103，杆部104连接在手掌支撑架103的端部，夹钳101与夹钳支架102之间、夹钳支架102与手掌支撑架103之间分别通过销柱转动连接。夹钳101咬合处可以为齿状或剪切韧状或钩状，实现组织的夹持、切割以及提拉游离功能。
远端执行部1还包括位于夹钳组件端部的杆部104以及位于夹钳组件内部且用于控制夹钳组件动作的传动丝组；杆部104远离夹钳组件的端部配合连接在近端控制部2内，且近端控制部2内设置有与传动丝组连接的内部传动组件，通过内部传动组件对传动丝组进行控制进而控制夹钳组件的开合和偏摆。
夹钳101末端设置有束线孔，用于穿入并固定传动钢丝，每个夹钳101均含有一组传动钢丝。传动丝组包括用于控制左侧的夹钳101进行偏摆动作的第一传动钢丝106和第二传动钢丝107，用于控制右侧的夹钳101进行偏摆动作的第三传动钢丝108和第四传动钢丝109。通过控制两组钢丝，可控制夹钳101的开合以及角度。此外，夹钳支架102上同样设置有束线孔，用于穿入并一组传动钢丝，即第五传动钢丝111和第六传动钢丝112，在夹钳支架102上穿入有用于控制夹钳支架102摆动的第五传动钢丝111和第六传动钢丝112，上述传动钢丝的尾端均穿过手掌支撑架103上的通孔并连接至远端执行部1的杆部104上。
夹钳支架102两侧分别设置有凸杆110，凸杆110以及夹钳支架102与手掌支撑架103连接的销柱上分别设置有导向轮，通过导向轮的导向避免各组传动钢丝之间的摩擦干涉。每个凸杆110上各设置两个导向轮；夹钳支架102与手掌支撑架103连接的销柱上设置有四个导向轮，导向轮用于限制传动钢丝的位置，防止钢丝传动过程中，对各不相干组件产生不必要摩擦。
手掌支撑架103内设置有凸台113，凸台113与设置在杆部104的凹槽口114配合连接，通过凸台113与杆部104的凹槽口114配合，实现执行部与杆部104的连接，因钢丝的始终处于拉伸状态，执行部不会从杆部104松脱。夹钳101和夹钳支架102上分别设置有用于有源器械的导线接入的轴向通孔115，可作为有源器械的导线接入通道。
近端控制部2包括外侧壳体201、位于外侧壳体201内部的内支板202以及内部传动组件，上述传动钢丝连接在内部传动组件上，通过内部传动组件控制夹钳101的开合和偏摆。外侧壳体201和内支板202上开设有通道及沟槽，用于安装内部传动组件。外侧壳体201包括上盖板203、侧盖板204和底板，底板侧面上设置有注水接口及定位孔，底板上还设置有接线口，用于外接线缆。杆部控制主动轮212和杆部控制从动轮213与内支板202连接处均设置有轴承，杆部控制从动轮213另一裸露端穿过内支板202处，还设置有六个导向轮，分别限制第一线轮柱209、第二线轮柱210及第三线轮柱211上三组传动钢丝的位置，防止交叉摩擦，影响使用；裸露端位置还卡接有分隔板224，分隔板224上设置有水管槽225，用于衔接自注水接口206接入的注水管，注水管经杆部104直通至器械前端。
内部传动组件包括第一线轮柱209、第二线轮柱210、第三线轮柱211、杆部控制主动轮212以及与杆部控制主动轮212相啮合的杆部控制从动轮213，杆部104的端部贯穿外侧壳体201并配合连接在杆部控制从动轮213上，线轮柱均穿设在上盖板203及内支板202对应通孔上，接触处均设置有轴承，便于线轮柱的转动操作。第一传动钢丝106和第二传动钢丝107分别绕设在第一线轮柱209上，第三传动钢丝108和第四传动钢丝109分别绕设在第二线轮柱210上，第五传动钢丝111和第六传动钢丝112分别绕设在第三线轮柱211上。杆部控制主动轮212设置在外侧壳体201的上盖板203内侧，上盖板203外侧对应位置上穿设有主动轮卡盘219，用于控制杆部控制主动轮212转动。
上述线轮柱的一端设置有卡盘215，另一端设置有端帽螺纹件217通过销钉紧固，卡盘215上设置有方孔；线轮柱上靠近端帽螺纹件217的近端设置有螺纹段216，螺纹段216的底端和端帽螺纹件217的顶端分别设置有钢丝固定槽218，用于分别固定不同绕向的传动钢丝。如在第一线轮柱209上的第一传动钢丝106和第二传动钢丝107，其中第一传动钢丝106绕设在端帽螺纹件217的钢丝固定槽218内，第二传动钢丝107绕设在螺纹端的钢丝固定槽218内，实现不同绕向的传动钢丝的安装固定。
杆部控制从动轮213上分别设置有凸起220和限位套221，限位套221的内侧即外侧分别设置有内凸起222和外凸起223，外凸起223用于将限位套221固定在内支板202上，内凸起222用于与杆部控制从动轮213上的凸起220形成360°内的转动限制，使得杆部控制从动轮213转动在360°以内，实现杆部104转动角度限制，使得角度控制精准可控。
内支板202的侧面设置有弹性固定夹214，并通过弹性弯杆228支撑，弹性固定夹214的肋板226处设置有挡边227，且挡边227靠设在外侧壳体201的侧盖板204内侧；
弹性固定夹214横向位置处设置有卡台229，且卡台229随弹性固定夹214移动，进而调整与外侧壳体201的上盖板203之间的间隙。该间隙位置用于外接电机盒的固定与释放。
在使用时，该控制装置安装于手术机器人上，并通过机械臂上安装槽与控制装置上定位孔固定，控制装置通过弹性固定夹214外接电机盒，电机盒上与该控制装置的卡盘215对应位置上设置有方形凸起220，用于与控制装置配合，对应电机带动控制装置上对应卡盘215的转动，实现线轮柱和/或主动轮的转动，第一线轮柱209和第二线轮柱210的转动，其上分别绕制的一组传动钢丝牵引，可控制手术钳前端钳夹的开合，第三线轮柱211的转动可控制夹钳支架102的偏摆，从而实现两个自由度，电机带动主动轮卡盘219转动，从动轮转动从而实现杆部104自转，实现圆周方向自由度，通过底板侧面上注水接口，可将生理盐水通过杆部104注入钳夹前端，实现术中视野的清洁等。
如图20至22所示，此外，本控制装置还可以设置额外线轮柱，刚性杆部104任意部分可替换成柔性蛇骨管，通过额外线轮柱控制杆部104偏摆，提升操作空间。在本专利中，此处为额外柱体，作为上盖板203和内支板202的连接支撑结构。
除上述以外，该手术钳可以作为冷器械实现组织的夹持、切割以及提拉游离功能，也可作为电外科手术器械，底板上设置有线缆接口，线缆可以经杆部104进入，经夹钳101和夹钳支架102的轴向通孔115，直达夹钳。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种手术钳末端控制装置，其特征在于，包括远端执行部(1)以及配合连接在所述远端执行部(1)端部且用于驱动所述远端执行部(1)动作的近端控制部(2)；
所述远端执行部(1)包括相咬合的夹钳组件、位于所述夹钳组件端部的杆部(104)以及位于所述夹钳组件内部且用于控制夹钳组件动作的传动丝组，所述杆部(104)远离所述夹钳组件的端部配合连接在所述近端控制部(2)内，且所述近端控制部(2)内设置有与所述传动丝组连接的内部传动组件，通过所述内部传动组件对所述传动丝组进行控制进而控制夹钳组件的开合和偏摆。
2.根据权利要求1所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述夹钳组件包括一对相互咬合的夹钳(101)、夹钳支架(102)以及手掌支撑架(103)，所述手掌支撑架(103)的端部连接有杆部(104)，所述夹钳(101)与所述夹钳支架(102)之间、所述夹钳支架(102)与所述手掌支撑架(103)之间分别通过销柱转动连接。
3.根据权利要求2所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述传动丝组包括用于控制左侧的夹钳(101)进行偏摆动作的第一传动钢丝(106)和第二传动钢丝(107)、用于控制右侧的夹钳(101)进行偏摆动作的第三传动钢丝(108)和第四传动钢丝(109)以及穿入在夹钳支架(102)上且用于控制夹钳支架(102)摆动的第五传动钢丝(111)和第六传动钢丝(112)，上述传动钢丝的尾端均穿过手掌支撑架(103)上的通孔并连接至远端执行部(1)的杆部(104)上。
4.根据权利要求2所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述夹钳支架(102)两侧分别设置有凸杆(110)，所述凸杆(110)以及夹钳支架(102)与手掌支撑架(103)连接的销柱上分别设置有导向轮，通过导向轮的导向避免各组传动钢丝之间的摩擦干涉。
5.根据权利要求4所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述手掌支撑架(103)内设置有凸台(113)，所述凸台(113)与设置在杆部(104)的凹槽口(114)配合连接，所述夹钳(101)和所述夹钳支架(102)上分别设置有用于有源器械的导线接入的轴向通孔(115)。
6.根据权利要求3所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述近端控制部(2)包括外侧壳体(201)、位于外侧壳体(201)内部的内支板(202)以及内部传动组件，上述传动钢丝连接在所述内部传动组件上，通过所述内部传动组件控制夹钳(101)的开合和偏摆。
7.根据权利要求6所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述内部传动组件包括第一线轮柱(209)、第二线轮柱(210)、第三线轮柱(211)、杆部控制主动轮(212)以及与所述杆部控制主动轮(212)相啮合的杆部控制从动轮(213)，所述杆部(104)的端部贯穿所述外侧壳体(201)并配合连接在杆部控制从动轮(213)上，所述第一传动钢丝(106)和第二传动钢丝(107)分别绕设在第一线轮柱(209)上，第三传动钢丝(108)和第四传动钢丝(109)分别绕设在第二线轮柱(210)上，第五传动钢丝(111)和第六传动钢丝(112)分别绕设在第三线轮柱(211)上。
8.根据权利要求7所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，上述线轮柱的一端设置有卡盘(215)，另一端设置有端帽螺纹件(217)并通过销钉紧固，所述卡盘(215)上设置有方孔；
线轮柱上靠近所述端帽螺纹件(217)的近端设置有螺纹段(216)，所述螺纹段(216)的底端和所述端帽螺纹件(217)的顶端分别设置有钢丝固定槽(218)，用于分别固定不同绕向的传动钢丝；
所述杆部控制主动轮(212)设置在外侧壳体(201)的上盖板(203)内侧，所述上盖板(203)外侧对应位置上穿设有主动轮卡盘(219)，用于控制杆部控制主动轮(212)转动。
9.根据权利要求7所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述杆部控制从动轮(213)上分别设置有凸起(220)和限位套(221)，限位套(221)的内侧即外侧分别设置有内凸起(222)和外凸起(223)，所述外凸起(223)用于将所述限位套(221)固定在内支板(202)上，所述内凸起(222)用于与杆部控制从动轮(213)上的凸起(220)形成360°内的转动限制，使得杆部控制从动轮(213)转动在360°以内。
10.根据权利要求7至9任一项所述的手术钳末端控制装置，其特征在于，所述内支板(202)的侧面设置有弹性固定夹(214)，并通过弹性弯杆(228)支撑，所述弹性固定夹(214)的肋板(226)处设置有挡边(227)，且所述挡边(227)靠设在外侧壳体(201)的侧盖板(204)内侧；
所述弹性固定夹(214)横向位置处设置有卡台(229)，且所述卡台(229)随所述弹性固定夹(214)移动，进而调整与外侧壳体(201)的上盖板(203)之间的间隙。
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