CN117323012A - 手术器械和医疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术器械和医疗系统。手术器械包括：轴、第一关节座、第二关节座、末端执行组件、导线和驱动线；第一关节座设置于轴的远端，第一关节座的远端设置有绕第一轴线排布的第一齿部；第二关节座设置于第一关节座的远端，第二关节座近端设置有绕第二轴线排布的第二齿部，第二齿部与第一齿部啮合；末端执行组件绕第三轴线可转动地连接至第二关节座的远端，第三轴线与第一轴线和第二轴线异面；导线的一端连接至末端执行组件，另一端延伸至轴的远端；驱动线的一端连接至末端执行组件，另一端延伸至轴的远端。本发明通过设置“滚动关节+转动关节”，使得关节的轴向尺寸更小，运动时占用空间小，可在狭窄空间取得更高的灵巧度。

Description

手术器械和医疗系统

技术领域

本发明总地涉及手术机器人技术领域，更具体地涉及一种手术器械和医疗系统。

背景技术

在机器人辅助微创手术中，机器人末端连接的手术器械穿过人体表面的创口或者自然孔道进入人体，对人体内的组织进行操作。此类手术器械主要包括位于前端的执行器(例如手术钳、剪切工具或烧灼工具)、为执行器提供多个自由度运动的腕关节、轴关节和/或其它关节、从器械后端延伸到前端的主管路、以及器械后端的动力和传动装置。前端执行器和各个关节通常通过固定在其上的多根线缆来驱动，这些线缆贯穿在手术工具的主管路内并由后端的动力和传动装置来驱动。

对于手术钳及其他夹持或剪切类工具，腕部关节通常需要实现俯仰、偏转和夹持三个自由度。其配合机器人后端所具有的额外的自由度，可以实现完成手术操作所需的运动。

现有的机器人末端连接的手术器械，关节运动占用的空间较大，不利于狭窄空间内的操作；关节结构较复杂，零件数量多，制造、装配困难，不利于手术器械的小型化。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的第一方面提供一种手术器械，包括：

轴；

第一关节座，设置于所述轴的远端，所述第一关节座的远端设置有绕第一轴线排布的第一齿部；

第二关节座，设置于所述第一关节座的远端，所述第二关节座近端设置有绕第二轴线排布的第二齿部，所述第二齿部与所述第一齿部啮合；

末端执行组件，绕第三轴线可转动地连接至所述第二关节座的远端，所述第三轴线与所述第一轴线和所述第二轴线异面；

导线，所述导线的一端连接至所述末端执行组件，另一端延伸至所述轴的远端；

驱动线，所述驱动线的一端连接至所述末端执行组件，另一端延伸至所述轴的远端。

根据本申请的手术器械，俯仰关节采用滚动关节的形式，偏航关节采用转动关节的形式，通过这种滚动关节和转动关节的组合，相比于采用串联的传动关节，可以有效减少关节的零件数量，降低了手术器械制造和装配的难度，在保证手术器械强度与刚度的前提下有利于实现手术器械小型化；相比于采用滚联的传动关节，有利于减小手术器械的活动占用空间，可在狭窄空间取得更高的灵巧度。

可选地，在所述第一关节座和所述第二关节座之间设置有连接件，所述连接件绕所述第一轴线可转动地连接至所述第一关节座，并绕所述第二轴线可转动地连接至所述第二关节座。

可选地，所述第一关节座的远端设置有朝向所述第二关节座凸出并绕所述第一轴线延伸的第一圆弧面，所述第二关节座的近端设置有朝向所述第一关节座凸出并绕所述第二轴线延伸的第二圆弧面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面接触。

可选地，所述末端执行组件包括第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪各自绕第三轴线可转动地连接至所述第二关节座的远端。

可选地，所述驱动线包括第一驱动线对和第二驱动线对，所述第一驱动线对连接至所述第一夹爪并用于驱动所述第一夹爪绕所述第三轴线转动，所述第二驱动线对连接至所述第二夹爪并用于驱动所述第二夹爪绕所述第三轴线转动；

所述导线包括第一导线和第二导线，所述第一导线连接至所述第一夹爪并用于向第一夹爪通电，所述第二导线连接至所述第二夹爪并用于向第二夹爪通电。

可选地，所述第一轴线和所述第二轴线限定第一平面，在所述第一关节座和所述第二关节座之间，所述第一驱动线对和所述第一导线设置于所述第一平面的一侧，所述第二驱动线对和所述第二导线设置于所述第一平面的另一侧。

可选地，所述第一夹爪开设有分别绕所述第三轴线延伸的第一驱动线槽和第一导线槽，所述第一驱动线槽和所述第一导线槽沿所述第三轴线并列设置；

所述第二夹爪开设有分别绕所述第三轴线延伸的第二驱动线槽和第二导线槽，所述第二驱动线槽和所述第二导线槽沿所述第三轴线并列设置。

可选地，所述第一驱动线槽、所述第一导线槽、所述第二驱动线槽和所述第二导线槽各自的延伸轨迹垂直于所述第三轴线。

可选地，所述第二关节座开设有供所述第一导线和所述第二导线穿过的第二导线过线孔、以及供所述第一驱动线对和所述第二驱动线对穿过的第二驱动线过线孔，所述第二导线过线孔与所述第一导线槽和所述第二导线槽对齐，所述第二驱动线过线孔与所述第一驱动线槽和所述第二驱动线槽对齐。

可选地，所述第一关节座开设有供所述第一驱动线对和所述第二驱动线对穿过的第一驱动线过线孔，当所述手术器械处于中立状态时，所述第一驱动线过线孔和所述第二驱动线过线孔对齐。

可选地，所述第一关节座还开设有供所述第一导线和所述第二导线穿过的第一导线过线孔；

所述第一导线槽和所述第二导线槽设置在所述第一驱动线槽和所述第二驱动线槽之间，所述第一驱动线过线孔相比于所述第一导线过线孔更靠近所述第一轴线，且所述第二导线过线孔相比于所述第二驱动线过线孔更靠近所述第二轴线，或者

所述第一驱动线槽和所述第二驱动线槽设置在所述第一导线槽和所述第二导线槽之间，所述第一导线过线孔相比于所述第一驱动线过线孔更靠近所述第一轴线，且所述第二驱动线过线孔相比于所述第二导线过线孔更靠近所述第二轴线。

可选地，所述第一关节座的远端设置有朝向所述第二关节座的第一表面，所述第一表面垂直于所述第一平面并与所述第一轴线共面，所述第一驱动线过线孔的开口位于所述第一表面；

所述第二关节座的近端设置有朝向所述第一关节座的第二表面，所述第二表面垂直于所述第一平面并与所述第二轴线共面，所述第二驱动线过线孔的开口位于所述第二表面；

当所述手术器械处于中立状态时，在所述第一关节座和所述第二关节座之间，所述第一驱动线对相对于所述第二驱动线对关于所述第一平面对称。

可选地，所述手术器械还包括后端传动装置，设置于所述轴的近端，所述后端传动装置用于制动所述驱动线。

本发明的第二方面提供一种医疗系统，包括：

从操作设备，所述从操作设备包括至少一个机械臂；以及

根据上述技术方案中任一项所述的手术器械，所述手术器械设置在所述机械臂上。

本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其它特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

附图说明

本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的实施例的医疗系统的示意图；

图2为根据本发明的实施例的患旁机器人的示意图；

图3为根据本发明的实施例的手术器械的立体图，图中手术器械处于零位状态；

图4为根据本发明的实施例的手术器械的分解图；

图5为根据本发明的实施例的手术器械的立体图，图中手术器械处于俯仰状态；

图6为根据本发明的实施例的手术器械的立体图，图中手术器械处于俯仰状态；

图7为根据本发明的实施例的手术器械的立体图，图中手术器械同时处于俯仰状态和偏摆状态；

图8为根据本发明的实施例的手术器械的剖视图，图中手术器械处于零位状态；

图9为根据本发明的实施例的手术器械的剖视图，图中手术器械处于俯仰状态；

图10为根据本发明的实施例的连接件的立体图；

图11为根据本发明的实施例的手术器械的立体图，图中手术器械处于零位状态；

图12为根据本发明的实施例的第一夹爪的立体图；

图13为根据本发明的实施例的第二夹爪的立体图；

图14为根据本发明的实施例的第一关节座的立体图；

图15为根据本发明的实施例的第二关节座的立体图；

图16为根据本发明的实施例的第二关节座的立体图；

图17为根据本发明的实施例的第一关节座和第二关节座的组合状态立体图；

图18为根据本发明的实施例的手术器械的立体图，图中手术器械处于俯仰状态。

附图标记说明：

100：手术器械 120：末端执行组件

121：第一夹爪 122：第二夹爪

130：轴 140：轴部

150：后端传动装置 160：第一圆弧面

170：第二圆弧面 101：第一组织接触部

102：第一绝缘件 103：第一夹爪基座

1031：第一驱动线槽 1032：第一卡槽

1033：第一透孔 1034：第一导线槽

1035：第三轴孔 104：第一导线

105：第一驱动线对 106：第二组织接触部

107：第二绝缘件 108：第二夹爪基座

1081：第二驱动线槽 1084：第二导线槽

1085：第四轴孔 109：第二导线

110：第二驱动线对 111：第二关节座

1111：第二主座体 1112：第二支撑板

1113：第二齿部 1114：第五穿线孔

1115：第六穿线孔 1116：第七穿线孔

1117：第八穿线孔 1118：第二容纳槽

1119：第二轴孔 112：第三销轴

113：连接件 1131：主杆体

1132：第一连接轴 1133：轴孔

1134：第二连接轴 1135：轴孔

1136：第三连接轴 1137：轴孔

114：第二销轴 115：第一销轴

116：第一关节座 1161：第一主座体

1162：第一支撑板 1163：第一齿部

1164：第一穿线孔 1165：第二穿线孔

1166：第三穿线孔 1167：第四穿线孔

1168：第一容纳槽 1169：第一轴孔

117：密封垫 118：第一卡接端子

119：第二卡接端子 200：医疗系统

210：医生控制台 220：患旁机器人

221：机械臂 222：持械臂

230：成像设备

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

需要说明的是，本发明中所使用的术语“上”“下”“前”“后”“左”“右”“内”“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。

本发明中使用的术语“远端”、“近端”作为方位词，该方位词为介入医疗器械领域惯用术语，其中“远端”表示手术过程中远离操作者的一端，“近端”表示手术过程中靠近操作者的一端。在远程操纵的手术机器人系统中，“操作者”指的是握持并制动手术器械的患旁机器人。

本发明中所使用的“平行”/“垂直”以及类似的表述包含了绝对平行/垂直关系和大致平行/垂直关系(例如，与绝对平行/垂直相差-5°至+5°范围内的关系)，能够起到等同的效果。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施方式。

根据本发明实施例的医疗系统200是可以远程操纵完成手术的手术机器人系统。参见图1，医疗系统200可以包括医生控制台210、患旁机器人220和成像设备230。

其中，医生控制台210上具有用于展示手术器械环境的显示单元、医生操作控制机构及扶手等。其中，显示单元上开设有观察窗用于医生观察，操作控制机构构造为其动作能够对应手术器械的动作，扶手用于放置医生手臂。除此之外，医生控制台210上，还具有其他方便手或脚触碰或按压的控制开关，用来进行各种功能操作，完成人机交互。

成像设备230具有显示屏幕、内窥镜控制器、系统电子设备、图像处理器等。

参见图2，患旁机器人220可以包括至少一个机械臂221，机械臂221上具有若干节连接臂，相邻的两节连接臂以特定的自由度相对活动，使得机械臂的末端可以达到多自由度(如7自由度，根据手术器械的不同会有不同的自由度)的活动，机械臂221的末端设置有持械臂222，手术器械100可拆卸地安装于持械臂222上。手术器械100可以是执行手术操作的器械，如电灼烧器、夹钳、血管封堵器等，也可以是用于对手术区域进行图像采集的相机，如内窥镜等，还可以是其它外科器械。

在一些应用场景中，机械臂221可以配置成通过机械方式绕远程运动中心(remotecenter of motion，RCM)运动。例如，在腹腔镜手术中，RCM被定义为手术中进入病人腹腔的端口，在手术过程中，操纵机械臂221使得持械臂222带动手术器械100实现俯仰、偏转、插入和转动等运动，在运动过程中手术器械100的纵轴始终保持经过RCM点，以避免手术器械100对患者腹部切口造成非手术性伤害。

手术器械100自近端至远端依次包括后端传动装置150、轴部140以及末端执行组件120。后端传动装置150与持械臂222内设置的驱动装置传动连接。后端传动装置150可以通过传动件与末端执行组件120连接，并通过传动件制动末端执行组件120，其中，传动件可以包括推拉杆、线、绳、带等。轴部140连接在后端传动装置150和末端执行组件120之间，以用于间隔后端传动装置150与末端执行组件120且用于支撑末端执行组件120。末端执行组件120可以包括对组织进行切割等手术操作的工具，如钩、铲、夹钳、剪刀等，也可以是进行图像采集的内窥镜镜头等。

进一步地，在末端执行组件120和轴部140之间还可以设置有关节，例如俯仰关节、偏航关节等，以提高末端执行组件120的可活动性。后端驱动装置150可以通过推拉杆、线、绳、带等传动件带动关节进行运动。

然而发明人发现：目前的手术器械的关节运动占用的空间较大，不利于狭窄空间内的操作；关节结构较复杂，零件数量多，制造、装配困难，不利于手术器械的小型化。

本发明实施例的手术器械可以改善或者解决上述问题中的至少一个。

如图3、图4所示，根据本发明实施例的手术器械100包括：轴130、第一关节座116、第二关节座111、末端执行组件120、导线和驱动线。

轴130的远端可以支撑第一关节座116、第二关节座111和末端执行组件120，轴130的近端可以连接至后端传动装置150。轴130通常构造为中空的杆，以允许导线和驱动线穿设其中。轴130的垂直于其长度方向的横截面可以为圆形、椭圆形等没有角的形状。轴130具有沿长度方向延伸的中心轴线。

第一关节座116与第二关节座111能够相对彼此滚动，形成手术器械100的俯仰关节。具体地，第一关节座116设置于轴130的远端，第一关节座116的远端设置有绕第一轴线AX1排布的第一齿部1163。第一轴线AX1相对于第一关节座116固定。第一轴线AX1可以与轴130的中心轴线相交或异面。在本示例中，第一轴线AX1与轴130的中心轴线垂直相交。第二关节座111设置于第一关节座116的远端，第二关节座111近端设置有绕第二轴线AX2排布的第二齿部1113，第二齿部1113与第一齿部1163啮合。第二轴线AX2相对于第二关节座111固定。第二轴线AX2可以与第一轴线AX1平行，且当手术器械100处于中立状态时，轴130的中心轴线平行于第一轴线AX1和第二轴线AX2限定的第一平面，或者轴130的中心轴线位于第一平面上。

需要说明的是，如图3所示，当手术器械100不发生偏摆时，称为手术器械的中立状态(也称零位状态)。

末端执行组件120与第二关节座111能够相对彼此转动，至少形成手术器械100的偏航关节。具体地，末端执行组件120绕第三轴线AX3可转动地连接至第二关节座111的远端，第三轴线AX3与第一轴线AX1和第二轴线AX2异面。在本示例中，第三轴线AX3与第一轴线AX1和第二轴线AX2垂直异面，且当手术器械100处于中立状态时，第三轴线AX3垂直于第一轴线AX1和第二轴线AX2限定的第一平面。

导线的一端连接至患旁机器人220，另一端延伸至轴130的远端，以连接至末端执行组件120。导线用于为末端执行组件120提供电能。

驱动线的一端连接至后端传动装置150，另一端延伸至轴130的远端，以连接至末端执行组件120。驱动线用于制动末端执行组件120进行俯仰运动或偏航运动。进一步地，对于包括夹钳、剪刀等用于夹持或剪切类工具的末端执行组件120，驱动线还可以用于制动末端执行组件120进行开合运动。

如图5、图6所示，末端执行组件120发生俯仰运动，第一齿部1163和第二齿部1113啮合，使得末端执行组件120能够俯仰运动，根据手术需要选择实施操作的方向。

如图7所示，末端执行组件120同时发生俯仰运动和偏航运动，第一齿部1163和第二齿部1113啮合，使得末端执行组件120可以俯仰运动，根据手术需要选择实施操作的方向，同时末端执行组件120围绕第三轴线AX3转动，使得末端执行组件120可以偏航运动，根据手术需要选择实施操作的方向。

本实施例中的手术器械100，俯仰关节采用滚动关节的形式，偏航关节采用转动关节的形式，通过这种滚动关节和转动关节的组合，相比于采用串联的传动关节，可以有效减少关节的零件数量(例如，可以省去引导驱动线的惰轮)，降低了手术器械100制造和装配的难度，在保证手术器械100强度与刚度的前提下有利于实现手术器械小型化，尤其有利于减小手术器械100的轴向尺寸，此外关节中具有足够的空间布置导线和驱动线，因此导线和驱动线可以具有更大的直径，提高导线和驱动线的刚度和寿命；相比于采用滚联的传动关节，有利于减小手术器械100的活动占用空间，可在狭窄空间取得更高的灵巧度，此外，对于包括夹钳、剪刀等用于夹持或剪切类工具的末端执行组件120，可以利用偏航关节已有的元件来实现末端执行组件120的开合运动，而无需设置额外的元件。

在一个例子中，第一关节座116还包括第一主座体1161和第一支撑板1162。第一主座体1161大体呈圆筒状，第一主座体1161的近端固定至轴130，例如通过螺纹连接、卡接、胶接或焊接等方式，且第一主座体1161与轴130共轴。第一齿部1163设置在第一主座体1161的侧壁。第一支撑板1162由第一主座体1161的侧壁包围并且靠近远端设置。第一支撑板1162与第一主座体1161的中心轴线相交，可选地垂直于第一主座体1161的中心轴线。第一支撑板1162上设置有多个穿线孔，驱动线和导线从穿线孔穿过。

在一个实施方式中，第二关节座111还包括第二主座体1111和第二支撑板1112，第二主座体1111大体呈圆筒状，第二主座体1111的远端与末端执行组件120铰接，例如通过轴孔和销轴的结构铰接。第二齿部1113设置在第二主座体1111的侧壁。第二支撑板1112由第二主座体1111的侧壁包围并且靠近近端设置。第二支撑板1112与第二主座体1111的中心轴线相交，可选地垂直于第二主座体1111的中心轴线。第二支撑板1112上设置有多个穿线孔，驱动线和导线从穿线孔穿过。

在一个例子中，第一齿部1163包括n个传动齿和n-1个齿槽，其中n为正整数且n≥3，传动齿和齿槽交替排布；对应地，第二齿部1113包括n-1个传动齿和n个齿槽，传动齿和齿槽交替排布。例如，在图中示出的例子中，第一齿部1163包括三个传动齿和两个齿槽，第二齿部1113包括两个传动齿和三个齿槽。可选地，第一齿部1163、第二齿部1113中的传动齿可以采用渐开线齿廓。

在一个例子中，如图8、图9、图10所示，在第一关节座116和第二关节座111之间设置有连接件113，用于在第一关节座116和第二关节座111之间传递力，以提高俯仰关节的刚度，并减轻齿部的磨损。连接件113绕第一轴线AX1可转动地连接至第一关节座116，并绕第二轴线AX2可转动地连接至第二关节座111。

在一个例子中，连接件113包括主杆体1131，主杆体1131的远端与第二关节座111铰接，主杆体1131的近端与第一关节座116铰接。主杆体1131还可以开设有避让槽1138，使得第二关节座111和第一关节座116相对滚动时，避让槽1138为导线和驱动线提供足够的活动空间，也即使得主杆体1131不会与导线和驱动线形成活动干涉。避让槽1138的具体位置根据需要设置，将在后文进行举例介绍。

本申请不限定铰接的具体实现形式。在本示例中，为了便于安装，可以通过轴孔和销轴配合的方式来实现铰接。例如，如图4、10、14、16所示，连接件113还包括第一销轴115和第二销轴114。第一主座体1161的远端开设有第一轴孔1169，第一轴孔1169的中心位于第一轴线AX1上，第二主座体1111的近端开设有第二轴孔1119，第二轴孔1119的中心位于第二轴线AX2上，在主杆体1131的两端分别设置有对应的近端轴孔1137和远端轴孔1133、1135。近端轴孔1137与第一轴孔1169对齐，第一销轴115穿过近端轴孔1137和第一轴孔1169，以实现连接件113与第一关节座116铰接。远端轴孔1133、1135与第二轴孔1119对齐，第二销轴114穿过远端轴孔1133、1135，以实现连接件113与第二关节座111铰接。

连接件113的远端设置有第一连接轴1132、第二连接轴1134，近端设置有第三连接轴1136。避让槽1138位于第一连接轴1132、第二连接轴1134之间。第一连接轴1132的轴向设置有轴孔1133，第二连接轴1134的轴向设置有轴孔1135，第三连接轴1136的轴向设置有轴孔1137。进一步地，第一支撑板1162上对应连接件113的近端设置有第一容纳槽1168，第一容纳槽1168可以容纳部分第三连接轴1136，第二支撑板1112上对应连接件113的远端设置有第二容纳槽1118，第二容纳槽1118可以容纳部分第一连接轴1132、部分第二连接轴1134。通过设置第一容纳槽1168和第二容纳槽1118，有利于连接件113与第一关节座116、第二关节座111相对转动。

在另一个例子中，如图17、图18所示，也可以省去连接件113，而是通过在第一关节座116和第二关节座111设置承力结构实现力的传递。

具体地，第一关节座116的远端设置有朝向第二关节座111凸出并绕第一轴线延伸的第一圆弧面160，第二关节座111的近端设置有朝向第一关节座116凸出并绕第二轴线延伸的第二圆弧面170，第一圆弧面160和第二圆弧面170接触。第一圆弧面160的延伸轨迹和第一齿部1163的节圆部分重合，第二圆弧面170的延伸轨迹和第二齿部1113的节圆部分重合。当第一关节座116和第二关节座111相对滚动时，第一齿部1163和第二齿部1113的啮合可以保证第一圆弧面160和第二圆弧面170保持接触并相对彼此纯滚动。圆弧面能够承受由驱动线拉力导致的第一关节座116和第二关节座111之间的相互作用力，可以减轻齿部的磨损。

在图中所示的示例中，第一圆弧面160设置在第一主座体1161的侧壁，并且相对于第一齿部1163更靠近外侧，第二圆弧面170设置在第二主座体1111的侧壁，并且相对于第二齿部1113更靠近外侧。然而，可以理解的是，在其它未示出的例子中，第一圆弧面160也可以相对于第一齿部1163更靠近第一主座体1161的内侧，和/或第二圆弧面170也可以相对于第二齿部1113更靠近第二主座体1111的内侧，不影响圆弧面的力传递的功能。

通过设置圆弧面，第一关节座116和第二关节座111之间可以省去连接件，在驱动线的拉力的约束下，第一关节座116和第二关节座111同样可以稳定滚动，从而减少了零部件数量，简化了机构，有利于制造和装配，同时也避免了对驱动线和导线的活动干涉。

在一个例子中，末端执行组件120包括夹钳、剪刀等用于夹持或剪切类的工具，这类工具的特点是具有两个可以相互转动的部件，在使用时需要进行开合运动。

例如，在本申请的示例中，末端执行组件120包括电夹钳。如图11、图12、图13所示，末端执行组件120包括第一夹爪121和第二夹爪122，第一夹爪121和第二夹爪122各自绕第三轴线AX3可转动地连接至第二关节座111的远端。

末端执行组件120的开合运动的转动轴线和偏航运动的转动轴线共线，均与第三轴线AX3共线，有利于减少关节的数量，从而可以进一步减小手术器械100的活动占用空间，以及减少零件数量和驱动线的数量。

在一个例子中，第一夹爪121包括第一组织接触部101、第一绝缘件102和第一夹爪基座103，第一组织接触部101用于连接导线，导线通电后第一组织接触部101形成电极，第一夹爪基座103用于连接驱动线，器械后端的动力和传动装置能够通过驱动线制动第一夹爪基座103，以带动第一夹爪121运动。第一绝缘件102用于将第一组织接触部101和第一夹爪基座103电隔绝。第一绝缘件102的内部设置有透孔，导线穿过透孔与第一组织接触部101连接。

类似地，第二夹爪122包括第二组织接触部106、第二绝缘件107和第二夹爪基座108，第二组织接触部106用于连接导线，导线通电后第二组织接触部106形成电极，第二夹爪基座108用于连接驱动线，器械后端的动力和传动装置能够通过驱动线制动第二夹爪基座108，以带动第二夹爪122运动。第二绝缘件107用于将第二组织接触部106和第二夹爪基座108电隔绝。第二绝缘件107的内部设置有透孔，导线穿过透孔与第二组织接触部106连接。

在一个例子中，第一夹爪基座103沿着第三轴线AX3设置有第三轴孔1035，第二夹爪基座108沿着第三轴线设置有第四轴孔1085，在第三轴孔1035和第四轴孔1085中设置有第三销轴112，通过第三销轴112与第二关节座111铰接，第一夹爪121和第二夹爪122开合时围绕第三销轴112旋转，第一夹爪121和第二夹爪122偏航摆动时也围绕第三销轴112旋转。

在一个例子中，导线包括第一导线104和第二导线109，第一导线104连接至第一夹爪121并用于向第一夹爪121通电，第二导线109连接至第二夹爪122并用于向第二夹爪122通电。

在一例子中，如图4、图11所示，驱动线包括第一驱动线对105和第二驱动线对110，第一驱动线对105连接至第一夹爪121并用于驱动第一夹爪121绕第三轴线AX3转动，第二驱动线对110连接至第二夹爪122并用于驱动第二夹爪122绕第三轴线AX3转动。此外，同时拉动第一驱动线对105并释放第二驱动线对110，或者同时拉动第二驱动线对110并释放第一驱动线对105，还可以实现末端执行组件120的俯仰运动。

第一驱动线对105包括两根平行延伸的牵引绳，两根牵引绳可以是一体的或者是分体连接在一起的，第一驱动线对105连接至第一夹爪基座103，通过后端传动装置可以分别牵引其中一根牵引绳，或者同时牵引两根牵引绳，牵引其中一根牵引绳时，第一夹爪121做开合运动或偏航运动，同时牵引两根牵引绳时，第一夹爪121做俯仰运动。

第二驱动线对110包括两根平行延伸的牵引绳，两根牵引绳可以是一体的或者是分体连接在一起的，第二驱动线对110连接至第二夹爪基座108，通过后端传动装置可以分别牵引其中一根牵引绳，或者同时牵引两根牵引绳，牵引其中一根牵引绳时，第二夹爪122做开合运动或偏航运动，同时牵引两根牵引绳时，第二夹爪122做俯仰运动。

在一个例子中，如图11所示，第一轴线AX1和第二轴线AX2限定第一平面，在第一关节座116和第二关节座111之间，第一驱动线对105和第一导线104设置于第一平面的一侧，第二驱动线对110和第二导线109设置于第一平面的另一侧。

第一平面是虚拟平面，图中未示出，第一轴线AX1和第二轴线AX2是平行的两根直线，根据几何关系可以限定一个平面。在第一关节座116和第二关节座111相对滚动期间，第一平面可以看成绕第一轴线AX1或第二轴线AX2转动。

将第一驱动线对105和第二驱动线对110分别位于第一平面的两侧，可以通过驱动线控制末端执行组件120进行俯仰运动。

将第一驱动线对105与第一导线104设置在一侧，将第二驱动线对110与第二导线109设置在另一侧，可以在轴130的近端处将设置在同一侧的驱动线和导线绑定，通过驱动线来制动导线。由此，当末端执行组件120进行俯仰运动时，同一侧的驱动线和导线同时收线或放线，可以减少导线的拉扯和防止导线在关节处堆叠。

在一个例子中，如图12、图13所示，第一夹爪121开设有分别绕第三轴线延伸的第一驱动线槽1031和第一导线槽1034，第一驱动线槽1031和第一导线槽1034沿第三轴线并列设置。类似地，第二夹爪122开设有分别绕第三轴线延伸的第二驱动线槽1081和第二导线槽1084，第二驱动线槽1081和第二导线槽1084沿第三轴线并列设置。

由此，第一导线104可以绕设于第一导线槽1034中，第一驱动线对105可以绕设于第一驱动线槽1031中，第二导线109可以绕设于第二导线槽1084中，第二驱动线对110可以绕设于第二驱动线槽1081中。使得第一导线104和第一驱动线对105中的一个驱动线可以在末端执行组件120处并行设置，第二导线109和第二驱动线对110中的一个驱动线可以在末端执行组件120处并行设置。当末端执行组件120进行偏转运动或者开合运动时，并行设置的驱动线和导线同时收线或放线，可以减少导线的拉扯和防止导线从导线槽中脱落。

可选地，第一导线槽1034和第一驱动线槽1031设置在第一夹爪基座103上，第二导线槽1084和第二驱动线槽1081设置在第二夹爪基座108上。

在一个例子中，第一驱动线槽1031、第一导线槽1034、第二驱动线槽1081和第二导线槽1084各自的延伸轨迹垂直于第三轴线AX3。通过该设置，有利于控制第一夹爪121和第二夹爪122转动，使得以更小的驱动力制动驱动线，减少驱动线和导线与其它部件之间的摩擦，有助于延长驱动线和导线的使用寿命。

可选地，第一驱动线槽1031和第一导线槽1034的半径相等，第二驱动线槽1081和第二导线槽1084的半径相等。由此，当末端执行组件120进行偏转运动或者开合运动时，并行设置的驱动线和导线在末端执行组件120处的长度变化相同，可以进一步减少导线的拉扯和防止导线从导线槽中脱落。

可选地，第一驱动线槽1031设置有第一卡槽1032，驱动线上设置有卡接端子，卡接端子与第一卡槽1032卡接，驱动线被牵引时，通过卡接端子带动第一夹爪121。第一卡槽1032设置有第一透孔1033，供驱动线穿过。

可选地，第二驱动线槽1081设置有第二卡槽，驱动线上设置有卡接端子，卡接端子与第二卡槽卡接，驱动线被牵拉时，通过卡接端子带动第二夹爪122。第二卡槽设置有第二透孔，供驱动线穿过。

在一个例子中，如图14所示，第一关节座116开设有供第一导线104和第二导线109穿过的第一导线过线孔、以及供第一驱动线对105和第二驱动线对110穿过的第一驱动线过线孔。

第一导线过线孔包括第三穿线孔1166(单孔)和第四穿线孔1167(单孔)，第一导线104从第三穿线孔1166(单孔)中穿过，第二导线109从第四穿线孔1167(单孔)中穿过。

第一驱动线过线孔包括第一穿线孔1164(双孔)和第二穿线孔1165(双孔)，第一驱动线对105从第一穿线孔1164(双孔)中穿过，第二驱动线对110从第二穿线孔1165(双孔)中穿过。

在一个例子中，如图15、图16所示，第二关节座111开设有供第一导线104和第二导线109穿过的第二导线过线孔、以及供第一驱动线对105和第二驱动线对110穿过的第二驱动线过线孔。

第二导线过线孔包括第七穿线孔1116(单孔)和第八穿线孔1117(单孔)，第一导线104从第七穿线孔1116(单孔)中穿过，第二导线109从第八穿线孔1117(单孔)中穿过。

第二驱动线过线孔包括第五穿线孔1114(双孔)和第六穿线孔1115(双孔)，第一驱动线对105从第五穿线孔1114(双孔)中穿过，第二驱动线对110从第六穿线孔1115(双孔)中穿过。

可选地，第一导线过线孔与第一导线槽1034和第二导线槽1084对齐，第一驱动线过线孔与第一驱动线槽1031和第二驱动线槽1081对齐，使得每根导线或驱动线在线槽内的延伸轨迹和从对应的线槽延伸至第二关节座111的延伸轨迹基本位于一个平面内，有助于减少驱动线和导线与第二关节座111之间的摩擦，延长驱动线和导线的使用寿命。应当理解，这里所描述的“对齐”可以理解为驱动线槽的槽口和过线孔的开口在垂直于第二关节座111的中心轴线的平面上的投影重叠或部分重叠。

进一步可选地，当手术器械100处于中立状态时，第二驱动线过线孔和第一驱动线过线孔对齐，使得每根导线或驱动线在线槽内的延伸轨迹和从对应的线槽延伸至第一关节座116的延伸轨迹基本位于一个平面内，有助于减少驱动线和导线与第一关节座116之间的摩擦，延长驱动线和导线的使用寿命。应当理解，这里所描述的“对齐”可以理解为，当手术器械100处于中立状态时，第二驱动线过线孔的开口和第一驱动线过线孔的开口在垂直于轴130的中心轴线的平面上的投影重叠或部分重叠。

至少第五穿线孔1114、第六穿线孔1115均为锥形孔，孔径较大的一端朝向夹爪；并且，第七穿线孔1116和第八穿线孔1117均为异形孔。通过将穿线孔设置为锥形孔和异形孔，可以降低孔壁对驱动线和导线的阻碍，使得驱动线、导线的移动更顺畅。

在图中所示的例子中，沿第三轴线AX3，第一驱动线槽1031相比于第一导线槽1034更远离第二夹爪122，第二驱动线槽1081相比于第二导线槽1084更远离第一夹爪121。也即，沿第三轴线AX3，第一导线槽1034和第二导线槽1084设置在第一驱动线槽1031和第二驱动线槽1081之间。为尽量减小俯仰运动过程中彼此绑定的驱动线和导线在第一关节座116和第二关节座111之间的长度变化的差异，有利于彼此绑定的驱动线和导线能够尽可能同步移动，第一驱动线过线孔相比于第一导线过线孔更靠近第一轴线，且第二导线过线孔相比于第二驱动线过线孔更靠近第二轴线。

在另一个未示出的例子中，沿第三轴线AX3，第一驱动线槽1031相比于第一导线槽1034更靠近第二夹爪122，第二驱动线槽1081相比于第二导线槽1084更靠近第一夹爪121。也即，沿第三轴线AX3，第一驱动线槽1031和第二驱动线槽1081设置在第一导线槽1034和第二导线槽1084之间。为尽量减小俯仰运动过程中彼此绑定的驱动线和导线在第一关节座116和第二关节座111之间的长度变化的差异，有利于彼此绑定的驱动线和导线能够尽可能同步移动，第一导线过线孔相比于第一驱动线过线孔更靠近第一轴线，且第二驱动线过线孔相比于第二导线过线孔更靠近第二轴线。

在一个例子中，如图14所示，第一关节座116的远端设置有朝向第二关节座111的第一表面，第一表面垂直于第一平面并与第一轴线AX1共面，第一驱动线过线孔的开口位于第一表面。可选地，第一表面为第一支撑板1162朝向第二关节座111的表面。

在一个例子中，如图16所示，第二关节座111的近端设置有朝向第一关节座116的第二表面，第二表面垂直于第一平面并与第二轴线AX2共面，第二驱动线过线孔的开口位于第二表面。可选地，第二表面为第二支撑板1112朝向第一关节座116的表面。

当手术器械100处于中立状态时，在第一关节座116和第二关节座111之间，第一驱动线对105相对于第二驱动线对110关于第一平面对称。

通过该设置，在俯仰运动期间，可以保证第一驱动线对的伸长(收回)的长度与第二驱动线的收回(伸长)的长度相同，有助于后端传动装置150对手术器械100俯仰运动的控制。

在一个例子中，后端传动装置150包括多个转动件，每个转动件均连接后端驱动装置150中的驱动电机，驱动线绕于转动件上，控制驱动电机的运行可以控制转动件的旋转，随着转动件的旋转，驱动线进一步绕于转动件的表面或者从转动件的表面释放，从而操作末端执行组件120。在本申请的示例中，由于驱动线有两对，因此可以通过四线驱动方式控制末端执行组件120的俯仰运动、偏航运动和开合运动。四线驱动方式的控制远离以及后端传动装置150的具体结构和工作原理可以参考现有技术，例如中国发明专利CN113208732A或中国发明专利CN113367796A中已经公开，此处不再详细说明。

在一个例子中，如图4所示，手术器械100还包括密封垫117。密封垫117设置在第一关节座116内，可选地位于第一支撑板1162的朝向近端的表面上。驱动线和导线从密封垫117穿过，密封垫117可以防止液体进入轴130的内腔。

上述的所有优选实施方式中所述的流程、步骤仅是示例。除非发生不利的效果，否则可以按与上述流程的顺序不同的顺序进行各种处理操作。上述流程的步骤顺序也可以根据实际需要进行增加、合并或删减。

在理解本发明的范围时，如本文所使用的术语“包含”及其派生词旨在是开放式术语，其指定所记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在，但不排除其他未记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在。这种概念也适用于具有类似含义的词语，例如术语“包括”“具有”及其衍生词。

这里使用的术语“被附接”或“附接”包括：通过将元件直接固定到另一元件而将元件直接固定到另一元件的构造；通过将元件固定到中间构件上，中间构件转而固定到另一元件而将元件间接固定到另一元件上的构造；以及一个元件与另一个元件是一体，即一个元件基本上是另一个元件的一部分的构造。该定义也适用于具有相似含义的词，例如“连接”“联接”“耦合”“安装”“粘合”“固定”及其衍生词。最后，这里使用的诸如“基本上”“大约”和“近似”的程度术语表示修改术语使得最终结果不会显着改变的偏差量。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (14)

1.一种手术器械，其特征在于，包括

轴；

第一关节座，设置于所述轴的远端，所述第一关节座的远端设置有绕第一轴线排布的第一齿部；

第二关节座，设置于所述第一关节座的远端，所述第二关节座近端设置有绕第二轴线排布的第二齿部，所述第二齿部与所述第一齿部啮合；

末端执行组件，绕第三轴线可转动地连接至所述第二关节座的远端，所述第三轴线与所述第一轴线和所述第二轴线异面；

导线，所述导线的一端连接至所述末端执行组件，另一端延伸至所述轴的远端；

驱动线，所述驱动线的一端连接至所述末端执行组件，另一端延伸至所述轴的远端。

2.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，在所述第一关节座和所述第二关节座之间设置有连接件，所述连接件绕所述第一轴线可转动地连接至所述第一关节座，并绕所述第二轴线可转动地连接至所述第二关节座。

3.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述第一关节座的远端设置有朝向所述第二关节座凸出并绕所述第一轴线延伸的第一圆弧面，所述第二关节座的近端设置有朝向所述第一关节座凸出并绕所述第二轴线延伸的第二圆弧面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面接触。

4.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述末端执行组件包括第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪各自绕第三轴线可转动地连接至所述第二关节座的远端。

5.根据权利要求4所述的手术器械，其特征在于，

所述驱动线包括第一驱动线对和第二驱动线对，所述第一驱动线对连接至所述第一夹爪并用于驱动所述第一夹爪绕所述第三轴线转动，所述第二驱动线对连接至所述第二夹爪并用于驱动所述第二夹爪绕所述第三轴线转动；

所述导线包括第一导线和第二导线，所述第一导线连接至所述第一夹爪并用于向第一夹爪通电，所述第二导线连接至所述第二夹爪并用于向第二夹爪通电。

6.根据权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述第一轴线和所述第二轴线限定第一平面，在所述第一关节座和所述第二关节座之间，所述第一驱动线对和所述第一导线设置于所述第一平面的一侧，所述第二驱动线对和所述第二导线设置于所述第一平面的另一侧。

7.根据权利要求6所述的手术器械，其特征在于，

所述第一夹爪开设有分别绕所述第三轴线延伸的第一驱动线槽和第一导线槽，所述第一驱动线槽和所述第一导线槽沿所述第三轴线并列设置；

所述第二夹爪开设有分别绕所述第三轴线延伸的第二驱动线槽和第二导线槽，所述第二驱动线槽和所述第二导线槽沿所述第三轴线并列设置。

8.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述第一驱动线槽、所述第一导线槽、所述第二驱动线槽和所述第二导线槽各自的延伸轨迹垂直于所述第三轴线。

9.根据权利要求7所述的手术器械，其特征在于，所述第二关节座开设有供所述第一导线和所述第二导线穿过的第二导线过线孔、以及供所述第一驱动线对和所述第二驱动线对穿过的第二驱动线过线孔，所述第二导线过线孔与所述第一导线槽和所述第二导线槽对齐，所述第二驱动线过线孔与所述第一驱动线槽和所述第二驱动线槽对齐。

10.根据权利要求9所述的手术器械，其特征在于，所述第一关节座开设有供所述第一驱动线对和所述第二驱动线对穿过的第一驱动线过线孔，当所述手术器械处于中立状态时，所述第一驱动线过线孔和所述第二驱动线过线孔对齐。

11.根据权利要求10所述的手术器械，其特征在于，所述第一关节座还开设有供所述第一导线和所述第二导线穿过的第一导线过线孔；

所述第一导线槽和所述第二导线槽设置在所述第一驱动线槽和所述第二驱动线槽之间，所述第一驱动线过线孔相比于所述第一导线过线孔更靠近所述第一轴线，且所述第二导线过线孔相比于所述第二驱动线过线孔更靠近所述第二轴线，或者

所述第一驱动线槽和所述第二驱动线槽设置在所述第一导线槽和所述第二导线槽之间，所述第一导线过线孔相比于所述第一驱动线过线孔更靠近所述第一轴线，且所述第二驱动线过线孔相比于所述第二导线过线孔更靠近所述第二轴线。

12.根据权利要求11所述的手术器械，其特征在于，

所述第一关节座的远端设置有朝向所述第二关节座的第一表面，所述第一表面垂直于所述第一平面并与所述第一轴线共面，所述第一驱动线过线孔的开口位于所述第一表面；

所述第二关节座的近端设置有朝向所述第一关节座的第二表面，所述第二表面垂直于所述第一平面并与所述第二轴线共面，所述第二驱动线过线孔的开口位于所述第二表面；

当所述手术器械处于中立状态时，在所述第一关节座和所述第二关节座之间，所述第一驱动线对相对于所述第二驱动线对关于所述第一平面对称。

13.根据权利要求1至12任一项所述的手术器械，其特征在于，还包括后端传动装置，设置于所述轴的近端，所述后端传动装置用于制动所述驱动线。

14.一种医疗系统，其特征在于，包括：

从操作设备，所述从操作设备包括至少一个机械臂；以及

根据权利要求1至13任一项所述的手术器械，所述手术器械设置在所述机械臂上。