CN117770908A - 综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳 - Google Patents

Abstract

本发明公开综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，包括第一钳身和第二钳身；所述第一钳身和第二钳身中部相互铰接使手术钳可做开合动作；所述第一钳身和第二钳身前端分别设置有变形记忆合金分段，后端分别设置有指环；所述变形记忆合金分段的起始相变温度略高于人体正常体温，激活温度不超过50℃；所述变形记忆合金分段开始相变后向手术钳同一侧弯曲；所述变形记忆合金分段前端分别设置有夹持分段；两夹持分段相对面上分别嵌设有微型压力传感器；该外科手术钳通过创新的结构设计和材料应用，显著提升了手术钳的操作精度、灵活性、安全性和效率，同时降低了医生的操作疲劳，为复杂的外科手术提供了更为高效和安全的工具。

Description

综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳。

背景技术

在传统外科手术中，手术钳是不可或缺的工具，用于夹持、切割、止血等多种功能。传统的手术钳主要依赖于医生的手动操作，存在以下限制：

操作精度的局限性：在传统手术钳的使用中，医生需要同时维持钳子的位置和控制其夹持力度。特别是控制夹持力度时手术钳是悬空的，没有可靠的支撑，完全依靠握持力操控，这就对医生的手部协调性和精确控制能力提出了极高的要求。在复杂或微细的手术操作中，保持持续的高精度操作是一个挑战。

手部疲劳和操作舒适性：长时间握持并操作手术钳，特别是在需要细致操作的手术中，会导致医生的手部疲劳。手部疲劳不仅降低了操作的精度，还可能影响整个手术过程的效率和安全性。

缺乏自适应能力：传统的手术钳缺乏对不同组织和不同手术环境的自适应能力。医生需要根据经验和感觉来调整夹持力度，这增加了操作的难度，并可能导致对组织的意外损伤。

对操作技能的高依赖性：传统手术钳的有效使用高度依赖于医生的个人技能和经验。对于技能不足或经验较少的医生来说，掌握如何精确地使用手术钳是一项挑战。

综上所述，现有的手术钳在操作精度、手部疲劳、自适应能力、对操作技能的依赖性和灵活性方面存在明显的不足。这些问题在复杂或长时间的手术中尤为突出，影响手术效率和安全性。因此，开发一种更先进、能够减轻医生操作负担、提高精度和安全性的手术钳是非常必要的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，该外科手术钳通过创新的结构设计和材料应用，显著提升了手术钳的操作精度、灵活性、安全性和效率，同时降低了医生的操作疲劳，为复杂的外科手术提供了更为高效和安全的工具。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，包括第一钳身和第二钳身；所述第一钳身和第二钳身中部相互铰接使手术钳可做开合动作；所述第一钳身和第二钳身前端分别设置有变形记忆合金分段，后端分别设置有指环；所述变形记忆合金分段的起始相变温度略高于人体正常体温，激活温度不超过50℃；所述变形记忆合金分段开始相变后向手术钳同一侧弯曲；所述变形记忆合金分段前端分别设置有夹持分段；两夹持分段相对面上分别嵌设有微型压力传感器。

其中，所述变形记忆合金分段包括位于中心的镍钛记忆合金片、包覆在镍钛记忆合金片外的电加热丝网、包覆在电加热丝网外的隔热层以及设置在最外层的弹性树脂层。

其中，所述第一钳身前端与其对应的夹持分段后端铰接；所述夹持分段外侧面设置有中部外凸的弧面凸肩；所述第一钳身及与其连接的变形记忆合金分段外侧面附着有可沿第一钳身长度方向滑动的多段链式推杆；所述第一钳身及与其连接的变形记忆合金分段外侧面沿其长度方向开设有滑槽；所述多段链式推杆的任一段均分别设置与滑槽滑动卡配的滑块，使多段链式推杆可沿第一钳身外侧面长度方向滑动；所述多段链式推杆包括铰接在前端的挤压条、位于中部依次铰接的多个滑动链块以及铰接在后端的直线推杆；所述直线推杆对应第一钳身直线部；多个滑动链块对应第一钳身至变形记忆合金分段的区域；所述挤压条对应变形记忆合金分段至弧面凸肩的区域；所述直线推杆后端设置有指推部；所述挤压条前移过程中与弧面凸肩滑动抵压，驱使与第一钳身铰接的夹持分段朝向第二钳身的夹持分段转动实现夹持。

其中，所述滑槽底部具有圆滑过渡的扩容腔；所述滑块对应扩容腔设置有圆滑过渡的扩容头，使滑块与滑槽顺畅滑动且无法脱出。

其中，所述第一钳身上设置有微型压力显示屏幕以显示微型压力传感器监测的压力数值。

其中，所述第二钳身、其对应的变形记忆合金分段以及其对应的夹持分段依次固定连接。

其中，所述外科手术钳还包括限位杆；所述限位杆一端与第二钳身铰接，另一端朝向第一钳身的一面凸出有限位销；所述第一钳身上镂空设置有锯齿槽；所述限位销可与锯齿槽卡配以调节和限制外科手术钳的开合角度。

其中，所述第一钳身对应的夹持分段与变形记忆合金分段之间的铰接处设置有扭簧用以提供夹持分段的偏转回复力。

其中，所述外科手术钳的夹持方法包括以下步骤：

①将手术钳伸入至患者需夹持部位和组织后，控制两夹持分段的间距缩小至开始夹持组织；在这过程中，若没有合适的角度，则打开电加热丝网的开关，调节温度使镍钛记忆合金片的温度在起始相变温度到激活温度之间，不同的温度对应镍钛记忆合金的弯曲程度，从而使变形记忆合金分段向一侧弯曲偏转，获得适合的角度；

②拨动限位杆使其限位销卡入锯齿槽的合适位置，固定手术钳的开合程度；

③用指头向前推动指推部；带动多段链式推杆前移，从而使挤压条向前滑移过程中抵压弧面凸肩，使第一钳身对应的夹持分段以铰接点为中心第二钳身对应的夹持分段一侧转动，从而缩小两夹持分段的间距，对组织进行夹持；在这过程中，微型压力传感器实时监测压力变化并在微型压力显示屏幕上显示，手术医生即可精确控制夹持力度。

本发明中提出的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳在多个方面对现有技术进行了显著改进，具体有益效果如下：

提高操作精度和灵活性：

通过在手术钳的前端设置变形记忆合金分段，手术钳可以自动调节其形状以适应不同的手术环境和需求。这种自适应能力特别适用于空间狭小或形状复杂的手术区域。

变形记忆合金分段的弯曲偏转功能允许医生在手术过程中轻松调整钳子的角度，以达到更好的手术视野和操作角度，提高了手术精度。

减少操作者疲劳：

多段链式推杆和指推部的设计使得操作更为简便，减少了医生在操作过程中的手部疲劳。

通过微型压力传感器和显示屏幕的应用，医生可以更容易地监测和调整夹持力度，减少了在手术过程中对力度的主观判断和调整，从而降低了手部疲劳。

精确控制夹持力度：

微型压力传感器的集成使得医生能够实时监测和精确控制夹持力度，确保了手术过程中对组织的安全夹持，减少了对组织的意外损伤风险。

手术钳的设计允许通过简单的指推操作就能够精确控制夹持分段的转动，进一步增强了对夹持力度的精确控制。

提高手术效率和安全性：

限位杆和锯齿槽的设计为手术钳的在微调夹持力之前接触组织时的开合角度提供了精确控制和固定，从而加快了手术过程中的调整速度和稳定性，并为后面采用多段链式推杆精确控制夹持力度提供了稳定的支撑。

扭簧的设置提供了夹持分段的偏转回复力，这不仅增加了操作的舒适性，还提高了手术的安全性。

适应不同的手术环境：

变形记忆合金片和电加热丝网的结合提供了温度控制功能，使得手术钳可以适应不同的手术环境和需求，尤其是在需要特定角度或形状调整的情况下。

综上所述，本发明通过创新的结构设计和材料应用，显著提升了手术钳的操作精度、灵活性、安全性和效率，同时降低了医生的操作疲劳，为复杂的外科手术提供了更为高效和安全的工具。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明外科手术钳的外观结构示意图；

图2为图1中A-A剖视示意图；

图3为本发明外科手术钳夹持时的结构示意图；

图4为图3中圆圈B的放大示意图。

图中：1、第一钳身；11、变形记忆合金分段；111、镍钛记忆合金片；112、电加热丝网；113、隔热层；114、弹性树脂层；12、指环；13、夹持分段；131、弧面凸肩；14、微型压力传感器；15、多段链式推杆；151、挤压条；152、滑动链块；153、直线推杆；154、指推部；155、滑块；16、滑槽；17、限位杆；171、限位销；18、锯齿槽；2、第二钳身；21、锯齿槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

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它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

参见图1至4，综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，包括第一钳身1和第二钳身2；第一钳身1和第二钳身2中部相互铰接使手术钳可做开合动作；第一钳身1和第二钳身2前端分别设置有变形记忆合金分段11，后端分别设置有指环12；变形记忆合金分段11的起始相变温度略高于人体正常体温，激活温度不超过50℃；变形记忆合金分段11开始相变后向手术钳同一侧弯曲；变形记忆合金分段11前端分别设置有夹持分段13；两夹持分段13相对面上分别嵌设有微型压力传感器14。

第一钳身1和第二钳身2可采用不锈钢材料，以提供足够的强度和耐腐蚀性，适用于外科手术环境。

进一步的，变形记忆合金分段11包括位于中心的镍钛记忆合金片111、包覆在镍钛记忆合金片111外的电加热丝网112、包覆在电加热丝网112外的隔热层113以及设置在最外层的弹性树脂层114；隔热层113能够防止电加热丝网112产生的热量伤害人体组织，同时也能够提高内部保温性能，提高控制镍钛记忆合金片111的效率和准确性；弹性树脂层114既能够随着镍钛记忆合金片111弯曲，同时还能为手术钳的夹持分段提供足够的姿态稳定支撑。

镍钛合金是最常用的形状记忆合金之一，以其优异的生物相容性、耐腐蚀性和良好的形状记忆特性而著称。镍钛合金在医疗器械，特别是在心血管植入物和矫形器械中广泛应用。

镍钛记忆合金的变形行为取决于其特定的热力学性质和制造时的设定。镍钛合金的形变通常与其所经历的温度变化有关，但这种变化可以是渐进的，也可以是较为突然的，当镍钛合金逐渐加热时，它会经历从马氏体相(低温相)到奥氏体相(高温相)的转变。在这个过程中，合金的形状变化可以是连续和渐进的，这意味着在接近其转变温度时，合金会逐渐开始变形。

进一步的，第一钳身1前端与其对应的夹持分段13后端铰接；夹持分段13外侧面设置有中部外凸的弧面凸肩131；第一钳身1及与其连接的变形记忆合金分段11外侧面附着有可沿第一钳身1长度方向滑动的多段链式推杆15；第一钳身1及与其连接的变形记忆合金分段11外侧面沿其长度方向开设有滑槽16；多段链式推杆15的任一段均分别设置与滑槽16滑动卡配的滑块155，使多段链式推杆15可沿第一钳身1外侧面长度方向滑动；滑槽16和滑块155：可使用耐磨材料如硬质合金或陶瓷，以减少磨损并提高滑动顺畅度。多段链式推杆15包括铰接在前端的挤压条151、位于中部依次铰接的多个滑动链块152以及铰接在后端的直线推杆153；直线推杆153对应第一钳身1直线部；多个滑动链块152对应第一钳身1至变形记忆合金分段11的区域；挤压条151对应变形记忆合金分段11至弧面凸肩131的区域；直线推杆153后端设置有指推部154；挤压条151前移过程中与弧面凸肩131滑动抵压，驱使与第一钳身1铰接的夹持分段13朝向第二钳身2的夹持分段13转动实现夹持。

进一步的，滑槽16底部具有圆滑过渡的扩容腔；滑块155对应扩容腔设置有圆滑过渡的扩容头，使滑块155与滑槽16顺畅滑动且无法脱出。

进一步的，第一钳身1上设置有微型压力显示屏幕以显示微型压力传感器14监测的压力数值。

进一步的，第二钳身2、其对应的变形记忆合金分段11以及其对应的夹持分段13依次固定连接。

进一步的，外科手术钳还包括限位杆17；限位杆17一端与第二钳身2铰接，另一端朝向第一钳身1的一面凸出有限位销171；第一钳身1上镂空设置有锯齿槽18；限位销171可与锯齿槽18卡配以调节和限制外科手术钳的开合角度。

进一步的，第一钳身1对应的夹持分段13与变形记忆合金分段11之间的铰接处设置有扭簧用以提供夹持分段13的偏转回复力。

进一步的，外科手术钳的夹持方法包括以下步骤：

①将手术钳伸入至患者需夹持部位和组织后，控制两夹持分段13的间距缩小至开始夹持组织；在这过程中，若没有合适的角度，则打开电加热丝网112的开关，调节温度使镍钛记忆合金片111的温度在起始相变温度到激活温度之间，不同的温度对应镍钛记忆合金的弯曲程度，从而使变形记忆合金分段向一侧弯曲偏转，获得适合的角度；

②拨动限位杆17使其限位销171卡入锯齿槽21的合适位置，固定手术钳的开合程度；

③用指头向前推动指推部154；带动多段链式推杆15前移，从而使挤压条151向前滑移过程中抵压弧面凸肩131，使第一钳身1对应的夹持分段13以铰接点为中心第二钳身2对应的夹持分段13一侧转动，从而缩小两夹持分段13的间距，对组织进行夹持；在这过程中，微型压力传感器14实时监测压力变化并在微型压力显示屏幕上显示，手术医生即可精确控制夹持力度。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：包括第一钳身(1)和第二钳身(2)；所述第一钳身(1)和第二钳身(2)中部相互铰接使手术钳可做开合动作；所述第一钳身(1)和第二钳身(2)前端分别设置有变形记忆合金分段(11)，后端分别设置有指环(12)；所述变形记忆合金分段(11)的起始相变温度略高于人体正常体温，激活温度不超过(50)℃；所述变形记忆合金分段(11)开始相变后向手术钳同一侧弯曲；所述变形记忆合金分段(11)前端分别设置有夹持分段(13)；两夹持分段(13)相对面上分别嵌设有微型压力传感器(14)。

2.如权利要求1所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述变形记忆合金分段(11)包括位于中心的镍钛记忆合金片(111)、包覆在镍钛记忆合金片(111)外的电加热丝网(112)、包覆在电加热丝网(112)外的隔热层(113)以及设置在最外层的弹性树脂层(114)。

3.如权利要求1所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述第一钳身(1)前端与其对应的夹持分段(13)后端铰接；所述夹持分段(13)外侧面设置有中部外凸的弧面凸肩(131)；所述第一钳身(1)及与其连接的变形记忆合金分段(11)外侧面附着有可沿第一钳身(1)长度方向滑动的多段链式推杆(15)；所述第一钳身(1)及与其连接的变形记忆合金分段(11)外侧面沿其长度方向开设有滑槽(16)；所述多段链式推杆(15)的任一段均分别设置与滑槽(16)滑动卡配的滑块(155)，使多段链式推杆(15)可沿第一钳身(1)外侧面长度方向滑动；所述多段链式推杆(15)包括铰接在前端的挤压条(151)、位于中部依次铰接的多个滑动链块(152)以及铰接在后端的直线推杆(153)；所述直线推杆(153)对应第一钳身(1)直线部；多个滑动链块(152)对应第一钳身(1)至变形记忆合金分段(11)的区域；所述挤压条(151)对应变形记忆合金分段(11)至弧面凸肩(131)的区域；所述直线推杆(153)后端设置有指推部(154)；所述挤压条(151)前移过程中与弧面凸肩(131)滑动抵压，驱使与第一钳身(1)铰接的夹持分段(13)朝向第二钳身(2)的夹持分段(13)转动实现夹持。

4.如权利要求3所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述滑槽(16)底部具有圆滑过渡的扩容腔；所述滑块(155)对应扩容腔设置有圆滑过渡的扩容头，使滑块(155)与滑槽(16)顺畅滑动且无法脱出。

5.如权利要求3所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述第一钳身(1)上设置有微型压力显示屏幕以显示微型压力传感器(14)监测的压力数值。

6.如权利要求3所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述第二钳身(2)、第二钳身(2)对应的变形记忆合金分段(11)以及夹持分段(13)依次固定连接。

7.如权利要求3所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述外科手术钳还包括限位杆(17)；所述限位杆(17)一端与第二钳身(2)铰接，另一端朝向第一钳身(1)的一面凸出有限位销(171)；所述第一钳身(1)上镂空设置有锯齿槽(18)；所述限位销(171)可与锯齿槽(18)卡配以调节和限制外科手术钳的开合角度。

8.如权利要求3所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述第一钳身(1)对应的夹持分段(13)与变形记忆合金分段(11)之间的铰接处设置有扭簧用以提供夹持分段(13)的偏转回复力。

9.如权利要求3所述的综合应用变形记忆合金及压电效应结构件的外科手术钳，其特征在于：所述外科手术钳的夹持方法包括以下步骤：

①将手术钳伸入至患者需夹持部位和组织后，控制两夹持分段(13)的间距缩小至开始夹持组织；在这过程中，若没有合适的角度，则打开电加热丝网(112)的开关，调节温度使镍钛记忆合金片(111)的温度在起始相变温度到激活温度之间，不同的温度对应镍钛记忆合金的弯曲程度，从而使变形记忆合金分段向一侧弯曲偏转，获得适合的角度；

②拨动限位杆(17)使其限位销(171)卡入锯齿槽(21)的合适位置，固定手术钳的开合程度；

③用指头向前推动指推部(154)；带动多段链式推杆(15)前移，从而使挤压条(151)向前滑移过程中抵压弧面凸肩(131)，使第一钳身(1)对应的夹持分段(13)以铰接点为中心第二钳身(2)对应的夹持分段(13)一侧转动，从而缩小两夹持分段(13)的间距，对组织进行夹持；在这过程中，微型压力传感器(14)实时监测压力变化并在微型压力显示屏幕上显示，手术医生即可精确控制夹持力度。