CN209404841U - 一种多自由度微创手术器械 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多自由度微创手术器械，包括分离器械部件和对接驱动部件。其中，分离器械部件和器械杆连接，器械杆另一端连接远端执行机构；远端执行机构和器械杆之间还设有至少一个形变段；分离器械部件置于一个壳体内。该手术器械进一步包括：用于控制器械杆做旋转运动的外杆驱动机构、用于控制远端执行机构做旋转运动的中杆驱动机构、用于控制远端执行机构做开合运动的内芯驱动机构和用于控制形变段做弯曲运动的腱驱动机构。本实用新型可实现多个自由度，体积小且具有较高的集成度；机构布局合理，较好实现了手术器械的小型化、轻量化，内部驱动腱鞘的排布优化合理，对推进相关领域技术进步具有重要意义。

Description

一种多自由度微创手术器械

技术领域

本实用新型涉及一种手术器械，具体地说是一种多自由度微创手术器械。

背景技术

在现代医学的诊疗过程中，为了满足手术创伤小、疼痛感轻、术后恢复快且美观等要求，微创手术在医疗外科领域占有越来越重要的地位。随着微创手术机器人的出现，医生可以在该机器人的帮助下实现微创、精准、高效的立体定向手术。对于微创手术机器人系统，医生通过操作台控制前端手术器械模仿医生手臂与腕部的灵活动作，因此对于微创手术机器人用手术器械有着更高的设计要求。微创手术所使用的手术器械相比于传统意义的手术器械，应满足小型化、轻量化、具有多自由度且操作灵活、便于安装等要求。

现有技术中，微创手术器械一般均可实现器械杆的多角度操作，但现有技术的普遍问题是：器械杆受到部件结构设计的局限，使其旋转或者弯曲角度只能在较小的范围内进行，对操作有很大的影响。如何不断提升微创器械的多自由度操作，并且满足轻量化需求，仍然是本领域技术人员研究的热点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种器械杆可多个自由度运动，体积小且具有高集成度的微创手术器械。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种多自由度微创手术器械，包括分离器械部件和对接驱动部件；所述分离器械部件和器械杆连接，所述器械杆的另一端连接远端执行机构；所述远端执行机构和器械杆之间还设有至少一个形变段；

所述分离器械部件置于一个壳体内，包括：用于控制器械杆做旋转运动的外杆驱动机构、用于控制远端执行机构做旋转运动的中杆驱动机构、用于控制远端执行机构做开合运动的内芯驱动机构和用于控制形变段做弯曲运动的腱驱动机构；

所述外杆驱动机构设有外杆驱动公盘，所述中杆驱动机构设有中杆驱动公盘、所述内芯驱动机构设有内芯驱动公盘，所述腱驱动机构设有腱驱动公盘；所述公盘均固定于公盘限位机构上；所述对接驱动部件上分别设有与所述外杆驱动公盘对接的外杆驱动母盘，与所述中杆驱动公盘对接的中杆驱动母盘，与内芯驱动公盘对接的内芯驱动母盘，与所述腱驱动公盘对接的腱驱动母盘；

所述腱驱动机构数量为两个，每个腱驱动机构均包括轴承、腱上绕轮、腱下绕轮和传动轴；驱动腱外套设有鞘管，一端连接所述形变段，另一端从鞘管穿出后缠绕在腱上绕轮和腱下绕轮上并固定；鞘管支撑座上设有容置鞘管的槽孔，利用鞘管压板将鞘管固定于所述槽孔内。

其中较优地，所述鞘管支撑座上的槽孔使鞘管绕过中杆驱动机构和内芯驱动机构；所述公盘限位机构上设有通孔，所述鞘管穿过该通孔后穿入器械杆中与所述形变段连接，用于驱动形变段做多向弯曲运动。

其中较优地，所述外杆驱动机构包括：外杆一级传动机构和外杆二级传动机构，二者间通过绳索传动；所述外杆一级传动机构连接器械杆；所述外杆二级传动机构底部连接一个外杆驱动公盘；

其中较优地，所述中杆驱动机构包括：中杆一级传动机构和中杆二级传动机构，二者间通过绳索传动；所述中杆一级传动机构置于所述外杆一级传动机构上方并与其同轴连接；所述中杆二级传动机构底部连接中杆驱动公盘。

其中较优地，所述内芯驱动机构包括：内芯直线传动机构，所述内芯直线传动机构包括导向轴、轴承、螺母、螺杆和角接触轴承；所述螺母与所述螺杆螺接并连接传动轴，所述导向轴固定于所述螺母上；内芯连接杆与所述导向轴连接，并连接内芯，所述内芯与远端执行机构连接；所述传动轴连接内芯驱动公盘。

其中较优地，所述内芯驱动机构的导向轴外部设有直线轴承固定套。

其中较优地，所述对接驱动部件还包括壳体限位装置，所述壳体限位装置包括一个挡块，所述挡块可嵌入所述壳体内，实现可分离器械部件和对接驱动部件壳体的快速装卡和分离。

本实用新型所提供的微创手术器械采用多层分布式设计，可实现器械杆的多个自由度，体积小且具有较高的集成度；器械杆内的腱鞘从器械杆近端侧位通孔穿出并进入后端驱动内，能够允许器械杆有限角度的旋转，大大减小了器械杆近端的空间压力，允许器械杆内的中杆驱动机构和内芯驱动机构在器械杆轴线的位置上被直接驱动。本微创手术器械方便拆装，便于手术过程中的快速更换，增加了手术动作的灵活度，机构布局合理，较好的实现了手术器械的小型化、轻量化，内部驱动腱鞘排布优化合理，对推进相关领域技术进步具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中，分离器械部件的结构示意图一；

图3为本实用新型中，分离器械部件的结构示意图二；

图4为本实用新型中，内芯驱动机构的结构示意图；

图5为本实用新型中，腱驱动机构的结构示意图一；

图6为本实用新型中，腱驱动机构的结构示意图二；

图7为本实用新型中，鞘管固定装置的结构示意图；

图8为本实用新型中，对接驱动部件的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型公开了一种多自由度微创手术器械，包括分离器械部件1和对接驱动部件2；分离器械部件1和器械杆31连接，器械杆31另一端连接远端执行机构32；远端执行机构32和器械杆31之间还设有至少一个形变段33；

分离器械部件1置于一个壳体11内，包括：用于控制器械杆31 做旋转运动的外杆驱动机构4、用于控制远端执行机构32(1，16,3) 做旋转运动的中杆驱动机构5、用于控制远端执行机构32做开合运动的内芯驱动机构6和用于控制形变段33做弯曲运动的腱驱动机构7；

分离器械部件1和对接驱动部件2的对接方式为：外杆驱动机构 4设有外杆驱动公盘43，中杆驱动机构5设有中杆驱动公盘53、内芯驱动机构设有内芯驱动公盘65，腱驱动机构设有腱驱动公盘77；公盘均固定于公盘限位机构8上；对接驱动部件2上分别设有与外杆驱动公盘对接的外杆驱动母盘21，与中杆驱动公盘对接的中杆驱动母盘 22，与内芯驱动公盘对接的内芯驱动母盘23，与腱驱动公盘对接的腱驱动母盘24。

本实用新型器械部件之间的组合采用多层分布式设计，公盘限位机构摄于最下端，相当于分离器械部件1的底板。从公盘限位机构开始依次往上分别为：外杆驱动机构、中杆驱动机构和内芯驱动机构。腱驱动机构和外杆驱动机构处于同一层。

如图2及图3所示，外杆驱动机构4包括：外杆一级传动机构41 和外杆二级传动机构42，二者间通过绳索传动；外杆一级传动机构41 连接器械杆31；外杆二级传动机构42底部连接一外杆驱动公盘43；在外杆驱动母盘21的驱动下，外杆驱动公盘43和外杆二级传动机构 42做旋转运动，在绳索的传动下外杆一级传动机构41做旋转运动，外杆一级传动机构41传动器械杆31做自由旋转运动。

中杆驱动机构5包括：中杆一级传动机构51和中杆二级传动机构 52，二者间通过绳索传动；中杆一级传动机构51置于外杆一级传动机构41上方并与其同轴连接；中杆二级传动机构52底部连接中杆驱动公盘53。在中杆驱动母盘22的驱动下，中杆驱动公盘53、中杆二级传动机构42做旋转运动，在绳索的传动下中杆一级传动机构51做旋转运动，中杆一级传动机构51传动远端执行机构32做自由旋转运动。

如图4所示，内芯驱动机构6包括：内芯直线传动机构61、内芯连接杆62和内芯63。内芯直线传动机构61包括导向轴611、轴承612、螺母613、螺杆614和角接触轴承615；导向轴611外部还设有直线轴承固定套616。螺母613与螺杆614螺接并连接传动轴64，导向轴611数量为两个，分别固定于螺母613两侧。内芯连接杆62与导向轴611 顶端连接，内芯连接杆62的另一端连接内芯63，内芯63穿过器械杆及形变段与远端执行机构32连接；传动轴64连接内芯驱动公盘65；内芯驱动母盘23通过内芯驱动公盘65驱动螺杆614做旋转运动，螺杆614的旋转使螺母613上下位移，螺母613通过导向轴611带动内芯连接杆62，带动内芯上下运动，从而驱动控制远端执行机构32做开合运动。

如图5、图6及图7所示，腱驱动机构7数量为两个。每个腱驱动机构7由上至下均包括轴承71、腱上绕轮72、腱下绕轮73和传动轴74。驱动腱75的外部均套设有鞘管76，其一端连接形变段33。驱动腱75的另一端从鞘管76穿出后缠绕在腱上绕轮72和腱下绕轮73 上并固定。鞘管固定装置包括鞘管支撑座761和鞘管压板763。鞘管支撑座761上设有容置鞘管76的槽孔762，利用鞘管压板763将鞘管 76固定于槽孔762内。槽孔762位置的设计可将鞘管76绕过中杆二级驱动机构52和内芯驱动机构6的螺杆614；公盘限位机构8上器械杆近端设有通孔81，鞘管76穿过该通孔81后穿入器械杆31中与形变段33连接，用于驱动形变段33做弯曲运动。两个腱驱动母盘24带动两个腱驱动公盘77旋转，腱驱动公盘77旋转传动传动轴74、腱上绕轮72和腱下绕轮73的做旋转运动，传动驱动腱在鞘管中做往复运动，从而利用驱动腱的往复运动带动形变段做四向弯曲运动。由于本案驱动腱的排布设计和公盘限位机构上用于穿设驱动腱通孔的设计，可以使驱动腱运动幅度加大，不受其他部件的干扰，使形变段运动更自由。

如图8所示，对接驱动部件2还包括壳体限位装置25，壳体限位装置25包括拨块、挡块、滑轨、挡板、挡块顶簧。其功能在于挡块 251可嵌入壳体11的凹槽内，实现可分离器械部分1和对接驱动部分 2的快速装卡和分离。

在本实用新型的实施例中，对接驱动部件2外接驱动机，驱动机受使用者控制，按需控制各驱动母盘，驱动母盘带动驱动公盘做相应的传动运动。外杆驱动机构4用于控制器械杆31做自由旋转运动。中杆驱动机构5用于控制远端执行机构32做自由旋转运动。内芯驱动机构6用于控制远端执行机构32做开合运动。两个腱驱动机构7用于控制形变段33做四向弯曲运动，弯曲幅度较现有技术加大。

Claims (7)

1.一种多自由度微创手术器械，其特征在于包括分离器械部件(1)和对接驱动部件(2)；所述分离器械部件(1)和器械杆(31)连接，所述器械杆(31)的另一端连接远端执行机构(32)；所述远端执行机构和器械杆(31)之间还设有至少一个形变段(33)；

所述分离器械部件(1)置于一个壳体(11)内，包括：用于控制器械杆(31)做旋转运动的外杆驱动机构(4)、用于控制远端执行机构(32)做旋转运动的中杆驱动机构(5)、用于控制远端执行机构(32)做开合运动的内芯驱动机构(6)和用于控制形变段(33)做弯曲运动的腱驱动机构(7)；

所述外杆驱动机构(4)设有外杆驱动公盘(43)，所述中杆驱动机构(5)设有中杆驱动公盘(53)、所述内芯驱动机构(6)设有内芯驱动公盘(65)，所述腱驱动机构(7)设有腱驱动公盘(77)；所述公盘均固定于公盘限位机构(8)上；所述对接驱动部件(2)上分别设有与所述外杆驱动公盘(43)对接的外杆驱动母盘(21)，与所述中杆驱动公盘(53)对接的中杆驱动母盘(22)，与内芯驱动公盘(65)对接的内芯驱动母盘(23)，与所述腱驱动公盘(77)对接的腱驱动母盘(24)；

所述腱驱动机构(7)数量为两个，每个腱驱动机构均包括轴承(71)、腱上绕轮(72)、腱下绕轮(73)和传动轴(74)；驱动腱(75)外套设有鞘管(76)，一端连接所述形变段(33)，另一端从鞘管(76)穿出后缠绕在腱上绕轮(72)和腱下绕轮(73)上并固定；鞘管支撑座(761)上设有容置鞘管(76)的槽孔(762)，利用鞘管压板(763)将鞘管(76)固定于所述槽孔(762)内。

2.如权利要求1所述的多自由度微创手术器械，其特征在于：

所述鞘管支撑座(761)上的槽孔(762)使鞘管(76)绕过中杆驱动机构(5)和内芯驱动机构(6)；所述公盘限位机构(8)上设有通孔(81)，所述鞘管(76)穿过该通孔(81)后穿入器械杆(31)中与所述形变段(33)连接，用于驱动形变段(33)做多向弯曲运动。

3.如权利要求1所述的多自由度微创手术器械，其特征在于：

所述外杆驱动机构(4)包括：外杆一级传动机构(41)和外杆二级传动机构(42)，所述外杆一级传动机构(41)和所述外杆二级传动机构(42)之间通过绳索传动；所述外杆一级传动机构(41)连接器械杆(31)；所述外杆二级传动机构(42)底部连接一外杆驱动公盘(43)。

4.如权利要求1所述的多自由度微创手术器械，其特征在于：

所述中杆驱动机构(5)包括：中杆一级传动机构(51)和中杆二级传动机构(52)，所述中杆一级传动机构(51)和所述中杆二级传动机构(52)之间通过绳索传动；所述中杆一级传动机构(51)置于所述外杆一级传动机构(41)上方并与其同轴连接；所述中杆二级传动机构(52)底部连接中杆驱动公盘(53)。

5.如权利要求1所述的多自由度微创手术器械，其特征在于：

所述内芯驱动机构(6)包括：内芯直线传动机构(61)，所述内芯直线传动机构(61)包括导向轴(611)、轴承(612)、螺母(613)、螺杆(614)和角接触轴承(615)；所述螺母(613)与所述螺杆(614)螺接并连接传动轴，所述导向轴(611)固定于所述螺母(613)上；内芯连接杆(62)与所述导向轴(611)连接，并连接内芯(63)，所述内芯(63)与远端执行机构(32)连接；所述传动轴(64)连接内芯驱动公盘(65)。

6.如权利要求1所述的多自由度微创手术器械，其特征在于：

所述内芯驱动机构的导向轴(611)外部设有直线轴承固定套(616)。

7.如权利要求1所述的多自由度微创手术器械，其特征在于：

所述对接驱动部件(2)还包括壳体限位装置(25)，所述壳体限位装置(25)包括一个挡块(251)，所述挡块(251)可嵌入所述壳体(11)内，实现可分离器械部件(1)和对接驱动部件(2)壳体的快速装卡和分离。