CN213787764U - 一种蛇形手术器械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蛇形手术器械，其解决了现有手术器械灵活性差，传动机构复杂的技术问题，其包括末端执行器、柔性腕部关节、传动装置，传动装置包括自转传动机构、开合传动机构和两组偏转传动机构，柔性腕部关节包括自转座、连接座、多个转接块、四根偏转钢丝绳，自转座与转接块之间使用销轴铰接，多个转接块的相邻两个转接块之间使用销轴铰接，连接座与转接块之间通过销轴铰接，四根偏转钢丝绳依次穿过自转座、转接块、连接座的通孔，四根偏转钢丝绳的前端与自转座固定连接，连接座与器械杆固定连接；传动装置与柔性腕部关节中偏转钢丝绳连接，传动装置通过软轴与末端执行器的拉销连接。本实用新型广泛用于微创手术机器人技术领域。

Description

一种蛇形手术器械

技术领域

本实用新型涉及微创外科手术器械技术领域，具体而言，涉及一种蛇形手术器械。

背景技术

参考申请公布号为CN109091237A、名称为微创手术器械辅助系统的中国发明专利申请，以腹腔镜为代表的微创外科被誉为20世纪医学科学对人类文明的重要贡献之一，微创手术操作是指医生利用细长的手术工具通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作的。它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少；因此微创外科被广泛的应用于临床手术。

参考申请公布号为CN109091238A、名称为分体式微创手术器械辅助系统的中国发明专利申请，微创外科手术机器人系统包括医生操作台，外科医生通过操作医生机械臂来精准地控制患者操作台的机械臂上的一个或多个手术器械执行各种手术动作。

参考公开号为CN105286999A的发明专利申请以及公开号为CN105286989A的发明申请，外科手术器械是外科手术操作的必备工具，其可以执行不同功能，包括夹持、切除、切割、缝合、吻合等。外科手术器械具有不同的配置，其包括执行末端，腕节、器械杆、器械盒。

在微创外科手术中，手术机器人对使用与人体接触的手术器械提出很高的要求，现有手术器械的执行末端灵活性差，手术操作空间受到局限，导致手术的开口偏大，造成患者完成手术后恢复的时间较长。器械盒中的传动机构复杂，装配困难，造成产品成本高。

发明内容

本实用新型就是为了解决现有手术器械灵活性差，传动机构复杂的技术问题，提供了一种蛇形手术器械。

本实用新型提供的蛇形手术器械，包括末端执行器、柔性腕部关节、器械杆、器械盒；

器械盒包括外壳、基座、封片、传动装置，传动装置包括自转传动机构、开合传动机构和两组偏转传动机构，偏转传动机构包括偏转传动轴、偏转固丝轮组件、导丝轮组件、驱动钢丝绳，偏转传动轴的两端分别通过轴承与基座、封片连接，偏转固丝轮组件与偏转传动轴固定连接，导丝轮组件与基座连接，导丝轮组件包括两个导向轮和两个丝轮；驱动钢丝绳缠绕在偏转固丝轮组件上；驱动钢丝绳引出2端分别绕过导丝轮组件上的两个导向轮、两个丝轮，再穿过器械杆，然后与柔性腕部关节中的两根偏转钢丝绳连接；柔性腕部关节中另外两根偏转钢丝绳与另一组偏转传动机构中的驱动钢丝绳连接；

自转传动机构包括自转传动轴、自转固丝轮组件、自转丝轮、连杆、自转钢丝绳，自转传动轴的两端分别与基座、封片连接，自转固丝轮组件与自转传动轴连接，连杆穿过自转丝轮的通孔，连杆的一端与开合传动机构的齿条连接，自转钢丝绳缠绕在自转固丝轮组件上，自转钢丝绳引出2端与缠绕在自转丝轮上的钢丝绳连接；

开合传动机构包括开合传动轴、小锥齿轮、大锥齿轮、齿轮轴一、传动齿轮一、轴承座一、齿轮轴二、传动齿轮二、轴承座二、齿条，开合传动轴的两端分别通过轴承与基座、封片连接，小锥齿轮与开合传动轴连接，大锥齿轮与齿轮轴一连接，齿轮轴一的两端分别通过轴承与轴承座一、齿轮轴二连接，传动齿轮与齿轮轴一连接，齿条与传动齿轮一啮合，传动齿轮二与齿条啮合，传动齿轮二与齿轮轴二连接，传动齿轮二的两端通过轴承与轴承座一、轴承座二连接；

柔性腕部关节包括自转座、连接座、多个转接块、四根偏转钢丝绳，自转座与转接块之间使用销轴铰接，多个转接块的相邻两个转接块之间使用销轴铰接，连接座与转接块之间通过销轴铰接，四根偏转钢丝绳依次穿过自转座、转接块、连接座的通孔，四根偏转钢丝绳的前端与自转座固定连接，连接座与器械杆固定连接；

末端执行器包括钳头一、钳头二、末端支撑、钳轴、拉销，末端支撑通过轴承与柔性腕部关节的自转座连接，连杆通过软轴与拉销连接，软轴穿过器械杆、柔性腕部关节。

优选地，软轴由多根金属丝缠绕在一起而形成。

本实用新型的有益效果是，灵活性高，提高了手术操作空间，运动精确，平稳，可靠。传动结构简易，装配容易。

本实用新型进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是蛇形手术器械的结构示意图；

图2是蛇形手术器械运动方向示意图；

图3是器械盒的结构示意图；

图4是偏转传动机构的结构示意图；

图5是导丝轮组件的结构示意图；

图6是自转传动机构的结构示意图；

图7是开合传动机构的结构示意图；

图8是自转丝轮的结构示意图；

图9是自转丝轮的剖视图；

图10是柔性腕部关节的结构示意图；

图11是自转座的结构示意图；

图12是转接块的结构示意图；图13是连接座的结构示意图；

图14是末端执行器与柔性腕部关节连接的示意图；

图15是柔性腕部关节弯曲状态示意图；

图16是末端执行器的立体图；

图17是末端执行器的结构示意图。

图中符号说明：

100.末端执行器，200.柔性腕部关节，300.器械杆，400.器械盒。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，蛇形手术器械包括末端执行器100、柔性腕部关节200、器械杆300、器械盒400。如图2所示，蛇形手术器械实现开合(末端执行器的开合方向100-1方向所示)、自转(末端执行器的自转方向如100-2所示)、上下偏转、左右偏转4个自由度。偏转方向如图中100-3所示。

器械盒包括外壳、基座4、封片5、传动装置，传动装置结构如图3所示，传动装置包括偏转传动机构1、自转传动机构2、开合传动机构3。如图4所示，偏转传动机构1由偏转传动轴101、偏转固丝轮组件102、导丝轮组件103、驱动钢丝绳105等组成，基座4与偏转传动轴101之间使用轴承连接，偏转固丝轮组件102与偏转传动轴101之间使用螺钉紧固，偏转传动轴10与封片5之间使用轴承连接，导丝轮组件103与基座4之间使用螺钉紧固。驱动钢丝绳105缠绕在偏转固丝轮组件102上，引出2端，分别绕过导丝轮组件103上的两个导向轮，再穿入到器械杆内，然后与柔性腕部关节中2根偏转钢丝绳连接。当外部电机带动偏转传动轴101转动时，偏转固丝轮组件102转动，实现2根钢丝绳的缠绕与展开，从而实现柔性腕部关节的偏转。蛇形手术器械有2组偏转传动机构1，另外一组偏转传动机构中的驱动钢丝绳与柔性腕部关节中另外两根偏转钢丝绳连接，实现柔性腕部关节的上下、左右偏转。

导丝轮组件103由支撑台1031、导向轮1032、丝轮1033、轮轴1034、螺钉1035组成，如图5所示。导向轮1032与支撑台1031之间使用螺钉1035紧固，丝轮1033与支撑台1031之间使用轮轴1034连接，驱动钢丝绳105绕过两个导向轮1032，绕过丝轮1033，导丝轮组件用于支撑钢丝绳及起到导向的作用，避免2根钢丝绳之间出现缠绕、打结现象。支撑台1031与基座4固定连接。

自转传动机构2由自转传动轴201、自转固丝轮组件202、自转丝轮203、连杆204、自转钢丝绳205等组成，如图6所示。基座4与自转传动轴201之间使用轴承连接，自转固丝轮组件202与自转传动轴201之间使用螺钉紧固，自转传动轴201与封片5之间使用轴承连接，自转丝轮203与基座4之间通过轴承连接，连杆204穿过自转丝轮203的通孔，连杆204的一端与齿条310连接，另一端与柔性腕部关节内的软轴连接。自转钢丝绳205缠绕在自转固丝轮组件202上，引出2端，与缠绕在自转丝轮上的钢丝绳连接。当外部电机带动自转传动轴201转动时，自转固丝轮组件转动，实现2根钢丝绳的缠绕与展开，带动自转丝轮转动，自转丝轮带动连杆转动，连杆204带动软轴转动，从而实现末端执行器的自转。

开合传动机构3由开合传动轴301、小锥齿轮302、大锥齿轮303、齿轮轴一304、传动齿轮一305、轴承座一306、齿轮轴二307、传动齿轮二308、轴承座二309、齿条310等组成，如图7所示。基座4与开合传动轴301之间使用轴承连接，开合传动轴301与封片5之间使用轴承连接，小锥齿轮302与开合传动轴301之间使用紧定螺钉紧固，大锥齿轮303与齿轮轴一304之间使用紧定螺钉紧固，齿轮轴一304与轴承座一306之间使用轴承连接，齿轮轴一304与传动齿轮305之间使用紧定螺钉紧固，齿轮轴一304与轴承座二309之间使用轴承连接，齿条310中孔与连杆204连接，传动齿轮一305与齿条310啮合，齿条310的另一侧与传动齿轮二308啮合，传动齿轮二308与齿轮轴二307之间使用紧定螺钉紧固，传动齿轮二308与轴承座一306使用轴承连接，传动齿轮二308与轴承座二309使用轴承连接。当外部电机带动开合传动轴301转动时，开合传动轴带动小锥齿轮302转动，小锥齿轮302带动大锥齿轮303转动，大锥齿轮303带动齿轮轴一304转动，齿轮轴一304带动传动齿轮一305转动，传动齿轮一305带动齿条310作直线运动，齿条带动连杆作直线运动，连杆带动软轴作直线运动，软轴带动末端执行器运动，实现开合。传动齿轮二308的作用是用于支撑齿条，防止齿条在运动过程出现倾斜。此结构采用齿轮传动，传动比精确，运动平稳。

如图10-15所示，柔性腕部关节200包括自转座210、转接块220、连接座230、偏转钢丝绳240、销轴250。自转座210与转接块220之间使用销轴铰接，相邻两个转接块220之间使用销轴250铰接，共有三个转换块，转接块220与连接座230之间使用销轴铰接，四根偏转钢丝绳240依次穿过自转座210、转接块220、连接座230的通孔，偏转钢丝绳240在穿过自转座210的通孔前后需要打结，用于偏转钢丝绳的前端固定在自转座210上。连接座230与器械杆300固定连接。偏转钢丝绳的后端穿过器械杆300的内孔与器械盒的传动装置连接，2根相对布置的偏转钢丝绳驱动腕部关节上下偏转，另外两根相对布置的钢丝绳驱动腕部关节左右偏转。转接块220可根据需要增减数量，用于调整偏转的角度，弯曲示意图如图15所示。自转座、转接块、连接座的结构如图11-13所示，每个零件上有4个通孔，用于穿偏转钢丝绳。

如图16-17所示，末端执行器100采用现有技术的公知结构，末端执行器100其包括钳头一110、钳头二120、末端支撑130、钳轴140、拉销150。拉销150上的两个侧轴分别穿入钳头一110、钳头二120的滑槽内，同时拉销150的两个侧轴分别放置于支撑末端130的滑槽内，拉销的末端轴放置于支撑末端的中孔内，钳头一110、钳头二120与末端支撑130通过钳轴140连接，当拉销150在末端支撑滑槽内上下移动时，实现两个钳头的开合。

如图14所示，柔性腕部关节前端的自转座210与末端执行器上的末端支撑130通过轴承160连接，柔性腕部关节后端的连接座230与器械杆一端通过过盈配合连接，器械杆另一端连接器械盒。软轴500穿过柔性腕部关节的中孔，软轴的前端与末端执行器上的拉销150焊接，软轴的后端与连杆204焊接，连杆连接在器械盒内的传动装置。软轴500可以采用多根金属丝缠绕在一起形成。

通过手术机器人的驱动，带动器械盒内的传动装置，传动装置带动连杆上下移动或者旋转，当连杆204上下移动时，带动软轴、拉销上下移动，实现钳头得开合，当连杆旋转时，带动软轴、末端支撑转动，从而实现末端执行器转动。

当手术机器人驱动钢丝绳时，钢丝绳带动柔性腕部关节偏转，此时软轴对于柔性腕部关节来说起到弯曲导向的作用，当手术机器人不驱动钢丝绳时，软轴由于自身的弹性使柔性腕部关节恢复到初始状态。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，采用其它形式的零件构型、驱动装置以及连接方式不经创造性的设计与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种蛇形手术器械，其特征在于，包括末端执行器、柔性腕部关节、器械杆、器械盒；

所述器械盒包括外壳、基座、封片、传动装置，所述传动装置包括自转传动机构、开合传动机构和两组偏转传动机构，所述偏转传动机构包括偏转传动轴、偏转固丝轮组件、导丝轮组件、驱动钢丝绳，偏转传动轴的两端分别通过轴承与基座、封片连接，所述偏转固丝轮组件与偏转传动轴固定连接，所述导丝轮组件与基座连接，所述导丝轮组件包括两个导向轮和两个丝轮；所述驱动钢丝绳缠绕在偏转固丝轮组件上；驱动钢丝绳引出2端分别绕过导丝轮组件上的两个导向轮、两个丝轮，再穿过器械杆，然后与柔性腕部关节中的两根偏转钢丝绳连接；所述柔性腕部关节中另外两根偏转钢丝绳与另一组偏转传动机构中的驱动钢丝绳连接；

所述自转传动机构包括自转传动轴、自转固丝轮组件、自转丝轮、连杆、自转钢丝绳，自转传动轴的两端分别与基座、封片连接，所述自转固丝轮组件与自转传动轴连接，所述连杆穿过自转丝轮的通孔，连杆的一端与开合传动机构的齿条连接，所述自转钢丝绳缠绕在自转固丝轮组件上，自转钢丝绳引出2端与缠绕在自转丝轮上的钢丝绳连接；

所述开合传动机构包括开合传动轴、小锥齿轮、大锥齿轮、齿轮轴一、传动齿轮一、轴承座一、齿轮轴二、传动齿轮二、轴承座二、齿条，开合传动轴的两端分别通过轴承与基座、封片连接，所述小锥齿轮与开合传动轴连接，所述大锥齿轮与齿轮轴一连接，所述齿轮轴一的两端分别通过轴承与轴承座一、齿轮轴二连接，所述传动齿轮与齿轮轴一连接，所述齿条与传动齿轮一啮合，所述传动齿轮二与齿条啮合，所述传动齿轮二与齿轮轴二连接，传动齿轮二的两端通过轴承与轴承座一、轴承座二连接；

所述柔性腕部关节包括自转座、连接座、多个转接块、四根偏转钢丝绳，所述自转座与转接块之间使用销轴铰接，多个转接块的相邻两个转接块之间使用销轴铰接，连接座与转接块之间通过销轴铰接，所述四根偏转钢丝绳依次穿过自转座、转接块、连接座的通孔，四根偏转钢丝绳的前端与自转座固定连接，所述连接座与器械杆固定连接；

所述末端执行器包括钳头一、钳头二、末端支撑、钳轴、拉销，所述末端支撑通过轴承与柔性腕部关节的自转座连接，所述连杆通过软轴与拉销连接，所述软轴穿过器械杆、柔性腕部关节。

2.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述软轴由多根金属丝缠绕在一起而形成。

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