CN214017641U - 一种手术用杆体及手术工具 - Google Patents

Abstract

本公开公开一种手术用杆体及手术工具，属于医疗器械技术领域。所述手术用杆体包括依次连接的第一柔性段、第二柔性段、预弯曲段和刚性段，第一柔性段为波纹管结构，第二柔性段包括螺旋带层和编织网层，编织网层套设连接于螺旋带层的外侧壁，螺旋带层由带状结构螺旋绕设而成，预弯曲段为管状，预弯曲段上沿其延伸方向间隔开设有多个狭缝单元，每个狭缝单元包括至少一个狭缝。所述手术工具包括上述手术用杆体。本公开中，第一柔性段变形度大，弯曲精度高，增加手术工具的使用寿命；第二柔性段进一步增加手术工具的弯曲度，且扭矩传递性好；预弯曲段作为第二柔性段和刚性段之间的变形过渡段，可适应戳卡或鞘套管腔内的弯曲状况并产生一定的预弯曲。

Description

一种手术用杆体及手术工具

本申请要求下列申请的优先权：于2019年12月27号提交的申请号为201911380372.0的中国专利申请，以引用的方式将上述专利申请的全部内容合并于本文中。

技术领域

本公开涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种手术用杆体及手术工具。

背景技术

基于手术机器人系统进行的微创手术，由于具有创伤面积小、恢复快等特点，已经成为一种重要的外科手术方法。手术机器人系统的手术工具通常包括一个视觉操作臂和多个手术操作臂，外科医生通过相关操作设备，驱动视觉操作臂和手术操作臂，以进行微创手术。

手术工具具体包括柔性段和刚性段，刚性段与操作端连接，保证柔性段顺利进入人体内的目标区域，柔性段可在操作端的控制下发生主动弯曲，从而使位于柔性段末端的执行器调整姿势和位置，进行各种手术操作。

但是，现有的手术工具末端的柔性段，通常采用蛇骨结构，其弯曲度有限，且在弯曲时受力不均匀，易造成手术工具末端使用寿命降低。

另外，手术工具在通过戳卡或者鞘套进入人体时，会进行一定程度的弯曲以适应管腔内的弯曲状况，在柔性段发生主动弯曲的同时，需要刚性段产生一定的跟随弯曲，但由于刚性段不易发生弯曲，使得手术工具无法兼顾插入部分的弯曲性能和插入性能，造成手术工具磨损、弯折或损坏，降低手术工具的使用寿命。

进一步地，根据手术需求，需要柔性段端部的执行器准确到达手术区域或在手术区域动作，因此需要精确控制柔性段沿不同方向弯曲扭转，但现有手术工具的整体扭矩传递性比较差，在操作端扭转一定角度后，柔性段端部的执行器不能准确达到预设的位置和姿态，传动精度低，手术操作难度大。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种手术用杆体及手术工具，具有更大的弯曲度，且弯曲时受力更加均匀，增加手术工具的使用寿命，且扭矩传递精准。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种手术用杆体，包括依次连接的第一柔性段、第二柔性段、预弯曲段和刚性段，所述第一柔性段为波纹管结构，所述第二柔性段包括螺旋带层和编织网层，所述编织网层套设连接于所述螺旋带层的外侧壁，所述螺旋带层由带状结构螺旋绕设而成，所述预弯曲段为管状，所述预弯曲段上沿其延伸方向间隔开设有多个狭缝单元，每个所述狭缝单元包括至少一个狭缝。

进一步地，所述狭缝单元包括多个所述狭缝，多个所述狭缝沿所述预弯曲段的轴向间隔设置，且多个所述狭缝依次沿所述预弯曲段的周向错位设置。

在一些实施例中，多个所述狭缝在所述预弯曲段的周向上依次错位90°设置。

在一些实施例中，每个所述狭缝的长度为所述预弯曲段的圆周长的一半。

进一步地，所述预弯曲段未弯曲变形时，每个所述狭缝单元中的多个所述狭缝沿所述预弯曲段的轴向投影为圆。

进一步地，所述狭缝为设于所述预弯曲段上且贯穿其内外壁的弧形开口、波浪形开口或螺旋型开口。

进一步地，所述狭缝为设于所述预弯曲段上且贯穿其内外壁的弧形开口，且所述狭缝沿所述预弯曲段的周向延伸。

进一步地，所述第一柔性段包括管体，所述管体的管壁沿其延伸方向波纹弯折形成多个间隔的波纹凸缘。

进一步地，所述第二柔性段、所述预弯曲段和所述刚性段的外径均相等，所述第二柔性段的外径大于或等于所述第一柔性段的外径。

在一些实施例中，所述第一柔性段还包括多根驱动丝，多根所述驱动丝沿所述管体的周向间隔设置，每根所述驱动丝的延伸方向与所述管体的延伸方向一致，并贯穿连接多个所述波纹凸缘的侧壁。

进一步地，所述第一柔性段的最大弯曲角度大于所述第二柔性段的最大弯曲角度；和/或，

所述第二柔性段的最大弯曲角度大于所述预弯曲段的最大弯曲角度。

进一步地，还包括过渡连接段，所述过渡连接段设置于所述第一柔性段和所述第二柔性段之间，所述第一柔性段通过所述过渡连接段与所述第二柔性段连接。

在一些实施例中，所述过渡连接段的刚度分别大于所述第一柔性段和所述第二柔性段的刚度；和/或，

所述过渡连接段的长度分别小于所述第一柔性段和所述第二柔性段的长度。

在一些实施例中，所述预弯曲段和所述刚性段为一体成型或通过拼接而成。

在一些实施例中，手术用杆体还包括封皮，所述封皮具有弹性，所述封皮套设于所述柔性段、所述预弯曲段和所述刚性段的外壁上。

一种手术工具，包括如上所述的手术用杆体，还包括末端执行器，所述末端执行器连接于所述第一柔性段的自由端。

进一步地，末端执行器包括内窥镜、分离钳、抓钳、夹钳、持针器、弯剪或电钩。

本公开的有益效果为：

本公开提供的手术用杆体及手术工具，包括依次连接的第一柔性段、第二柔性段、预弯曲段和刚性段。其中，第一柔性段优选为波纹管结构，弯曲变形度更大，且弯曲受力更均匀，使得第一柔性段在操作端的控制下的弯曲精度更高，并增加手术工具的使用寿命；第二柔性段的螺旋带层由带状结构螺旋绕设而成，进一步增加手术工具的弯曲度，且第二柔性段的编织网层紧固套设于螺旋带层的外周，提高第二柔性段的扭矩传递性能；预弯曲段上设置狭缝，在保证结构强度和刚度的情况下，具有一定的弯曲变形能力，作为第二柔性段和刚性段之间的变形过渡段，保证手术工具在通过戳卡或者鞘套进入患者体内时，可适应戳卡或者鞘套的管腔内的弯曲状况产生一定的预弯曲，并在第一柔性段发生主动弯曲及经第二柔性段传递扭矩后，产生一定的适应性弯曲，同时满足手术工具的刚度需求和柔性需求，降低手术操作难度，避免手术工具磨损、弯折或者损坏，增加手术工具的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本公开实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的手术用杆体的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的第一柔性段的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的第二柔性段的结构示意图；

图4为本公开实施例提供的螺旋带层的结构示意图；

图5为本公开实施例提供的预弯曲段的结构示意图；

图6为本公开实施例提供的预弯曲段的剖视图。

附图标记：

1-第一柔性段；2-第二柔性段；3-预弯曲段；4-刚性段；5-过渡连接段；

11-管体；111-波纹凸缘；12-驱动丝；

21-螺旋带层；22-编织网层；

31-狭缝单元；311-狭缝。

具体实施方式

为使本公开解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本公开实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本实施例提供一种手术用杆体，可作为手术工具的一部分，手术工具可以为但不限于用于进行手术操作的手术操作臂或用于拍摄手术部位的视觉操作臂。如图1所示，该手术用杆体包括从远端到近端依次连接的第一柔性段1、第二柔性段2、预弯曲段3和刚性段4。需要说明的是，远端为手术时靠近患者的一端，近端为远离患者的一端。

第一柔性段1的自由端连接有末端执行器，通过第一柔性段1的主动弯曲，带动末端执行器实现姿态和位置的改变，以进行手术。第一柔性段1优选为波纹管结构，弯曲度大；第二柔性段2随第一柔性段1变形，进一步增加手术工具的弯曲性能，并保证扭矩传递；预弯曲段3的设置，使得手术工具在通过戳卡或者鞘套进入人体时，可产生一定的预弯曲以适应戳卡或者鞘套的管腔内的弯曲状况，并且能够在第一柔性段1发生主动弯曲时，产生一定的跟随弯曲，从而兼顾手术工具的弯曲性能和插入性能，避免手术工具磨损、弯折或者损坏，增加手术工具的使用寿命。

具体地，参见图2，第一柔性段1包括管体11，管体11的管壁沿其延伸方向波纹弯折形成多个间隔的波纹凸缘111，弯曲性更好，弯曲度更大，使得第一柔性段1在操作端的控制下的弯曲变形精度更高，并增加手术工具的使用寿命。由于多个波纹凸缘111是间隔设置，相邻的波纹凸缘111之间形成凹槽，为第一柔性段1的弯曲变形提供空间，提高第一柔性段1的弯曲程度。

优选地，多个波纹凸缘111等间距地间隔设置，使得第一柔性段1的延伸方向上的弯曲受力更加均匀，进一步增加手术工具的使用寿命。管体11优选为金属波纹管，变形性好的同时保证结构强度，且金属波纹管不易在人体环境中发生腐蚀，安全性高。

第二柔性段2、预弯曲段3和刚性段4外径均相等，第二柔性段2的外径可选择性地大于或等于第一柔性段1的外径。当第二柔性段2的外径等于第一柔性段1的外径时，驱动传动结构的驱动丝设置于第一柔性段1、第二柔性段2、预弯曲段3和刚性段4的内部空腔，并延伸至驱动结构，通过驱动结构推拉驱动丝，从而驱动整个手术用杆体弯曲运动。当第二柔性段2的外径大于第一柔性段1的外径时，为便于驱动第一柔性段1弯曲，第一柔性段1还包括多根沿管体11周向间隔分布的驱动丝12，多根驱动丝12沿管体11的周向间隔设置，每根驱动丝12的延伸方向均与管体11的延伸方向一致，并贯穿连接多个波纹凸缘111的侧壁，且驱动丝12伸入第二柔性段2、预弯曲段3和刚性段4的内部空腔，并一直延伸至驱动结构，通过驱动结构推拉驱动丝12运动，从而带动第一柔性段1进行弯曲运动。

进一步地，参见图3和图4，第二柔性段2包括螺旋带层21和编织网层22，编织网层22套设连接于螺旋带层21的外侧壁。其中，螺旋带层21由带状结构螺旋绕设而成，具有良好的弯曲性且回弹性好，可以防止手术工具在弯曲后不能及时顺利恢复原状。编织网层22由丝状结构编织成网状，紧固套设于螺旋带层21的外周，编织网层22具有良好的抗扭性，从而提高整个第二柔性段2的扭矩传递性能，进而提高第一柔性段1的弯曲变形的精度。

优选地，螺旋带层21和编织网层22均采用金属制成，兼顾弯曲扭转性能和结构强度，且加工方便。可选地，编织网层22的外侧两端分别套设有扎带，防止编织网层22膨胀，便于后续装配。

在第一柔性段1的基础上，通过设置第二柔性段2，增加手术工具的自由度，提高手术操作精准度，进一步增加手术工具的弯曲度性能，且保证扭矩传递的精准可靠。

进一步地，参见图5和图6，预弯曲段3优选为管状，预弯曲段3上沿其延伸方向间隔开设有多个狭缝单元31，每个狭缝单元31包括至少一个狭缝311。通过设置狭缝311，在保证结构强度和刚度的情况下，使预弯曲段3具有一定的弯曲变形能力，作为第二柔性段2和刚性段4之间的变形过渡段，保证手术工具在通过戳卡或者鞘套进入人体时，以适应戳卡或者鞘套的管腔内的弯曲状况产生一定的预弯曲，并在第一柔性段1发生主动弯曲及经第二柔性段2传递扭矩后，产生一定的适应性弯曲，同时满足手术工具的刚度需求和柔性需求，降低手术操作难度，避免手术工具磨损、弯折或者损坏，增加手术工具的使用寿命。

可选地，狭缝单元31沿预弯曲段3的延伸方向均匀设置，保证预弯曲段3的各处变形均匀。显然，也可设置预弯曲段3上靠近第二柔性段2一端的相邻狭缝单元31的间距较小，提高该部分预弯曲段3的变形能力，且设置预弯曲段3上靠近刚性段4一端的相邻狭缝单元31的间距较大，保证协调变形的前提下，减小加工量。

为进一步提高预弯曲段3的弯曲变形的均匀性，每个狭缝单元31包括多个狭缝311，多个狭缝311沿预弯曲段3的轴向间隔设置，且多个狭缝311依次沿预弯曲段3的周向错位设置。

本实施例中，每个狭缝单元31包括四个狭缝311，四个狭缝311沿预弯曲段3的周向呈90°错位设置，预弯曲段3未弯曲变形时，四个狭缝311沿预弯曲段3的轴向投影为完整的封闭的圆，以保证预弯曲段3在各个方向均能够弯曲。

优选地，狭缝311优选为开设于预弯曲段3上的弧形开口，狭缝311贯穿预弯曲段3的内外壁，并沿预弯曲段3的周向延伸，加工方便。显然，弧形开口的狭缝311也可沿与预弯曲段3的周向呈夹角的方向延伸，只要与预弯曲段3的轴向非平行即可。为兼顾预弯曲段3的结构强度，狭缝311的弧长为预弯曲段3的圆周长的一半，若狭缝311的弧长较短，则无法保证预弯曲段3的变形能力，若狭缝311的弧长较长，则无法保证预弯曲段3的结构强度。

显然，在其他实施例中，狭缝311也可为开设于预弯曲段3上的波浪形开口或螺旋型开口等结构，且狭缝311的延伸方向与预弯曲段3的轴线呈夹角，以能保证预弯曲段3的弯曲变形及结构强度即可。

本实施例中，第一柔性段1的最大弯曲角度大于第二柔性段2的最大弯曲角度，第二柔性段2的最大弯曲角度大于预弯曲段3的最大弯曲角度，保证第一柔性段1的弯曲精度、第二柔性段2的扭矩传递精度及预弯曲的跟随弯曲。

进一步地，为进一步提高扭矩传递性，该手术用杆体还包括设置于第一柔性段1和第二柔性段2之间的过渡连接段5，第一柔性段1通过过渡连接段5与第二柔性段2连接。过渡连接段5可以为刚性段，其长度分别小于第一柔性段1和第二柔性段2的长度，且刚度分别大于第一柔性段1和第二柔性段2的刚度，设置过渡连接段5的目的在于避免因为第一柔性段1和第二柔性段2过于柔性而无法起到传递力矩的作用，且过渡连接段5的长度分别小于第一柔性段1和第二柔性段2的长度，从而避免过渡连接段5的长度过长导致刚度过大，影响手术用杆体的弯曲性能。

优选地，第一柔性段1、过渡连接段5、第二柔性段2、预弯曲段3和刚性段4，依次焊接连接，加工方便，连接强度高。预弯曲段3和刚性段4均优选为金属管。除焊接拼接外，预弯曲段3和刚性段4也可为一体成型的一体式结构。

该手术用杆体还包括具有弹性的封皮，封皮套设于第一柔性段1、过渡连接段5、第二柔性段2、预弯曲段3和刚性段4的外壁上，起到避免手术工具划伤或腐蚀人体内部组织的作用。封皮优选采用氟橡胶、硅橡胶或尼龙弹性体材料制备而成，弹性好。

本实施例还提供一种手术工具，包括如上所述的手术用杆体，还包括末端执行器，末端执行器连接于第一柔性段1的自由端。当然，该手术工具还包括操作端的驱动结构，驱动结构通过驱动伸入该手术用杆体内的驱动丝带动第一柔性段1和第二柔性段2弯曲，或者通过驱动设置在第一柔性段1的管体上的驱动丝12直接带动第一柔性段1弯曲，完成预设的工作位置和姿态，为现有技术，在此不再赘述。

需要说明的是，该手术工具包括用于手术操作的操作臂和用于拍摄手术部位的视觉臂。当手术用杆体作为操作臂时，末端执行器可以包括分离钳、抓钳、夹钳、持针器、弯剪或电钩等手术器材。当手术用杆体作为视觉臂时，末端执行器可以包括内窥镜等拍摄器材。当然，在其他实施例中，该手术用杆体可以用于手术中其他需要弯曲作业的杆类结构，在此不一一列举。

本实施例提供的手术工具，结构简单，操作方便，使用寿命长，可操作的自由度多，在控制手术用杆体的弯曲时精度更高，为手术顺利完成提供保障。

注意，上述仅为本公开的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本公开不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本公开的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本公开进行了较为详细的说明，但是本公开不仅仅限于以上实施例，在不脱离本公开构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本公开的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种手术用杆体，其特征在于，包括依次连接的第一柔性段(1)、第二柔性段(2)、预弯曲段(3)和刚性段(4)，所述第一柔性段(1)为波纹管结构，所述第二柔性段(2)包括螺旋带层(21)和编织网层(22)，所述编织网层(22)套设连接于所述螺旋带层(21)的外侧壁，所述螺旋带层(21)由带状结构螺旋绕设而成，所述预弯曲段(3)为管状，所述预弯曲段(3)上沿其延伸方向间隔开设有多个狭缝单元(31)，每个所述狭缝单元(31)包括至少一个狭缝(311)。

2.根据权利要求1所述的手术用杆体，其特征在于，所述狭缝单元(31)包括多个所述狭缝(311)，多个所述狭缝(311)沿所述预弯曲段(3)的轴向间隔设置，且多个所述狭缝(311)依次沿所述预弯曲段(3)的周向错位设置。

3.根据权利要求2所述的手术用杆体，其特征在于，多个所述狭缝(311)在所述预弯曲段(3)的周向上依次错位90°设置。

4.根据权利要求2所述的手术用杆体，其特征在于，每个所述狭缝(311)的长度为所述预弯曲段(3)的圆周长的一半。

5.根据权利要求2所述的手术用杆体，其特征在于，所述预弯曲段(3)未弯曲变形时，每个所述狭缝单元(31)中的多个所述狭缝(311)沿所述预弯曲段(3)的轴向投影为圆。

6.根据权利要求1所述的手术用杆体，其特征在于，所述狭缝(311)为设于所述预弯曲段(3)上且贯穿其内外壁的弧形开口、波浪形开口或螺旋型开口。

7.根据权利要求1所述的手术用杆体，其特征在于，所述狭缝(311)为设于所述预弯曲段(3)上且贯穿其内外壁的弧形开口，且所述狭缝(311)沿所述预弯曲段(3)的周向延伸。

8.根据权利要求1所述的手术用杆体，其特征在于，所述第一柔性段(1)包括管体(11)，所述管体(11)的管壁沿其延伸方向波纹弯折形成多个间隔的波纹凸缘(111)。

9.根据权利要求8所述的手术用杆体，其特征在于，所述第二柔性段(2)、所述预弯曲段(3)和所述刚性段(4)的外径均相等，所述第二柔性段(2)的外径大于或等于所述第一柔性段(1)的外径。

10.根据权利要求8所述的手术用杆体，其特征在于，所述第一柔性段(1)还包括多根驱动丝(12)，多根所述驱动丝(12)沿所述管体(11)的周向间隔设置，每根所述驱动丝(12)的延伸方向与所述管体(11)的延伸方向一致，并贯穿连接多个所述波纹凸缘(111)的侧壁。

11.根据权利要求1所述的手术用杆体，其特征在于，所述第一柔性段(1)的最大弯曲角度大于所述第二柔性段(2)的最大弯曲角度；和/或，

所述第二柔性段(2)的最大弯曲角度大于所述预弯曲段(3)的最大弯曲角度。

12.根据权利要求1-11任一项所述的手术用杆体，其特征在于，还包括过渡连接段(5)，所述过渡连接段(5)设置于所述第一柔性段(1)和所述第二柔性段(2)之间，所述第一柔性段(1)通过所述过渡连接段(5)与所述第二柔性段(2)连接。

13.根据权利要求12所述的手术用杆体，其特征在于，所述过渡连接段(5)的刚度分别大于所述第一柔性段(1)和所述第二柔性段(2)的刚度；和/或，

所述过渡连接段(5)的长度分别小于所述第一柔性段(1)和所述第二柔性段(2)的长度。

14.根据权利要求1-11任一项所述的手术用杆体，其特征在于，所述预弯曲段(3)和所述刚性段(4)为一体成型或通过拼接而成。

15.根据权利要求1-11任一项所述的手术用杆体，其特征在于，还包括封皮，所述封皮具有弹性，所述封皮套设于所述柔性段(1)、所述预弯曲段(3)和所述刚性段(4)的外壁上。

16.一种手术工具，其特征在于，包括如权利要求1-15任一项所述的手术用杆体，还包括末端执行器，所述末端执行器连接于所述第一柔性段(1)的自由端。

17.根据权利要求16所述的手术工具，其特征在于，所述末端执行器包括内窥镜、分离钳、抓钳、夹钳、持针器、弯剪或电钩。

Images