CN214318055U - 一种微创手术装置及其动力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种微创手术装置及其动力装置，包括：用于驱动器械驱动装置的动力平台，动力平台设有多个电机组件，器械驱动装置包括与动力平台传动连接的传动单元和设置在传动单元输出端的执行单元；用于控制执行单元的致动部；用于获取致动部俯仰、偏转的姿态信息的姿态识别单元；与电机组件和姿态识别单元分别连接的主控制器，主控制器能够将姿态信息发送至多个电机组件；执行单元能够受多个电机组件驱动执行与姿态信息对应的姿态动作。本实用新型在动力装置的致动部内部设置能够识别动力装置俯仰、偏转的姿态信息的姿态识别单元，可实现对多个电机组件对应执行单元在偏转方向的控制，简化操作者的操作复杂度，提高手术专注性。

Description

一种微创手术装置及其动力装置

技术领域

本实用新型涉及微创手术技术领域，具体涉及一种微创手术装置及其动力装置。

背景技术

随着科学技术的发展，微创手术医疗技术已经广泛应用于外科的许多领域。微创手术技术不仅能够减少手术创口，还能够使患者术后的恢复时间大幅减少，减轻患者不适并减少有害的副作用。

微创手术通常采用机器人手术系统来实现，机器人手术系统一般包括具有多个自由度的手臂、设置在手臂端部的动力装置、设置在动力装置上的器械驱动装置和设置在器械驱动装置上的手术执行器，手术执行器至少包括剪刀、夹钳等，操作者操作动力装置上的器械驱动装置动作时，进一步可控制手术执行器进行夹取、剪切等操作。

动力装置内部设有多个电机组件，分别用于驱动手术执行器进行多个方向的偏转，然而在实际操作过程中，一方面要控制动力装置移动到对应的手术位置，另一方面要控制电机组件启动，以控制手术执行器偏转，操作繁琐，影响手术效率。

发明内容

为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，或至少提供一种有益的选择，本实用新型提供一种微创手术装置及其动力装置，提高手术操作的便利性。

本实用新型公开的一种微创手术的动力装置，包括：

用于驱动器械驱动装置的动力平台，动力平台设有多个电机组件，器械驱动装置包括与动力平台传动连接的传动单元和设置在传动单元输出端的执行单元；

用于控制执行单元的致动部，致动部固定于动力平台；

用于获取致动部俯仰、偏转的姿态信息的姿态识别单元；

与电机组件和姿态识别单元分别连接的主控制器，主控制器能够将姿态信息发送至多个电机组件；

执行单元能够受多个电机组件驱动执行与姿态信息对应的姿态动作。

作为一种微创手术的动力装置的优选技术方案，姿态识别单元包括用于获取致动部俯仰信息的第一识别装置和用于获取致动部偏转信息的第二识别装置，第一识别装置和第二识别装置分别对应用于驱动执行单元俯仰动作的第一电机组件和用于驱动执行单元左右偏转动作的第二电机组件。

作为一种微创手术的动力装置的优选技术方案，致动部在俯仰方向设有第一转轴，第一识别装置包括随动于第一转轴的磁盘，和能够在磁盘转动时保持相对固定的编码器；并且/或者

致动部在水平偏转方向设有第二转轴，第二识别装置包括随动于第二转轴的磁盘，和能够在磁盘转动时保持相对固定的编码器。

作为一种微创手术的动力装置的优选技术方案，还包括固定于致动部的手动单元，手动单元设有连接至执行单元的输出轴。

作为一种微创手术的动力装置的优选技术方案，动力平台表面套设有无菌罩。

作为一种微创手术的动力装置的优选技术方案，动力平台和器械驱动装置通过多个连接器传动连接，连接器可转动的设置于无菌罩。

本实用新型还公开一种微创手术装置，包括：

如前述公开的一种微创手术的动力装置；

与动力装置传动连接的器械驱动装置，器械驱动装置包括传动单元和设置在传动单元输出端的执行单元，传动单元包括与电机组件一一对应的输入轴，和作用于执行单元的牵引单元，牵引单元包括多组相对布置的牵引绳和与各牵引绳配合的转轴，输入轴与转轴传动连接以在转轴的转动方向牵动牵引绳。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，输入轴固定有驱动轮，传动单元还包括与驱动轮啮合的一对从动轮，一对从动轮分别固定于独立的转轴，转轴上对应执行单元的俯仰或者偏转方向设置一组相对布置的牵引绳，以控制执行单元的在俯仰或者偏转方向上的位移。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，执行单元包括弯曲段，弯曲段包括依次铰接的关节，多个相邻关节能够相互配合以使弯曲段沿互相垂直的两个方向偏转。

作为一种微创手术装置的优选技术方案，弯曲段还包括缓冲相邻关节弯曲应力的缓冲部。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

1.本实用新型在动力装置的致动部内部设置能够识别动力装置俯仰、偏转的姿态信息的姿态识别单元，姿态识别单元获取动力致动部的动作信息并发送至与姿态识别单元连接的主控制器，主控制器集中控制多个电机组件的启停，以实现对多个电机组件对应执行单元在偏转方向的控制，简化操作者的操作复杂度，提高手术专注性。

2.本实用新型中的姿态识别单元利用第一识别装置和第二识别装置用于分别与用于驱动执行单元俯仰动作的第一电机组件和用于驱动执行单元左右偏转的第二电机组件，第一识别装置和第二识别装置分别独立控制实现各自功能的电机组件，可以有效提高控制精度。

3.本实用新型中的姿态识别单元为磁盘和编码器的配合结构，使得结构紧凑、体积小，且无接触磨损，外部干扰少，获取的致动部的姿态信息精度高，易于控制，可显著提高手术准确性。

4.本实用新型设置手动单元与致动部配合，操作者可通过手动单元来控制致动部，并且手动单元连接至执行单元，可进一步利用手动单元来实现对执行单元扭转，从而使手术执行端能够执行更多的动作。

5.本实用新型在动力平台上设置无菌罩，无菌罩可避免反复使用的动力平台会影响器械驱动装置和手术患者所在的无菌环境，确保手术环境的安全卫生。

6.本实用新型通过连接器设置在无菌罩上，可以使连接器能够传动动力装置的动力至器械驱动装置，在使用过程中既不会影响动力装置与器械驱动装置的动力传递，也不会使无菌罩因动力传递而破损，确保了手术环境的无菌条件。

7.本实用新型通过牵引单元来实现对执行单元的偏转控制，当需要执行单元朝某一方向偏转时，则通过启动对应的电机组件来带动牵引单元转动即可，结构简单易于实现。

8.本实用新型的执行单元通过关节来实现弯曲，多个相邻的关节相互配合使执行单元在任意方向上具有足够的弯曲角度，通过致动部驱动的执行单元更加灵活，对手术执行器的控制效果更好。

9.本实用新型在形成弯曲部的相邻关节处还设置了缓冲部，当操作者控制致动部动作时，致动部形成的角度偏转扭矩可由执行单元的缓冲部缓冲，减少对患者的过量的直接作用力，且缓冲部能够利于执行单元在受力变形后恢复形变。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一实施例中微创手术装置的俯视图。

图2为本实用新型一实施例中器械驱动装置的底部视角的立体图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为本实用新型一实施例中动力平台内部的结构示意图。

图5为本实用新型一实施例中第一识别装置处的结构示意图。

图6为本实用新型一实施例中第二识别装置处的结构示意图。

图7为本实用新型一实施例中手动单元的安装示意图。

图8为本实用新型一实施例中无菌罩及连接器的安装示意图。

图9为本实用新型一实施例中传动单元处的结构示意图。

图10为本实用新型一实施例中连接器的结构示意图。

图11为本实用新型一实施例中连接器隐藏第一壳体的结构示意图。

图12为本实用新型一实施例中连接器隐藏第二壳体的结构示意图。

图13为本实用新型一实施例中执行单元输出端的结构示意图。

图14为本实用新型一实施例中关节部分的局部放大图。

附图标记说明：

1-动力装置，11-动力平台，111-第一电机组件，112-第二电机组件，12- 致动部，121-第一转轴，122-磁盘，123-编码器，124-第二转轴，14-手动单元；

2-器械驱动装置，21-执行单元，22-输入轴，23-转轴，24-关节，241-铰接部，242-弹片结构，25-从动轮；

3-无菌罩，31-连接器，311-第一壳体，312-第二壳体，313-传动轴，314- 弹性件。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过度结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

具体采取的方案是：

见图1-图4，本申请公开的一种微创手术的动力装置，应用于微创手术装置，动力装置1设置在手臂端部，操作者可针对患者的不同病变或者创口位置移动动力装置1来实施手术。在一些实施例中，微创手术装置包括动力装置1 和器械驱动装置2，器械驱动装置2可拆卸的安装在动力装置1上，器械驱动装置2设有执行单元21，手术执行器设置在器械驱动装置2的执行单元21上。动力装置1进一步包括用于驱动器械驱动装置2的动力平台11和固定于动力平台11的致动部12，操作者通过操作致动部12来驱动器械驱动装置2，以使手术执行器执行相应的手术动作，如水平偏转、上下俯仰等。实际手术过程中，需要确保器械驱动装置2与患者一同处于无菌区。动力平台11设有多个电机组件，器械驱动装置2包括与动力平台11传动连接的传动单元，执行单元21 设置在传动单元输出端。此外，动力装置1还包括用于获取致动部12俯仰、偏转的姿态信息的姿态识别单元，以及与电机组件和姿态识别单元分别连接的主控制器，主控制器能够将姿态信息发送至多个电机组件，执行单元21能够受多个电机组件驱动执行与姿态信息对应的姿态动作。

具体的，器械驱动装置2设有输入轴22，动力平台11内的多个电机组件通过连接器31与器械驱动装置2的输入轴22传动连接。在进行动力传递时，随着致动部12的动作，动作信号由姿态识别单元识别，并发送至主控制器，再由主控制器发送至各电机组件，从而控制各电机组件的输出轴的转动，输出轴带动输入轴22直接转动，动力传动简单可靠。动力平台11内的电机组件包括驱动执行单元21上、下、左、右偏转的多个第一电机组件111，不同电机组件可受控制的驱动器械驱动装置2的输入轴22，进而带动执行单元21执行朝向多个方向偏转的作用效果，利用多个电机组件的独立或者配合控制，提高微创手术的控制精度。通常而言，器械驱动装置2设有2个输入轴22，配合输入轴22的正反转分别作用于执行单元21以使执行单元21在上、下、左、右四个方向偏转，并能够利用四个方向中相邻的两个方向的配合来实现一定角度的偏转，对应的，在动力平台11内设有2个第一电机组件111与之配合，分别对应2个输入轴22，两个输入轴22各自的正反转可以实现对执行单元21的上、下、左、右控制。

本申请在动力装置1的致动部12内部设置能够识别动力装置1俯仰、偏转的姿态信息的姿态识别单元，姿态识别单元获取动力致动部12的动作信息并发送至与姿态识别单元连接的主控制器，主控制器集中控制多个电机组件的启停，以实现对多个电机组件对应执行单元21在偏转方向的控制，简化操作者的操作复杂度，提高手术专注性。

见图5、图6，本申请中的姿态识别单元包括用于获取致动部12俯仰信息的第一识别装置和用于获取致动部12偏转信息的第二识别装置，第一识别装置和第二识别装置分别对应用于驱动执行单元21俯仰动作的第一电机组件 111和用于驱动执行单元21左右偏转动作的第二电机组件112，第一识别装置和第二识别装置分别独立控制实现各自功能的电机组件，可以有效提高控制精度。在一些实施例中，致动部12在俯仰方向设有第一转轴121，第一识别装置包括随动于第一转轴121的磁盘122，和能够在磁盘122转动时保持相对固定的编码器123；同样的，致动部12在水平偏转方向设有第二转轴124，第二识别装置包括随动于第二转轴124的磁盘122，和能够在磁盘122转动时保持相对固定的编码器123，通过采用磁盘122和编码器123的配合结构，使得结构紧凑、体积小，且无接触磨损，外部干扰少，获取的致动部12的姿态信息精度高，易于控制，可显著提高手术准确性。

本领域技术人员可以理解的是，本申请对于第一识别装置和第二识别装置的具体结构不做限制，同时，第一识别装置和第二识别装置也可以为其他能够获取转动角度的角度传感器。此外，第一识别装置和第二识别装置可以为相同的角度计量装置，也可以为不同的角度计量装置，如同为磁盘和编码器的配合结构，或者仅其中一个为磁盘和编码器的配合结构。

见图7，在一些实施例中，动力装置1还包括固定于致动部12的手动单元 14，手动单元14设有连接至执行单元21的输出轴。器械驱动装置2设有至少一个输入轴22作用于执行单元21以使执行单元21顺时针、逆时针扭转，对应的，在动力平台11内设有至少一个第二电机组件112与之配合。手动单元14同时也连接于主控制器，操作者在使用过程中可通过扭转手动单元14向主控制板传递扭转参数信号，并由主控制板驱动第二电机组件112启动，带动器械驱动装置2上的执行单元21扭转。通过手动单元14与致动部12配合，操作者可通过手动单元14来控制致动部12，并且由于手动单元14连接至执行单元21，可进一步利用手动单元14来实现对执行单元21扭转，从而使手术执行端能够执行更多的动作。

见图8，在一些实施例中，动力平台11表面套设有无菌罩3，动力平台11 和器械驱动装置2通过多个连接器31传动连接，连接器31可转动的设置于无菌罩3。操作者通过操作动力装置1来传递动力至器械驱动装置2，由于在实际手术过程中，需要确保器械驱动装置2与患者一同处于无菌区，因此在手术之前，无菌罩3设置在动力平台11和手臂等可以反复使用且需要无菌条件的装置上，器械驱动装置2以及手术执行器则作为一次性可替换部件与患者同处于无菌环境。无菌罩3具有无菌侧和非无菌侧，在使用过程中应确保无菌侧用于安装器械驱动装置2，并与患者处于同一无菌环境下，非无菌侧则罩设在动力装置1和手臂上。通过连接器31能够传递动力至器械驱动装置2，在使用过程中将无菌罩3罩设在动力装置1上不会影响动力装置1对器械驱动装置2的传动，动力传递稳定可靠，无菌罩3不会因动力传递而破损，确保了手术环境的无菌条件。

见图10-图12，进一步的，连接器31包括与无菌罩3密封连接的固定件，和可转动的全部或部分设置于固定件内部的传动轴313。固定件包括可拆卸连接的第一壳体311和第二壳体312，无菌罩3夹持于第一壳体311和第二壳体 312之间。通过设置在无菌罩3上的固定件将连接器31的第一端部和第二端部分布在两侧，固定件与无菌罩3密封连接，确保在实现动力传递的同时，避免细菌传播，保护无菌环境。

固定件内形成安装腔，安装腔内设有弹性件314，弹性件314轴向作用于传动轴313以使传动轴313沿器械驱动装置2的安装方向形成缓冲。具体的，弹性件314为弹簧，弹簧套设于传动轴313，并且弹簧两端分别与传动轴313 和第二壳体312内壁轴向抵接，以对传动轴313提供轴向复位的弹力。当安装器械驱动装置2时会压合传动轴313，弹性件314的设置可对器械驱动装置2 在安装方向形成缓冲，当传动轴313被下压后，在电机组件转动过程中可使传动轴313复位，并使传动轴313与器械驱动装置2啮合传动，提高连接器31 与器械驱动装置2连接时的可靠性。

见图9-图13、图14，本申请公开一种微创手术装置中，器械驱动装置2 还作用于执行单元21的牵引单元，牵引单元包括多组相对布置的牵引绳(图中未示出)和与各牵引绳配合的转轴23，输入轴22与转轴23传动连接以在转轴22的转动方向牵动牵引绳。牵引单元包括两组牵引组件，各所述牵引组件包括两条牵引绳，属于同一牵引组件的两条牵引绳相对布置，以在相对的方向上限定执行单元21的偏转角度。针对每条牵引绳均设有转轴23来驱动，以实现牵引绳的张紧。转轴23设置在器械驱动装置2的输入轴23上，当动力平台 11内部的电机组件转动带动连接器31转动，进一步带动器械驱动装置2上的输入轴22转动时，转轴23随之沿一个方向转动，由于牵引绳绕设在转轴23 上，转轴23的转动可带动牵引绳的张紧。执行单元21包括弯曲段，牵引绳的一个端部则设置在执行单元21的弯曲段，弯曲段包括依次铰接的关节24，多个相邻关节24能够相互配合以使弯曲段沿互相垂直的两个方向偏转。多个关节24依次铰接以形成薄壁管状结构，相邻关节24的铰合部相互垂直，以便实现在任一方向上的弯曲偏转角度控制。通过牵引单元来实现对执行单元21的偏转控制，当需要执行单元21超某一方向偏转时，则通过启动对应的电机组件来带动牵引单元即可，多个关节24依次铰接使执行单元21在任意方向上具有足够的弯曲角度，通过致动部12驱动的执行单元21更加灵活，对手术执行器的控制效果更好。

具体的，输入轴22固定有驱动轮，传动单元还包括与驱动轮啮合的一对从动轮25，一对从动轮25分别固定于独立的转轴23，转轴23上对应执行单元21的俯仰或者偏转方向设置一组相对布置的牵引绳，以控制执行单元21的在俯仰或者偏转方向上的位移。当器械驱动装置2上的输入轴22受驱动的转动时，从动于输入轴22的两个从动轮25随之转动，从动轮25的转轴23上的牵引绳沿转动方向拉紧以使执行单元21朝向拉紧方向偏转。

进一步的，弯曲段还包括缓冲相邻关节25弯曲应力的缓冲部。在一些实施例中，关节25设有一对相对设置的铰接部241，缓冲部为形成于关节25端部且相对设置的弹片结构242，弹片结构242的两端分别固定于两个铰接部 241。当操作者控制致动部12动作时，致动部12形成的角度偏转扭矩可由执行单元21的缓冲部缓冲，减少对患者的过量的直接作用力，且缓冲部能够利于执行单元21在受力变形后恢复形变。

本实用新型所保护的技术方案，并不局限于上述实施例，应当指出，任意一个实施例的技术方案与其他一个或多个实施例中技术方案的结合，在本实用新型的保护范围内。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种微创手术的动力装置，其特征在于，包括：

用于驱动器械驱动装置的动力平台，所述动力平台设有多个电机组件，所述器械驱动装置包括与所述动力平台传动连接的传动单元和设置在所述传动单元输出端的执行单元；

用于控制执行单元的致动部，所述致动部固定于所述动力平台；

用于获取所述致动部俯仰、偏转的姿态信息的姿态识别单元；

与所述电机组件和所述姿态识别单元分别连接的主控制器，所述主控制器能够将所述姿态信息发送至多个所述电机组件；

所述执行单元能够受多个所述电机组件驱动执行与所述姿态信息对应的姿态动作。

2.根据权利要求1所述的一种微创手术的动力装置，其特征在于，所述姿态识别单元包括用于获取所述致动部俯仰信息的第一识别装置和用于获取所述致动部偏转信息的第二识别装置，所述第一识别装置和所述第二识别装置分别对应用于驱动执行单元俯仰动作的第一电机组件和用于驱动执行单元左右偏转动作的第二电机组件。

3.根据权利要求2所述的一种微创手术的动力装置，其特征在于，所述致动部在俯仰方向设有第一转轴，所述第一识别装置包括随动于所述第一转轴的磁盘，和能够在所述磁盘转动时保持相对固定的编码器；并且/或者

所述致动部在水平偏转方向设有第二转轴，所述第二识别装置包括随动于所述第二转轴的磁盘，和能够在所述磁盘转动时保持相对固定的编码器。

4.根据权利要求2所述的一种微创手术的动力装置，其特征在于，还包括固定于所述致动部的手动单元，所述手动单元设有连接至所述执行单元的输出轴。

5.根据权利要求1所述的一种微创手术的动力装置，其特征在于，所述动力平台表面套设有无菌罩。

6.根据权利要求5所述的一种微创手术的动力装置，其特征在于，所述动力平台和所述器械驱动装置通过多个连接器传动连接，所述连接器可转动的设置于所述无菌罩。

7.一种微创手术装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-6任一项所述的一种微创手术的动力装置；

与所述动力装置传动连接的器械驱动装置，所述器械驱动装置包括传动单元和设置在所述传动单元输出端的执行单元，所述传动单元包括与所述电机组件一一对应的输入轴，和作用于所述执行单元的牵引单元，所述牵引单元包括多组相对布置的牵引绳和与各所述牵引绳配合的转轴，所述输入轴与所述转轴传动连接以在所述转轴的转动方向牵动所述牵引绳。

8.根据权利要求7所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述输入轴固定有驱动轮，所述传动单元还包括与所述驱动轮啮合的一对从动轮，一对从动轮分别固定于独立的所述转轴，所述转轴上对应所述执行单元的俯仰或者偏转方向设置一组相对布置的所述牵引绳，以控制所述执行单元的在俯仰或者偏转方向上的位移。

9.根据权利要求7所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述执行单元包括弯曲段，所述弯曲段包括依次铰接的关节，多个相邻所述关节能够相互配合以使所述弯曲段沿互相垂直的两个方向偏转。

10.根据权利要求9所述的一种微创手术装置，其特征在于，所述弯曲段还包括缓冲相邻所述关节弯曲应力的缓冲部。

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