CN215079601U - 一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器，包括依次相连的结构：第一连杆、俯仰关节、第二连杆、自转关节、第三连杆、偏摆关节、手柄；其中，俯仰关节、自转关节、偏摆关节均为机械手关节；按钮共有多个，分布于手柄上，且每个按钮均电连内窥镜手术控制系统；扳机设置于手柄上；本实用新型优点在于，通过增设按钮和扳机结构，替代了脚踏的功能，简化了整体结构，也提升了操控的便捷性；进一步，弯折连杆及机械手关节，形成了多个转动方向的自由度，使用时握持式操作更舒适、便捷，减轻使用疲劳度。

Description

一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器。

背景技术

内窥镜手术控制系统因其较普通腹腔镜系统有更大的灵活性以及震颤过滤等优势，已经被越来越广泛地运用于临床实践中。腔镜手术机器人通常采用在主手末端设置主控制器，操作主控制器时，主手各轴产生运动，从而向控制中心发出信号，经处理后发送到从手，控制器械运动，完成手术。

现有的主手控制器大都采用持镊式结构，术者长期使用该类结构操作器械容易导致手部疲劳，增加出现操作失误的可能，提高手术风险。

另一方面，现有的腔镜机器人技术中，需要大量使用能量设备。在现有的解决方案中，其电切、电凝等功能主要是通过脚踏来实现。加上腔镜机器人其他需要脚踏实现的功能，脚踏的数量较传统腔镜手术大幅增加，提高了术者操作的难度，降低了舒适度。

此外，现有的主手控制器解决方案中，受内部线缆影响，其手腕关节模组的运动范围是有限的。因此左右手的控制器的设计制造存在区别，并不相同，这会增加设计制造的成本。

中国专利CN102813498A公开了一种内窥镜弯角控制手柄。该内窥镜弯角控制手柄包括手柄外壳和弯曲角度控制机构，其中所述的弯曲角度控制机构设置于外壳内。内窥镜弯角控制手柄可以让操作者使用单手来同时进行内窥镜弯曲部两个方向上的角度调节，并且由于蜗轮蜗杆机构的引入，使得整个角度控制机构具有自锁特性。上述技术方案一定程度上增加了控制器单手操控的灵活性，但是仅进行两个角度的控制，并不能完全满足实际需要，且大部分功能指令发送还需要脚踏进一步完成。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器，能够解决上述问题。

为此目的，本实用新型由如下技术方案实施。

一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器，主要包括：第一连杆、俯仰关节、第二连杆、自转关节、第三连杆、偏摆关节、手柄、按钮、扳机；

所述第一连杆的末端通过所述俯仰关节连接所述第二连杆；所述第二连杆呈弯折状，末端通过所述自转关节连接所述第三连杆；所述第三连杆呈弯折状，末端通过所述偏摆关节连接所述手柄；

所述俯仰关节、自转关节、偏摆关节均为机械手关节；

所述按钮共有多个，分布于所述手柄上，且每个按钮均电连内窥镜手术控制系统；

所述扳机设置于所述手柄上，且所述扳机的开关或传感器电连内窥镜手术控制系统。

进一步，所述第二连杆与所述第三连杆均为L型结构；所述第一连杆、俯仰关节、第二连杆、自转关节、第三连杆、偏摆关节组合形成多轴稳定器结构，具体为三轴稳定器；所述手柄立式安装于所述偏摆关节的转动端。

进一步，所述扳机为转动式的扳机结构。

更进一步，所述手柄内部安装有复位弹簧；所述复位弹簧活动端与所述扳机接触。

更进一步，所述扳机设置于所述手柄的侧面；所述扳机的转轴处设置有角度传感器，用以测量所述扳机的转动角度。

进一步，所述手柄内设置有按钮电路板；所述按钮底部连接所述按钮电路板，且每个按钮的按压信号均对应一组内窥镜手术控制系统的动作指令。

进一步，所述机械手关节包括滑环、编码器、电机及传动结构；所述传动结构为锥齿传动副。

更进一步，所述编码器为磁性编码器，编码器的读数头与所述机械手关节的基座固定连接；所述滑环的外环与所述机械手关节的输出轴固定连接，且编码器的磁环安装于所述机械手关节的输出轴上；所述机械手关节的输出轴通过锥齿轮组与所述电机的输出端相连接。

本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型通过增设按钮和扳机结构，替代了脚踏的功能，简化了整体结构，也提升了操控的便捷性；

2、本实用新型通过弯折连杆及机械手关节，形成了三个转动方向的自由度，使用时握持式操作更舒适、便捷，减轻使用疲劳度。

进一步，机械手关节还可采取滑环结构，无机械限制，可以经过简单翻转进行左右手互换，适应不同惯用手的人群，降低了设计成本，改善了操作体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型的一个或几个实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为本实用新型手柄上部半剖视图；

图3为本实用新型手柄上部半剖前侧立体图；

图4为本实用新型手柄上部半剖后侧立体图；

图5为本实用新型机械手关节半剖视图。

图中：

1-第一连杆；2-俯仰关节；3-第二连杆；4-自转关节；5-第三连杆；6-偏摆关节；7-手柄；8-按钮；9-扳机；81-按钮电路板；91-复位弹簧；92-角度传感器；101-电机；102-小伞齿；103-滑环；104-第一轴承；105-大伞齿；106-第二轴承；107-编码器；1071-磁环；1072-读数头。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的特征可以相互组合。

还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。

下面将结合附图，对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器，主要包括：第一连杆1、俯仰关节2、第二连杆3、自转关节4、第三连杆5、偏摆关节6、手柄7、按钮8以及扳机9；

第一连杆1的末端通过俯仰关节2连接第二连杆3。第二连杆3呈L型结构，L型结构具有两个相互垂直的连接部，靠近第一连杆1的连接部相对转动形成的平面与俯仰关节2的轴线垂直，且与第一连杆1所在平面平行。第二连杆3另一连接部通过自转关节4连接第三连杆5，且该连接部与自转关节4的轴线垂直。

第三连杆5也呈L型结构，L型结构具有两个相互垂直的连接部，靠近第二连杆3的连接部相对转动形成的平面与自转关节4的轴线垂直，且与第二连杆3对应连接部所在平面平行。第三连杆5另一连接部通过偏摆关节6连接手柄7，且该连接部与偏摆关节6的轴线垂直。

如图1所示，手柄7立式安装于偏摆关节6的转动端，考虑人体力学原理，及人手持姿势需求，可进行倾斜安装，即在初始位置时，手柄7稍向前方倾斜，使其更符合人体工程学。

以上结构形成了三轴稳定器的结构，可实现三个转动方向的自由度，方便操作人员单手操作，仅通过手臂及手腕完成方向控制。

手柄7上还设置有若干个按钮8。按钮8可以全部设置在所述手柄的上端面，也可以全部设置在所述手柄的侧面，或根据需要，部分所述按钮8设置所述手柄的上端面，部分所述按钮8设置在所述手柄的侧面。在本实施例中，按钮8共有3个，如图3所示，为了方便人手拇指按压，按钮均分布于手柄7的上端面，并将上端面进行倾斜设置，使其朝向操作人员方位，且每个按钮均电连内窥镜手术控制系统；优选地，手柄7内设置有按钮电路板81；按钮8底部连接按钮电路板81，且每个按钮8的按压信号均对应一组内窥镜手术控制系统的动作指令，分别用以输入电凝、电切、离合等功能控制信号。通过所述手柄7上的按钮就能够启动一些列动作指令，操控比较便捷性，且结构紧凑，体积小。

所述手柄7上还设置有扳机9，优选地，扳机9设置在所述手柄7的侧面，结合图2、4所示，依据人体工程学设计，扳机9设置于手柄7的前侧面；优选地，扳机9为转动式的扳机结构，用以输入手术器械开合功能信号。手柄7内部侧向自上而下依次水平设置三个安装轴，顶部安装轴套装有扳机9，扳机9可沿该轴转动。中部转轴套装有复位弹簧91，复位弹簧91为扭簧结构，具有两个延伸端，其中一个顶靠在扳机9的内侧面，另一个顶靠在下部安装轴上，以此持续向扳机9施加向外旋转的力，实现按压后复位旋转。

扳机9的转轴处设置有角度传感器92，用以测量扳机9转动角度，并将其作为前述开合功能信号向控制系统传输。

俯仰关节2、自转关节4、偏摆关节6均为机械手关节；优选地，结合图5所示，机械手关节内具体包括滑环103、编码器107、电机101及传动结构。滑环103作为电能及信号传输节点的优势在于可以实现机械手关节任意旋转，而无需限位装置，不用考虑内部导线影响转动角度。滑环103安装于一个空心轴内部，空心轴作为机械手关节的输出轴与外部连接；滑环的外环同轴安装于空心轴的内部，并与空心轴固定连接。空心轴两端分别通过第一轴承104和第二轴承106与机械手关节的基座(固定端)形成转动连接；其中本实施例中传动结构为锥齿副，即空心轴固定套装一个大伞齿105，小伞齿102套装于电机101的输出轴上，由此形成锥齿转动。外环引线与下一级驱动器的电源和网络总线连接。内环与关节固定端固定连接，并由其引线连接上一级驱动器的电源和网络总线。为了可以精确测量转动，针对机械手关节同轴设置了编码器107；其中，编码器107选择磁编码器，编码器的读数头1072固定安装于关节的基座上，编码器的磁环1071与空心轴固定连接。

以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种内窥镜手术控制系统主手末端控制器，其特征在于，包括：第一连杆(1)、俯仰关节(2)、第二连杆(3)、自转关节(4)、第三连杆(5)、偏摆关节(6)、手柄(7)、按钮(8)、扳机(9)；

所述第一连杆(1)的末端通过所述俯仰关节(2)连接所述第二连杆(3)；所述第二连杆(3)呈弯折状，末端通过所述自转关节(4)连接所述第三连杆(5)；所述第三连杆(5)呈弯折状，末端通过所述偏摆关节(6)连接所述手柄(7)；

所述俯仰关节(2)、自转关节(4)、偏摆关节(6)均为机械手关节；

所述按钮(8)共有多个，分布于所述手柄(7)上，且每个按钮均电连内窥镜手术控制系统；

所述扳机(9)设置于所述手柄(7)上，且所述扳机(9)的开关和/或传感器电连内窥镜手术控制系统。

2.根据权利要求1所述的主手末端控制器，其特征在于，所述第二连杆(3)与所述第三连杆(5)均为L型结构；所述第一连杆(1)、俯仰关节(2)、第二连杆(3)、自转关节(4)、第三连杆(5)、偏摆关节(6)组合形成多轴稳定器结构；所述手柄(7)立式安装于所述偏摆关节(6)的转动端。

3.根据权利要求1所述的主手末端控制器，其特征在于，所述扳机(9)为转动式的扳机结构。

4.根据权利要求3所述的主手末端控制器，其特征在于，所述手柄(7)内部安装有复位弹簧(91)；所述复位弹簧(91)活动端与所述扳机(9)接触。

5.根据权利要求3或4所述的主手末端控制器，其特征在于，所述扳机(9)设置于所述手柄(7)的侧面；所述扳机(9)的转轴处设置有角度传感器(92)，用以测量所述扳机(9)的转动角度。

6.根据权利要求1所述的主手末端控制器，其特征在于，所述手柄(7)内设置有按钮电路板(81)；所述按钮(8)底部连接所述按钮电路板(81)，且每个按钮的按压信号均对应一组内窥镜手术控制系统的动作指令。

7.根据权利要求1所述的主手末端控制器，其特征在于，所述机械手关节包括滑环(103)、编码器(107)、电机(101)及传动结构；所述传动结构为锥齿传动副。

8.根据权利要求7所述的主手末端控制器，其特征在于，所述编码器(107)为磁性编码器，编码器的读数头(1072)与所述机械手关节的基座固定连接；所述滑环(103)的外环与所述机械手关节的输出轴固定连接，且编码器的磁环(1071)安装于所述机械手关节的输出轴上；所述机械手关节的输出轴通过锥齿轮组与所述电机(101)的输出端相连接。

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