CN218787242U - 一种介入式医疗器械的传动结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种介入式医疗器械的传动结构，包括动力装置、连接管、调节件以及至少一个牵引组件；连接管的近端与动力装置连接，连接管的远端与调节件的近端连接，调节件的远端用于与介入式医疗器械连接；每个牵引组件包括两根牵引丝，牵引丝的近端与动力装置连接，远端穿过连接管和调节件，牵引丝的远端与调节件的远端连接，两根牵引丝沿调节件的周向间隔设置，调节件可弯曲；动力装置用于带动牵引丝的近端运动，牵引组件的两根牵引丝的运动方向相反，以通过两根牵引丝运动实现带动调节件弯曲。本实用新型提供了一种介入式医疗器械的传动结构，可以解决现有技术中柔性臂或机械臂尺寸较大、成本较高的问题。

Description

一种介入式医疗器械的传动结构

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种介入式医疗器械的传动结构。

背景技术

微创化是自然腔道内镜诞生和发展的最重要特征和优势。随着技术的飞速进步，该优势也在不断的延伸和拓展。目前对于自然腔道早癌的切除基本也都在内镜下完成。

随着医疗技术的发展，微创手术机器人技术逐渐成熟，在实际应用场合中，自然腔道内镜可与机械臂配合使用，即医护人员通过自然腔道内镜的影像系统获取病变的位置，然后利用柔性臂带动手术器械对病变位置进行操作，例如双关节式手术器械在内镜器械通道内前进，可在内镜反馈的腔道视野下代替医生双手进行组织提拉、切割等操作。

目前的治疗方案中手术器械选用的传动结构一般均为有源性电机操控，器械臂的传动装置与柔性臂通过丝绳传动实现各自由度活动。现有技术中公开了一种机器人手术器械臂及适用于各种孔数的微创手术机器人，其中，机器人手术器械臂包括若干机器人手术器械臂，每个所述机器人手术器械臂包括柔性臂、传动装置和驱动装置；所述传动装置可拆卸地连接至所述驱动装置；所述驱动装置提供动力至传动装置，拉动所述传动装置内部的丝绳驱动柔性臂的各个关节运动。但此结构较为繁复，尺寸较大，很难落地到市场和后续广泛推广。

现有技术中还公开了一种仿生机械臂传动结构，该仿生机械臂传动结构各个组件依次通过关节相连，实现如同人的手臂一般自由转动，具有高度的仿生特性，以便更好的模拟人的手臂抓取物体。而且各关节的转动采用减速电机来控制运动状态与角度等，使得扭矩更大、操作控制更加简单。但此结构复杂，实现难度较大，结构稳定性尚待进一步验证。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种介入式医疗器械的传动结构，以解决现有技术中柔性臂或机械臂尺寸较大，成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种介入式医疗器械的传动结构，包括动力装置、连接管、调节件以及至少一个牵引组件；所述连接管的近端与所述动力装置连接，所述连接管的远端与所述调节件的近端连接，所述调节件的远端用于与所述介入式医疗器械连接；每个所述牵引组件包括两根牵引丝，所述牵引丝的近端与所述动力装置连接，所述牵引丝的远端穿过所述连接管和所述调节件，所述牵引丝的远端与所述调节件的远端连接，两根所述牵引丝沿所述调节件的周向间隔设置，所述调节件可弯曲；所述动力装置用于带动所述牵引丝的近端运动，所述牵引组件的两根牵引丝的运动方向相反，以通过两根所述牵引丝运动实现带动所述调节件弯曲。

进一步的，所述调节件的内壁凸出设置有至少一个限位环，所述牵引丝穿过所述限位环后与所述调节件的远端连接。

进一步的，所述调节件为多个骨节连接而成的蛇骨结构。

进一步的，所述连接管为柔性连接管。

进一步的，所述牵引组件的两根牵引丝沿所述调节件的径向相对设置。

进一步的，所述牵引组件为两个，两个所述牵引组件的4根牵引丝沿所述调节件的周向均匀间隔设置。

进一步的，所述动力装置包括电机和至少一个滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件包括丝杠和设置于所述丝杠上的两个滑动件，所述牵引组件的两根牵引丝的近端分别与所述两个滑动件连接；所述电机用于带动所述丝杠转动，所述丝杠转动用于带动所述两个滑动件直线运动。

进一步的，所述滑动件为螺母，所述丝杠上具有间隔的两段螺纹结构，两段螺纹结构的螺纹旋向相反，所述两个螺母的运动方向相反。

进一步的，所述滑动件为螺母，所述丝杠上具有间隔的两段螺纹结构，两段螺纹结构的螺纹旋向相同，所述两个螺母的运动方向相同。

进一步的，所述动力装置还包括基座、零位挡片以及与所述零位挡片相匹配的零位光耦，所述滚珠丝杠组件设置于所述基座上，所述两个滑动件分别为第一滑动件和第二滑动件，所述零位挡片设置于所述第一滑动件上，所述零位挡片设置于所述基座上，所述第一滑动件运动的过程中所述零位挡片可遮挡所述零位光耦。

进一步的，所述动力装置还包括第一限位光耦、第二限位光耦和限位挡片，所述限位挡片设置于所述第二滑动件上，所述第一限位光耦和所述第二限位光耦设置于所述基座上，所述第二滑动件运动的过程中所述限位挡片可依次遮挡所述第一限位光耦和所述限位光耦。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的介入式医疗器械的传动结构具有以下优点：

本实用新型的传动结构通过成对的牵引丝带动调节件运动，可以实现对调节件的弯曲操作，进而对调节件端部的介入式医疗器械进行操控，而且连接结构中各组件之间紧凑排列，克服了现有技术中柔性臂或机械臂尺寸较大成本较高的问题。

此外，本实用新型中传动结构的动力装置采用滚珠丝杠设计，可以实现对同组内的两根牵引丝的精准操控，保证二者的长度变化相等，提升了传动结构的稳定性及操作精度。

并且，还通过设置光耦和挡片，直观的实现了对调节件的初始状态及弯曲极限状态的跟踪，可以与控制结构等联用实现对调节件的自动精准控制。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式中的一种介入式医疗器械的传动结构的示意图；

图2和3是本实用新型一实施方式中的一种介入式医疗器械的传动结构中牵引组件的示意图；

图4是本实用新型一实施方式中的一种介入式医疗器械的传动结构中动力装置的示意图。

其中，附图标记如下：

10-动力装置；20-连接管；30-牵引组件；40-调节件；50-介入式医疗器械；31、32、33、34-牵引丝；41-限位环；42-骨节；101、201-滚珠丝杠组件；102、202电机；1001-第一滑动件、1002-第二滑动件；1003、2001-丝杠；2003-第三滑动件；2004-第四滑动件；2005-连接座；1004-联轴器；103-基座；104-零位挡片；105-零位光耦；106-第一限位光耦、107-第二限位光耦；108-限位挡片。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种介入式医疗器械的传动结构作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。

需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。

为更清楚地描述本申请的结构，在此限定术语“远端”、“近端”，该术语为介入医疗器械领域的惯用术语。其中，“远端”表示产品使用过程中，远离操作者的一端，“近端”为靠近操作者的一端。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型的目的在于提供一种介入式医疗器械的传动结构，以解决现有技术中柔性臂或机械臂尺寸较大成本较高的问题。

为实现上述思想，如图1至图4所示，本实用新型提供了一种介入式医疗器械的传动结构，包括动力装置10、连接管20、调节件40以及至少一个牵引组件30；所述连接管20的近端与所述动力装置10连接，远端与所述调节件40的近端连接，所述调节件40的远端用于与介入式医疗器械50连接；每个所述牵引组件30包括两根牵引丝31、32，所述牵引丝的近端与所述动力装置10连接，所述牵引丝的远端穿过所述连接管20和所述调节件40，所述牵引丝的远端与所述调节件40的远端连接，两根所述牵引丝31、32沿所述调节件40的周向间隔设置，相应的，两根所述牵引丝31、32在所述连接管20内也可以沿所述连接管20的周向间隔设置，所述调节件40可弯曲，所述动力装置10用于带动所述牵引丝的近端运动，所述牵引组件30的两根牵引丝31、32的运动方向相反，以通过两根所述牵引丝31、32运动实现带动所述调节件40弯曲。

本方案中，通过牵引丝带动调节件40运动，成对的两根牵引丝31、32的运动方向相反，例如当一根牵引丝31受到动力装置10的带动张紧时，另一根牵引丝32则处于放松状态，两根牵引丝配合，可以实现带动调节件40朝向牵引丝31的方向弯曲，这样就实现对调节件40端部的介入式医疗器械50的操控。优选的，运动过程中两根牵引丝31、32位于所述调节件40中的变化长度相等，这样使得无论是哪一根牵引丝张紧带动调节件40弯曲时，另一个牵引丝都会处于不受张力的状态，不会对调节件40的弯曲造成阻碍。

本实用新型中介入式医疗器械50可以针对不同术式需求配备，例如可以是注射器械、电刀、夹持钳等器械，介入式医疗器械50可以直接固定在调节件40的远端，也可以是通过插入连接管20以及调节件40后伸出与调节件40的远端直接或间接连接，这些设置方式均可实现牵引丝带动调节件40及医疗器械50的位姿控制。此外，本实用新型中连接结构中各组件之间紧凑排列，克服了现有技术中柔性臂或机械臂尺寸较大成本较高的问题。

优选的，所述调节件40的内壁凸出设置有至少一个限位环41，所述牵引丝穿过所述限位环41后与所述调节件40的远端连接。限位环41的存在可以对牵引丝起到引导限位作用，当牵引丝张紧相对于限位环41移动时，牵引丝不会偏移。优选的，所述调节件40的内壁沿所述调节件40的延伸方向可以间隔设置有多个限位环，以更好的起到引导限位作用。

在本实用新型的方案中，所述调节件40可以为可弯曲的柔性管，还可以是多个小的连接头铰接组成的多节结构，例如蛇骨结构或万向节结构，这样一方面不会影响调节件40的弯曲，另一方面，这种多节结构可以在0-180度的范围内实现任意角度的弯曲，对医疗器械的位姿操控更加自由。优选的，如图2和图3所示，所述调节件40为多个骨节42连接而成的蛇骨结构。

进一步的，所述牵引丝的远端依次穿过所述连接管20和所述调节件40，所述连接管20为柔性连接管，例如可以为柔性多层复合腔体结构，其采用橡胶、PTFE、PI等多种材质，连接管20可随调节件40以及介入式医疗器械50一起进入人体的自然腔道中，此时，连接管20可以根据腔道的自然弯曲进行被动弯曲，并减少腔道阻力，使插入患者的过程更加顺滑。此外，当介入式医疗器械通过连接管20进入患者体内时，可以起到器械的绝缘效果。

优选的，所述牵引组件30内的两根牵引丝31、32沿所述调节件40的径向相对设置，相对设置的两根牵引丝31、32可以实现调节件40在在相对的两个方向上近乎0-180度的弯曲。

进一步的，为了实现对医疗器械多自由度的操控，所述牵引组件30可以为多个。例如，所述牵引组件30为两个，两个所述牵引组件30的4根牵引丝31、32、33、34沿所述调节件40的周向均匀间隔设置，在所述连接管20内，4根牵引丝31、32、33、34也同样可以沿所述连接管20的周向间隔设置，此时4根牵引丝呈十字分布，两两一组，如图2中所示，可实现调节件40上下左右四个方向的弯曲。当然，本领域技术人员知悉，还可以设置更多的牵引组件，例如设置3个或更多，这样可以通过6根或更多的牵引丝来实现调节件40的远端朝更多方向弯曲，实现对对医疗器械更多方向的弯曲操控，进而带动医疗器械到达病灶，并对病灶进行注射、切割、夹持、提拉、电凝等操作。

在本实用新型的方案中，所述动力装置10包括至少一个滚珠丝杠组件101和电机102，所述滚珠丝杠组件101包括丝杠1003和设置于所述丝杠上的两个滑动件1001、1002，所述牵引组件30的两根牵引丝31、32的近端分别与所述两个滑动件1001、1002连接；所述电机102用于带动所述丝杠1003转动，例如丝杠1003可以通过联轴器1004与电机102的输出轴连接，所述丝杠1003转动用于带动所述两个滑动件1001、1002直线运动。

初始状态下，两根牵引丝31、32均处于自然伸直状态，无张紧力，此时调节件40也为直线状态；由于两根牵引丝31、32的运动方向相反，电机102带动两个滑动件1001、1002运动时，其中一个滑动件1001带动与其连接的其中一根牵引丝31的近端运动，使牵引丝31处于张紧受力状态，另一个滑动件1002会带动另一根牵引丝32的近端运动使牵引丝32处于松弛状态，此时，牵引丝31由于处于张紧受力状态会带动与牵引丝31远端连接的调节件40的连接点(例如可以定义为上连接点)受到拉力作用，由于调节件40可弯曲，此时在该上连接点受拉力的作用下，调节件40会有朝向牵引丝31的方向弯曲(即向上弯曲)的趋势，另一方面，牵引丝32处于松弛状态，此时牵引丝32与调节件40远端的连接点(可以定位为下连接点)不会有受力，这样当调节件40的上连接点受到拉力，而下连接点不受力，调节件40就实现了向上弯曲的操作。同理，当牵引丝32受拉力，牵引丝31不受力时，可实现调节件30的远端向下弯曲。而且，可以进一步设置牵引丝31、32在调节件40内的变化长度相等，无论调节件40如何弯曲，必然是一根牵引丝受拉力，另一根牵引丝不受力，这样就不会对调节件40的弯曲造成阻碍。

作为本实用新型的一种实现方式，所述滑动件可以为螺母，所述丝杠1003上可以设置间隔的两段螺纹结构，两段螺纹结构的螺纹旋向相反，这样使得所述两个螺母1001、1002的运动方向相反，此时，两根牵引丝31、32的近端可以直接与两个螺母1001、1002连接，以实现两根牵引丝31、32的运动方向相反。

本领域技术人员可以理解，所述丝杠1003上间隔的两段螺纹结构的螺纹旋向也可以相同，此时两个螺母1001、1002的运动方向也相同，通过两根牵引丝的近端与螺母的连接方式的不同，实现两个螺母1001、1002同向运动，而两根牵引丝31、32的近端的运动方向相反。

进一步的，所述动力装置10还包括基座103、零位挡片104以及与所述零位挡片104相匹配的零位光耦105，所述滚珠丝杠组件101设置于所述基座103上，所述两个滑动件分别为第一滑动件1001和第二滑动件1002，所述零位挡片104设置于所述第一滑动件1001上，所述零位挡片104设置于所述基座上，所述第一滑动件1001运动的过程中所述零位挡片104可遮挡所述零位光耦105。零位挡片104以及零位光耦105的设置可以定义调节件40的初始状态，例如，当调节件40及其内部的牵引丝均处于自然伸展状态时，此时第一滑动件1001所处的位置即为初始位置，此时可以将零位挡片104设置成遮挡所述零位光耦105，当第一滑动件1001运动时，零位挡片104与所述零位光耦105错位，零位光耦105不被遮挡，此时调节件40也会发生弯曲，脱离了初始状态，以此方便与自动化装置联用实现自动化操作。

进一步的，所述动力装置10还包括第一限位光耦106、第二限位光耦107和限位挡片108，所述限位挡片108可以设置于所述第二滑动件1002上，所述第一限位光耦106和所述第二限位光耦107设置于所述基座103上，所述第二滑动件1002运动的过程中所述限位挡片108可依次遮挡所述第一限位光耦107和所述限位光耦108。当所述限位挡片108分别遮挡所述第一限位光耦107和所述限位光耦108，所述第二滑动件1002会对应两个位置，可以将这两个位置定义为第二滑动件1002直线运动的两个极限位置，即在对所述调节件40的弯曲状态进行操控时，第二滑动件1002始终在两个极限位置之间运动，这样可以防止第二滑动件1002的运动位置超出，导致调节件40出现过度弯曲的情况发生，例如当第二滑动件1002运动到极限位置时，调节件40已经弯曲了180度，如果此时第二滑动件1002超出极限位置，调节件40会出现不必要的过度弯曲情况。

本领域技术人员可以理解，当所述牵引组件30的数量为多个时，相应的所述动力装置10设置多个滚珠丝杠组件，每个滚珠丝杠组件分别由独立的一个电机控制，实现对调节件40多个方向弯曲的操控。

例如图4中所示，当牵引组件30的数量为2个时，动力装置10设置两个电机102、202，两个滚珠丝杠组件101、201，除上述提到的滚珠丝杠组件101外，滚珠丝杠组件201同样包括丝杠2001、第三滑动件2003和第四滑动件2004，此时，第三滑动件2003与牵引丝33连接，第四滑动件2004与牵引丝34连接，其中，牵引丝与滑动件连接时，可以在滑动件上设置一连接座，牵引丝穿过连接座后与滑动件连接在一起，连接座一方面起到连接滑动件和牵引丝的作用，另一方面还可以对牵引丝起到导向作用，让牵引丝在与滑动件连接后保持直线状态，与滑动件的运动方向基本平行，例如图4中，第三滑动件2003上设置有连接座2005，牵引丝33的近端穿过连接座2005与第三滑动件2003连接，并且连接座2005具有一与丝杠基本平行的导向部，牵引丝33从导向部穿出后基本处于与丝杠平行的直线状态，减少牵引丝33受力张紧过程中的阻力。滚珠丝杠组件201与其他组件的连接方式与滚珠丝杠组件101类似，在此不再赘述。应当注意的是，基座103上同样可以设置于滚珠丝杠组件201对应的零位光耦和两个限位光耦，滚珠丝杠组件201设置对应的挡片，与滚珠丝杠组件101应的光耦和挡片配合工作，实现初始位置以及极限位置的限定，方便实现对调节件的自动精准控制。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的介入式医疗器械的传动结构具有以下优点：

本实用新型的传动结构通过成对的牵引丝带动调节件运动，可以实现对调节件的弯曲操作，进而对调节件端部的介入式医疗器械进行操控，而且连接结构中各组件之间紧凑排列，克服了现有技术中柔性臂或机械臂尺寸较大成本较高的问题。

此外，本实用新型中传动结构的动力装置采用滚珠丝杠设计，可以实现对同组内的两根牵引丝的精准操控，保证二者的长度变化相等，提升了传动结构的稳定性及操作精度。

并且，还通过设置光耦和挡片，直观的实现了对调节件的初始状态及弯曲极限状态的跟踪，可以与控制结构等联用实现对调节件的自动精准控制。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施方式的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，包括动力装置、连接管、调节件以及至少一个牵引组件；

所述连接管的近端与所述动力装置连接，所述连接管的远端与所述调节件的近端连接，所述调节件的远端用于与所述介入式医疗器械连接；

每个所述牵引组件包括两根牵引丝，所述牵引丝的近端与所述动力装置连接，所述牵引丝的远端穿过所述连接管和所述调节件，所述牵引丝的远端与所述调节件的远端连接，两根所述牵引丝沿所述调节件的周向间隔设置，所述调节件可弯曲；

所述动力装置用于带动所述牵引丝的近端运动，且所述牵引组件的两根牵引丝的运动方向相反，以通过两根所述牵引丝运动实现带动所述调节件弯曲。

2.根据权利要求1所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述调节件的内壁凸出设置有至少一个限位环，所述牵引丝穿过所述限位环后与所述调节件的远端连接。

3.根据权利要求1所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述调节件为多个骨节连接而成的蛇骨结构。

4.根据权利要求1所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述连接管为柔性连接管。

5.根据权利要求1所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述牵引组件的两根牵引丝沿所述调节件的径向相对设置。

6.根据权利要求1所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述牵引组件为两个，两个所述牵引组件的4根牵引丝沿所述调节件的周向均匀间隔设置。

7.根据权利要求1所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述动力装置包括电机和至少一个滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件包括丝杠和设置于所述丝杠上的两个滑动件，所述牵引组件的两根牵引丝的近端分别与所述两个滑动件连接；

所述电机用于带动所述丝杠转动，所述丝杠转动用于带动所述两个滑动件直线运动。

8.根据权利要求7所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述滑动件为螺母，所述丝杠上具有间隔的两段螺纹结构，两段螺纹结构的螺纹旋向相反，所述两个螺母的运动方向相反。

9.根据权利要求7所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述滑动件为螺母，所述丝杠上具有间隔的两段螺纹结构，两段螺纹结构的螺纹旋向相同，所述两个螺母的运动方向相同。

10.根据权利要求7所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述动力装置还包括基座、零位挡片以及与所述零位挡片相匹配的零位光耦，

所述滚珠丝杠组件设置于所述基座上，所述两个滑动件分别为第一滑动件和第二滑动件，所述零位挡片设置于所述第一滑动件上，所述零位挡片设置于所述基座上，所述第一滑动件运动的过程中所述零位挡片可遮挡所述零位光耦。

11.根据权利要求10所述的一种介入式医疗器械的传动结构，其特征在于，所述动力装置还包括第一限位光耦、第二限位光耦和限位挡片，

所述限位挡片设置于所述第二滑动件上，所述第一限位光耦和所述第二限位光耦设置于所述基座上，所述第二滑动件运动的过程中所述限位挡片可依次遮挡所述第一限位光耦和所述限位光耦。

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