蛇形手术器械制造技术

本发明专利技术涉及一种蛇形手术器械，包括：手持结构；操控结构，包括与手持结构铰接的外框，使所述操控结构具有绕第一轴线的转动自由度，及与所述外框铰接的内框，使所述操控结构具有绕第二轴线的转动自由度，所述第一轴线与第二轴线呈角度设置；末端器械，通过连接结构与所述手持结构连接，包括工具支撑座及与工具支撑座连接的蛇形结构，所述蛇形结构具有与所述操控结构相同方向的运动自由度；传动装置，包括连接所述内框和蛇形结构的柔性传动结构。上述蛇形手术器械采用机械传动方式，手持端的运动可直接传递给末端器械，避免了复杂的力反馈控制，控制简单。

Serpentine surgical instruments

The invention relates to a snake-shaped surgical instrument, which comprises a hand-held structure, a control structure, including an outer frame articulated with a hand-held structure, so that the control structure has a degree of freedom of rotation around the first axis, and an inner frame articulated with the outer frame, so that the control structure has a degree of freedom of rotation around the second axis, and the first axis is angled with the second axis. The snake-like structure has the same degree of freedom of movement in the same direction as the control structure, and the transmission device includes a flexible transmission structure connecting the inner frame and the snake-like structure. The serpentine surgical instrument adopts mechanical transmission mode, and the movement of the hand end can be directly transmitted to the end device, avoiding complex force feedback control and simple control.

【技术实现步骤摘要】
蛇形手术器械
本专利技术涉及医疗器械
，特别是涉及一种蛇形手术器械。
技术介绍
在微创伤手术过程中，特别是腹腔镜或内窥镜手术，由于创口很小，为达到更佳的治疗效果，减少手术过程中对于其他组织的损害，多采用蛇形结构的手术器械，以实现手术过程中对于其他器官的避让。手术器械的蛇形结构可模仿人手的运动，沿三个正交轴线旋转。例如，中国专利申请CN106963494A提供了一种手术机器人用蛇形结构、手术器械及内窥镜，通过关节接头和柔性结构配合使蛇形结构具有旋转自由度。所述手术器械的蛇形结构的旋转运动通常利用输入端的滚动-倾斜-摆动机构控制提供。中国专利申请CN107072684A提供了一种用于远程访问工具的附接装置，包括配置成固定至操作者的前臂的套圈和配置成将该套圈连接至框架使得该套圈可以相对于该框架移动1个和4个之间的自由度的联接接头。但是这种设计方案复杂，联接接头的轴线均需穿过操作者的手腕的中心区域，且由于套圈固定至操作者的前臂，手术过程中，前臂的不必要的运动可能被传递给远程访问工具的末端执行器，影响远程访问工具的运动。中国专利申请CN105592801A提供了一种用于医学装置的控制单元，包含：手掌接口，其可由手的掌部接合；束件，其能够弹性变形以将约束力施加到手的背部；以及手指接口，其可由所述手的一或多个手指接合。但是这种设计方案复杂，并且控制复杂度也比较大。中国专利申请CN107080588A和中国专利申请CN107260307A提供了一种由线驱动的微创手术机器人控制装置和夹持装置，两者都存在不必要的运动可能被传递给末端执行器的问题。此外，现有的手术器械通过机电方式传递旋转运动，这通常需要复杂的力反馈机制。
技术实现思路
基于此，有必要针对蛇形手术器械控制复杂的问题，提供一种控制简单的蛇形手术器械。一种蛇形手术器械，包括：手持结构；连接结构；操控结构，包括虎克铰结构，所述虎克铰结构包括内框与外框，所述外框与所述手持结构铰接，使所述操控结构具有绕第一轴线转动的转动自由度，所述内框与所述外框铰接，使所述操控结构具有绕第二轴线转动的转动自由度，所述第一轴线与第二轴线呈角度设置；末端器械，通过所述连接结构与所述手持结构连接，所述末端器械包括工具支撑座、与所述工具支撑座连接的蛇形结构及设置于所述蛇形结构上的末端执行器，所述蛇形结构具有两个转动自由度；传动装置，包括连接所述内框和所述蛇形结构的柔性传动结构，且所述柔性传动结构被配置为使所述操控结构和所述蛇形结构以相同的方向转动。上述蛇形手术器械采用机械传动方式，手持端的运动可直接传递给末端器械，避免了复杂的力反馈控制，控制简单。在其中一个实施例中，所述手持结构包括一弧形本体，所述弧形本体的近端设有近端支撑座，所述近端支撑座的远端与所述操控结构连接；所述弧形本体的远端设有远端支撑座，所述远端支撑座的远端与所述连接结构连接。在其中一个实施例中，所述第一轴线和第二轴线均位于所述外框在厚度方向上的中心对称平面内，且正交于所述中心对称平面的中心。在其中一个实施例中，所述传动装置还包括安装在所述手持结构上的传动轮结构，所述柔性传动结构经所述传动轮结构实现变向。在其中一个实施例中，所述柔性传动结构一端与所述内框固定，所述柔性传动结构另一端与所述蛇形结构固定，并且所述柔性传动结构与所述内框固定的位置，与所述柔性传动结构与所述蛇形结构固定的位置成相反配置。在其中一个实施例中，所述操控结构还包括与所述内框连接的握持结构，所述握持结构用于控制所述虎克铰结构的运动。在其中一个实施例中，所述操控结构还包括设在所述握持结构上的末端执行器控制件；所述传动装置还包括第一柔性结构，所述末端执行器控制件通过所述第一柔性结构控制所述末端执行器运动。在其中一个实施例中，所述末端执行器包括至少一工具瓣，所述工具瓣与所述工具支撑座转动连接，所述末端执行器控制件包括至少一个一端与所述握持结构转动连接的开合瓣，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制所述工具瓣转动。在其中一个实施例中，所述末端执行器包括两个可相对转动的工具瓣，两个所述工具瓣分别与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制两个所述工具瓣之间的相对转动。在其中一个实施例中，所述末端执行器包括两个工具瓣，两个所述工具瓣中的一个与所述工具支撑座固定连接，另一个与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制两个所述工具瓣之间的相对转动。在其中一个实施例中，所述传动装置还包括弹性结构，所述弹性结构设置在所述握持结构上、所述工具支撑座上或者两个所述工具瓣之间，使两个所述工具瓣保持常开状态。在其中一个实施例中，所述操控结构还包括与所述末端执行器控制件连接的操控端连接件，所述末端器械还包括与所述末端执行器连接的末端执行器连接件；所述末端执行器连接件包括第一转轴、第二转轴和第一连杆，所述第一连杆近端通过第一转轴与所述第一柔性结构远端转动连接，所述第一连杆远端通过所述第二转轴与所述工具瓣的近端转动连接，所述第一转轴被配置为沿所述连接结构的轴向移动；所述操控端连接件包括第四转轴、第五转轴和第三连杆，所述第三连杆远端通过第四转轴与所述第一柔性结构近端转动连接，所述第三连杆近端通过所述第五转轴与所述开合瓣的远端转动连接，所述第四转轴被配置为沿所述连接结构的轴向移动。在其中一个实施例中，所述操控结构还包括与所述末端执行器控制件连接的操控端连接件，所述末端器械还包括与所述末端执行器连接的末端执行器连接件，所述操控端连接件接收所述末端执行器控制件的运动并通过所述第一柔性结构传递至所述末端执行器连接件，并由所述末端执行器连接件驱动所述末端执行器的运动。在其中一个实施例中，所述第一柔性结构为一软轴结构，所述传动装置还包括一压簧，所述压簧设置于所述操控端连接件和所述握持结构之间，或设置于所述开合瓣与所述握持结构之间，或设置于所述操控端连接件内，或设置于所述末端执行器和所述工具支撑座之间，或设置于所述末端执行器内。在其中一个实施例中，所述末端执行器包括左侧工具瓣和右侧工具瓣，所述第一柔性结构包括一柔性细长体，所述传动装置还包括一压簧，所述压簧设置在所述左侧工具瓣和所述右侧工具瓣之间。在其中一个实施例中，所述第一柔性结构的一端与所述末端执行器连接件连接，另一端穿过所述握持结构连接至所述操控端连接件；或所述手持结构设有传动轮结构，所述第一柔性结构的一端与所述末端执行器连接件连接，另一端经安装在所述手持结构上的传动轮结构改变延伸方向后连接至所述操控端连接件。在其中一个实施例中，所述开合瓣上设有指套结构。在其中一个实施例中，所述握持结构与所述内框之间转动连接，使所述握持结构具有绕所述握持结构轴线转动的转动自由度，所述工具支撑座相对于所述蛇形结构具有绕工具支撑座轴线转动的转动自由度，所述传动装置还包括第二柔性结构，所述握持结构通过所述第二柔性结构将转动运动传递至所述工具支撑座，从而驱动末端执行器绕所述工具支撑座轴线转动。附图说明图1是本专利技术蛇形手术器械整体示意图；图2是本专利技术蛇形手术器械操控结构示意图；图3是本专利技术蛇形手术器械虎克铰结构示意图；图4-7是本专利技术手持端整体运动效果示意图；图8是本专利技术末端器械整体结构示意图；图9是本专利技术末端器械运动效果示意图；图10是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛇形手术器械，其特征在于，包括：手持结构；连接结构；操控结构，包括虎克铰结构，所述虎克铰结构包括内框与外框，所述外框与所述手持结构铰接，使所述操控结构具有绕第一轴线转动的转动自由度，所述内框与所述外框铰接，使所述操控结构具有绕第二轴线转动的转动自由度，所述第一轴线与第二轴线呈角度设置；末端器械，通过所述连接结构与所述手持结构连接，所述末端器械包括工具支撑座、与所述工具支撑座连接的蛇形结构及设置于所述蛇形结构上的末端执行器，所述蛇形结构具有两个转动自由度；传动装置，包括连接所述内框和所述蛇形结构的柔性传动结构，且所述柔性传动结构被配置为使所述操控结构和所述蛇形结构以相同的方向转动。

【技术特征摘要】
2017.12.01 CN 20171125265391.一种蛇形手术器械，其特征在于，包括：手持结构；连接结构；操控结构，包括虎克铰结构，所述虎克铰结构包括内框与外框，所述外框与所述手持结构铰接，使所述操控结构具有绕第一轴线转动的转动自由度，所述内框与所述外框铰接，使所述操控结构具有绕第二轴线转动的转动自由度，所述第一轴线与第二轴线呈角度设置；末端器械，通过所述连接结构与所述手持结构连接，所述末端器械包括工具支撑座、与所述工具支撑座连接的蛇形结构及设置于所述蛇形结构上的末端执行器，所述蛇形结构具有两个转动自由度；传动装置，包括连接所述内框和所述蛇形结构的柔性传动结构，且所述柔性传动结构被配置为使所述操控结构和所述蛇形结构以相同的方向转动。2.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述手持结构包括一弧形本体，所述弧形本体的近端设有近端支撑座，所述近端支撑座的远端与所述操控结构连接；所述弧形本体的远端设有远端支撑座，所述远端支撑座的远端与所述连接结构连接。3.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述第一轴线和第二轴线均位于所述外框在厚度方向上的中心对称平面内，且正交于所述中心对称平面的中心。4.根据权利要求2所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述传动装置还包括安装在所述手持结构上的传动轮结构，所述柔性传动结构经所述传动轮结构实现变向。5.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述柔性传动结构一端与所述内框固定，所述柔性传动结构另一端与所述蛇形结构固定，并且所述柔性传动结构与所述内框固定的位置，与所述柔性传动结构与所述蛇形结构固定的位置成相反配置。6.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述操控结构还包括与所述内框连接的握持结构，所述握持结构用于控制所述虎克铰结构的运动。7.根据权利要求6所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述操控结构还包括设在所述握持结构上的末端执行器控制件；所述传动装置还包括第一柔性结构，所述末端执行器控制件通过所述第一柔性结构控制所述末端执行器运动。8.根据权利要求7所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述末端执行器包括至少一工具瓣，所述工具瓣与所述工具支撑座转动连接，所述末端执行器控制件包括至少一个一端与所述握持结构转动连接的开合瓣，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制所述工具瓣转动。9.根据权利要求8所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述末端执行器包括两个可相对转动的工具瓣，两个所述工具瓣分别与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制两个所述工具瓣之间的相对转动。10.根据权利要求8所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述末端执行器包括两个工具瓣，两个所述工具瓣中的一个与所述工具支撑座固定连接，另一个与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁帅，蒋友坤，何超，何裕源，
申请(专利权)人：微创上海医疗机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31