一种软体驱动的微创手术器械开合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种软体驱动的微创手术器械开合装置，包括：末端钳体、软体驱动组件、连接机构、传动结构、电气组件和流体控制模块；末端钳体通过连接件与软体驱动器的输出端连接；软体驱动组件，包括软体驱动器；所述的传动结构，为封装气/液体管路的长距离装置，内部为中空，前后留有管路和电气的通孔；所述的电气组件，为两条连接导线，所述的流体控制模块，连接软管，为气/液源，同时实施流体控制；所述流体控制模块，包括1

【技术实现步骤摘要】
一种软体驱动的微创手术器械开合装置


[0001]本专利技术一种软体驱动的微创手术器械开合装置，涉及内窥镜手术或者机器人微创手术器械领域，特别涉及微创手术末端操作器械。

技术介绍

[0002]微创手术是指术者直接操作或者通过机器人搭载末端操作器械结合内窥镜等设备在人体腔内实施手术的一种手术方式。相比传统开放手术，微创手术具有创伤小、疼痛轻、出血少、并发症少等特点，同时可提高手术的精度与灵活度，微创手术已在医院各个科室开展了更广泛的应用，包括腹腔镜手术、胸腔镜手术、头颈部手术、妇科、泌尿外科等。微创手术中末端操作器械是关键。
[0003]在行头颈部、甲状腺、腹腔、胸腔等微创手术时，末端操作器械直接作用于人体组织，其中抓钳、分离钳等主要实施人体组织夹持、游离等手术动作，并在需要时执行神经检测、电凝等功能，其动作由器械开合装置实现。器械开合装置能够通过闭合钳夹夹持组织，打开钳夹释放组织，已有技术主要是利用连杆、绳丝等传动方式，拉动钳体绕轴转动实现开合运动。现有微创手术或者机器人手术中，如美国达芬奇手术机器人，所设计的无损抓钳、分离钳多为连杆或者绳丝驱动，传动驱动机构采用刚性材料，驱动、传动系统的刚性较大，刚度不可调整。由于抓取的对象为人体软组织，弹性模量低，刚性材料形成的末端开合器械抓取力量大时易损坏组织器官。同时，刚性传动系统在长距离多自由传动时易耦合，传动结构设计复杂。
[0004]综上，现有开合器械所涉及的传动驱动系统通常为钢、铁、铝合金等刚性材料，杨氏模量较高，在10的9次方～10的12次方帕斯卡，在夹持人体软组织时，刚性大，易与人体发生较硬碰撞，安全性低。器械开合运动的驱动装置(电机或者人手拉动)布局在体外远端。现有的连杆、绳丝方式在长距离多自由度传动驱动时，远近端的自由度存在高度耦合并且在转弯处传动支撑结构设计复杂，不易控制。刚性材料组成的传动机构灵活性差，使得术式动作受限。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，尤其针对杨氏模量为10的4次方～10的9次方帕斯卡的肌肉、脂肪、肝脏、甲状腺等软组织抓取、夹持、以及游离操作需求，为提高手术操作的碰撞安全性以及接触柔性，提高驱动传动集成度，减少传动耦合并实现可变刚度的夹持操作，本专利技术提出设计一种软体驱动的微创手术器械开合装置，尤其是一种新型的基于软体材料和流体驱动的末端开合操作器械，实现柔性开合、夹持刚度可调整，以解决现有技术中存在的微创手术末端操作装置与人体组织交互时刚性大、安全性低、刚度不可变且传动复杂等问题。一种软体驱动的微创手术器械开合装置，该开合装置包括：末端钳体、软体驱动组件、连接机构、传动结构、电气组件和流体控制模块；
[0006]末端钳体，作为手术过程中直接与人体接触的部分，包括第一钳体、第二钳体，其
分别通过连接件与软体驱动器的输出端连接；
[0007]软体驱动组件，包括2个软体驱动器,呈对称分布，分别驱动所述第一钳体、第二钳体绕其旋转支撑轴同轴运动，实现双刀双向开合动作；
[0008]所述的连接机构，将所述软体驱动组件固定到所述传动结构的末端；
[0009]所述的传动结构，为封装气/液体管路的长距离装置，内部为中空，前后留有管路和电气的通孔；
[0010]所述的电气组件，为两条连接导线，每条导线分别连接末端钳体和检测仪器或电凝器，连接到神经检测仪时可作为电信号检测神经的状态，连接到电凝器时可以用于电凝；
[0011]所述的流体控制模块，连接软管，为气/液源，同时实施流体控制；所述流体控制模块，包括1-4个结构相同的控制组件；每个控制组件包括按钮活塞、流体密封壳与复位弹簧；流体控制模块，可以为手动控制，或自动控制。
[0012]一种软体驱动的微创手术器械开合装置，软体驱动组件的另一种形式为包括1个软体驱动器，该软体驱动器驱动所述第一钳体绕其旋转支撑轴同轴运动，第二钳体通过连接件和刚性件固定连接在旋转支撑轴上，实现单刀双向开合动作。
[0013]所述的软体驱动器，包括输出端、端盖、旋转支撑轴、轴承、第一软体模块和第二软体模块、软管；
[0014]输出端内部为圆柱镂空，输出端的内周圆环与输出端挡板、端盖以及旋转支撑轴的旋转支撑轴挡板形成前后两个镂空的腔室，每个腔室内设有1个软体模块；
[0015]软体模块的一端与旋转支撑轴挡板相连固定，另一端与输出端挡板或者固连或者不固连而是通过充气保持接触；
[0016]软管穿过旋转支撑轴挡板空隙，由软体模块底端插入其中，为软体模块进行供气/液或者吸气/液。
[0017]所述的软体模块为柔性材料制作形成的密闭结构，内部有中空腔室，通过对中空腔室充气/液或者吸气/液使得整个软体模块膨胀或者收缩，推动与其相邻或相连的其他外结构件运动。
[0018]所述的软体模块的制造方法为：
[0019]根据输出端内部圆柱镂空的形状，设计成扇形的圆柱，顶部开放，内部挖孔形成薄壁模具，铸造成型软体模块的下半部分；
[0020]浇筑液体硅胶，常用材料包括铂金催化硅胶、聚二甲基硅氧烷，将两个成分混合搅拌均匀后倒入模具中；为了在软体模块内形成中空腔室，将一块与中空腔室同等大小的实体件放入模具的液体硅胶中，不触碰模具底面，且实体件与液体硅胶上方齐平或高出，悬挂起来；
[0021]将整个模具和硅胶放入常温处，静待24-72小时以上，或者放入真空舱内恒温加热30℃-120
°
固化并排除内部气泡；固化后，取出实体件，形成内部具备中空腔室的软体模块的下半部分；
[0022]从一端插入软管到软体模块下半部分的中空腔室中；
[0023]再制作一个横切面形状相同的模具，模具高度小，将液体硅胶导入其中，固化后，形成一个扇形的薄壁硅胶片，该薄壁硅胶片形状、面积与上述已成型的软体模块下半部分相同；
[0024]在软体模块下半部分及薄壁硅胶片中间涂液体硅胶后，贴合在一起，固化后便形成1个软体模块。
[0025]所述的传动结构：为长距离刚性传动结构，典型材料为金属、碳纤维、塑料的刚性结构件，用于腹腔、鼻腔手术；或者为长距离柔性传动结构，典型材料为橡胶、硅胶、镍钛合金的柔性材料件，用于消化道或者咽喉部手术。
[0026]一种软体驱动的微创手术器械开合装置的刚度调整方法，具体为：软体驱动器由两个软体模块对称驱动，一个软体模块作为刚度调整模块，一个软体模块作为主动驱动模块，彼此形成作用力，合力作为软体驱动器的输出；其中作为刚度调整模块一侧的软体模块充入气体，由于气体被约束在一定空间内，其对外作用力与变形量形成等效弹簧关系，调整预设压强和气体容积，可以改变等效弹簧的刚度系数；充气另一侧的软体模块作为主动驱动模块，控制充入气体流量，两个模块合力作为软体驱动器的输出，输出的整体等效刚度可被调整。
[0027]一种软体驱动的微创手术器械开合装置的操作方法，包括末端钳体双刀双向独立开合控制、双刀双向耦合对称开合控制和单刀双向开合控制。
[0028]其中，所述的双刀双向独立开合控制时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软体驱动的微创手术器械开合装置，其特征在于：该开合装置包括：末端钳体、软体驱动组件、连接机构、传动结构、电气组件和流体控制模块；末端钳体，作为手术过程中直接与人体接触的部分，包括第一钳体、第二钳体，其分别通过连接件与软体驱动器的输出端连接；软体驱动组件，包括2个软体驱动器,呈对称分布，分别驱动所述第一钳体、第二钳体绕其旋转支撑轴同轴运动，实现双刀双向开合动作；所述的连接机构，将所述软体驱动组件固定到所述传动结构的末端；所述的传动结构，为封装气/液体管路的长距离装置，内部为中空，前后留有管路和电气的通孔；所述的电气组件，为两条连接导线，每条导线分别连接末端钳体和检测仪器或电凝器，连接到神经检测仪时可作为电信号检测神经的状态，连接到电凝器时可以用于电凝；所述的流体控制模块，连接软管，为气/液源，同时实施流体控制；所述流体控制模块，包括1-4个结构相同的控制组件；每个控制组件包括按钮活塞、流体密封壳与复位弹簧；流体控制模块，可以为手动控制，或自动控制。2.根据权利要求1所述的一种软体驱动的微创手术器械开合装置，其特征在于：所述的软体驱动组件的另一种形式为包括1个软体驱动器，该软体驱动器驱动所述第一钳体绕其旋转支撑轴同轴运动，第二钳体通过连接件和刚性件固定连接在旋转支撑轴上，实现单刀双向开合动作。3.根据权利要求1或2所述的一种软体驱动的微创手术器械开合装置，其特征在于：所述的软体驱动器，包括输出端、端盖、旋转支撑轴、轴承、第一软体模块和第二软体模块、软管；输出端内部为圆柱镂空，输出端的内周圆环与输出端挡板、端盖以及旋转支撑轴的旋转支撑轴挡板形成前后两个镂空的腔室，每个腔室内设有1个软体模块；软体模块的一端与旋转支撑轴挡板相连固定，另一端与输出端挡板或者固连或者不固连而是通过充气保持接触；软管穿过旋转支撑轴挡板空隙，由软体模块底端插入其中，为软体模块进行供气/液或者吸气/液。4.根据权利要求3所述的一种软体驱动的微创手术器械开合装置，其特征在于：所述的软体模块为柔性材料制作形成的密闭结构，内部有中空腔室，通过对中空腔室充气/液或者吸气/液使得整个软体模块膨胀或者收缩，推动与其相邻或相连的其他外结构件运动。5.根据权利要求4所述的一种软体驱动的微创手术器械开合装置，其特征在于：所述的软体模块的制造方法为：根据输出端内部圆柱镂空的形状，设计成扇形的圆柱，顶部开放，内部挖孔形成薄壁模具，铸造成型软体模块的下半部分；浇筑液体硅胶，常用材料包括铂金催化硅胶、聚二甲基硅氧烷，将两个成分混合搅拌均匀后倒入模具中；为了在软体模块内形成中空腔室，将一块与中空腔室同等大小的实体件放入模具的液体硅胶中，不触碰模具底面，且实体件与液体硅胶上方齐平或高出，悬挂起来；将整个模具和硅胶放入常温处，静待24-72小时以上，或者放入真空舱内恒温加热30
℃-120
°
固化并排除内部气泡；固化后，取出实体件，形成内部具备中空腔室的软体模块的下半部分；从一端插入软管到软体模块下半部分的中空腔室中；再制作一个横切面形状相同的模具，模具高度小，将液体硅胶导入其中，固化后，形成一个扇形的薄壁硅胶片，该薄壁硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海源，刘宝国，李涛，张勤俭，严鲁涛，李端玲，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：