一种基于柔性链带的多自由度柔性器械制造技术

本发明专利技术公布了一种基于柔性链带的多自由度柔性器械，包括弯曲的连杆、手柄、链带传动部、万向转向机构、轴管、蛇形关节、前端执行装置。在外科手术过程中，可以单手仅利用手相对手腕的转动驱动前端执行装置相对轴管转动，同时可在不使胳膊相对手臂轴转动的前提下，使前端执行装置绕轴管中轴转动；此外，本发明专利技术的万向转向机构增加了锁闭功能，使前端执行装置转动后能在任意方向锁定其与轴管的夹角，锁定后可使前端执行装置在转动后的位置实施夹持或切割功能，使用本发明专利技术的手术器械因此产生了巨大的微创手术进步，减少了切口数量和轴管的运动幅度。器械的柔性和操作准确性使得微创手术中抓取、切割、缝合等动作变得更为简单。缝合等动作变得更为简单。缝合等动作变得更为简单。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性链带的多自由度柔性器械


[0001]本专利技术涉及外科手术器械
，具体涉及驱动蛇形关节进行多自由度摆动的手术器械。

技术介绍

[0002]在微创手术操作过程中，外科医生在患者体表切开2～4个5～10mm的小切口，把所需手术器械通过患者体表的微小切口插入到腹腔内部，对病灶组织器官进行切割、夹持等手术操作，该操作方式使得手术器械只能在以切口为顶点的狭小倒锥子形工作空间内运动。当前微创手术器械以手控直杆式器械为主，器械的末端执行器只具有开合自由度，无关节偏摆功能，器械操作灵活度较低，增加了手术操作的难度。
[0003]如专利CN209450614U具有以下不足：1.丝线通过拉索紧固件与关节座连接，如利用螺丝拧入球头内压紧丝线，然后丝线在安装时预紧程度不足，柔性关节的运动若导致丝线松弛，将无法实现前端执行装置的转动；2.前端执行装置的转动是通过用手捏住方向控制件，驱动方向控制件在控制部外壳的圆形缺口中拨动，使第一关节座相对控制部外壳运动的，该装置无法通过手腕的仿型操作直接控制前端执行装置的转向；3.无法限制第一关节座相对控制部外壳和第一球型接头的运动，因此使用该装置使前端执行装置转动后，若驱动前端执行装置进行夹持或切割功能，会导致被牵拉的执行拉索驱动前端执行装置向与与杆部外壳(轴管)无夹角的方向运动，对体内的组织进行撕扯，因此，从这一点看，该CN209450614U和CN109171837B都未解决安全实施手术的问题，不具有实用性，不应当被授予专利权；4.拨动方向控制件驱动第一关节座绕十字万向节中心转动的过程可以看成如图1：一手握住套管G，一手推动握把W，使握把W的近端以远端的球头Q为支点，沿曲线S转动的过程，使用者在驱动握把W转动时相当于使手以球头Q的中心为圆心沿弧面移动，单纯依靠人体手绕腕关节转动较难实现握把W的转动，还需移动胳膊，而手术过程属于微操过程，医生不太习惯通过手臂的较大幅度运动来实施微创手术。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于柔性链带的多自由度柔性器械，在外科手术过程中，可以单手仅利用手相对手腕的转动驱动前端执行装置相对轴管转动，同时可在不使胳膊相对手臂轴转动的前提下，使前端执行装置绕轴管中轴转动，因此医生在使用本装置时，更容易微操；此外，本专利技术的万向转向机构增加了锁闭功能，使前端执行装置转动后能在任意方向锁定其与轴管的夹角，锁定后可使前端执行装置在转动后的位置实施夹持或切割功能，因此，外科医生仅需在患者体表切开1个5～10mm的小切口，把所需手术器械通过患者体表的微小切口插入到腹腔内部，该操作方式使得手术器械只能在以切口为顶点的狭小倒锥子形工作空间内运动，对病灶组织器官进行切割、夹持等手术操作，无需因前端执行装置转动后不能进行夹持切割动作，而驱动整个轴管以切口为顶点转动，使前端执行装置伸直后在进行切割、夹持，或在患者体表增加切口。使用本专利技术的手术器械因此产生了巨大的微创手术进
步，减少了切口数量和轴管的运动幅度。器械的柔性和操作准确性使得微创手术中抓取、切割、缝合等动作变得更为简单。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种基于柔性链带的多自由度柔性器械，具有中空的轴管，轴管内设有柔性传动杆及四股牵引丝线，轴管的远端通过蛇形关节连接前端执行装置，前端执行装置包括至少一个工具瓣和工具支撑座，工具瓣与工具支撑座转动连接，柔性传动杆的远端穿过轴管、及形成在蛇形关节及工具支撑座中心的中心通道驱动工具瓣相对工具支撑座转动，四股牵引丝线的远端分别穿过围绕蛇形关节中心通道四周均匀布置的通孔连接工具支撑座的四周，驱动工具支撑座相对轴管自由摆动，所述轴管的近端安装万向转向机构，万向转向机构的远端和靠近万向转向机构近端的卡箍分别与弯曲的连杆的两端固定连接，所述柔性传动杆的近端依次穿过万向转向机构、柔性传动杆套管连接手柄中的轴向滑动件，所述卡箍与万向转向机构的近端之间布置所述手柄；
[0006]所述万向转向机构包括圆柱形的中空壳体，中空壳体的近端沿环向均匀设置多个相互隔开的裙板组成的环形结构，裙板之间的缝隙平行于轴管，环形结构被套置在卡环中，环形结构内安装有指环结构，指环结构具有沿环向布置的球冠表面，卡环能使环形结构夹紧指环结构，和在紧固件松弛时，使环形结构与指环结构间隙配合；所述指环结构中心安装有万向节内框，万向节内框的上下左右侧分别对称嵌入相互垂直的一对纵向转轴和一对横向转轴，一对纵向转轴相背的一端与指环结构转动连接，一对横向转轴相背的一端与Y型摆动关节的两个对称分岔端转动连接，Y型摆动关节与万向节内框均设有正对轴管的通孔，四股牵引丝线的近端沿轴管伸入中空壳体内分别经由均匀布置在Y型摆动关节四周的线管分线，然后张紧着与均匀分布在指环结构的四周的四点连接固定；
[0007]所述手柄的远端设有万向关节，所述指环结构背向轴管的一侧与可伸缩的连接件的远端连接，所述连接件的近端通过万向关节连接手柄，所述柔性传动杆套管的两端分别对接指环结构的中心和手柄远端。
[0008]优选地，所述手柄的远端设有指向手柄中轴且环绕手柄中轴均匀分布的四个转轴，所述指环结构背向轴管的一侧与链带连接板二固定连接，所述链带连接板二的四周边缘中的至少两个相互垂直的边缘分别与一根链带的远端铰接，各根链带的近端分别与对应的转轴转动连接，该链带包括链块及铰接链块的铰轴，所有铰轴均垂直于轴管的轴向。
[0009]有利地，连杆的近端套在手腕部，连杆的远端对万向转向机构起到支点作用，手驱动手柄绕卡箍中心的手腕关节转动时，相当于手柄的远端绕圆心的圆周运动，链带随链带手柄的远端运动时可弯曲改变长度，因此由链带组成了绕万向节内框中心转动的可伸缩力臂，当可伸缩力臂相对轴管的夹角越大时，张紧的牵引丝线拉扯前端执行装置转动的力也越大，但此时链带也同步伸长，增加了力臂的长度，使手柄驱动力臂近端绕支点转动的力并未增加，却能提供更大的力矩，抵消牵引丝线上增加的拉力，万向转向机构内的指环结构在链带和手柄的驱动下，能绕纵向转轴的旋转中心一相对Y型摆动关节偏转，使被牵引丝线牵引的前端执行装置水平偏摆，也能绕横向转轴的旋转中心二相对Y型摆动关节偏转，使被牵引丝线牵引的前端执行装置垂直偏摆，链带和转轴相当于组成了可伸缩的连接件与十字万向节的组成装置，因此，能够使医生仅用单手操作手柄，实现对蛇形关节和前端执行装置的控制。同时，卡环能紧固收紧裙板，使裙板夹紧指环结构，阻止中空壳体和指环结构之间的相对运动，即可锁住前端执行装置。而在卡环未紧固收紧裙板时，指环结构能相对中空壳体
自由转动。被锁住的前端执行装置能在柔性驱动杆伸缩运动时，驱动前端执行装置执行夹持、切割、缝合等动作。
[0010]进一步地，四股牵引丝线的近端分别与安装在所述指环结构内的四组收线机构连接固定，所述指环结构背向轴管的一侧与具有中心通孔的端盖紧固连接，所述收线机构包括蜗轮、蜗杆，所述牵引丝线的近端捆绑固定在蜗轮上，蜗轮可转动的安装在指环结构内的空腔中并与蜗杆啮合，四个蜗杆远离蜗轮的一端分别与均匀分布在端盖中心通孔四周的四个蜗杆孔转动连接，蜗杆孔贯穿端盖的正反面，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性链带的多自由度柔性器械，具有中空的轴管，轴管内设有柔性传动杆及四股牵引丝线，轴管的远端通过蛇形关节连接前端执行装置，前端执行装置包括至少一个工具瓣和工具支撑座，工具瓣与工具支撑座转动连接，柔性传动杆的远端穿过轴管、及形成在蛇形关节及工具支撑座中心的中心通道驱动工具瓣相对工具支撑座转动，四股牵引丝线的远端分别穿过围绕蛇形关节中心通道四周均匀布置的通孔连接工具支撑座的四周，驱动工具支撑座相对轴管自由摆动，其特征在于，所述轴管的近端安装万向转向机构，万向转向机构的远端和靠近万向转向机构近端的卡箍分别与弯曲的连杆的两端固定连接，所述柔性传动杆的近端依次穿过万向转向机构、柔性传动杆套管连接手柄中的轴向滑动件，所述卡箍与万向转向机构的近端之间布置所述手柄；所述万向转向机构包括圆柱形的中空壳体，中空壳体的近端沿环向均匀设置多个相互隔开的裙板组成的环形结构，裙板之间的缝隙平行于轴管，环形结构被套置在卡环中，环形结构内安装有指环结构，指环结构具有沿环向布置的球冠表面，卡环能使环形结构夹紧指环结构，和在紧固件松弛时，使环形结构与指环结构间隙配合；所述指环结构中心安装有万向节内框，万向节内框的上下左右侧分别对称嵌入相互垂直的一对纵向转轴和一对横向转轴，一对纵向转轴相背的一端与指环结构转动连接，一对横向转轴相背的一端与Y型摆动关节的两个对称分岔端转动连接，Y型摆动关节与万向节内框均设有正对轴管的通孔，四股牵引丝线的近端沿轴管伸入中空壳体内分别经由均匀布置在Y型摆动关节四周的线管分线，然后张紧着与均匀分布在指环结构的四周的四点连接固定；所述手柄的远端设有万向关节，所述指环结构背向轴管的一侧与可伸缩的连接件的远端连接，所述连接件的近端通过万向关节连接手柄，所述柔性传动杆套管的两端分别对接指环结构的中心和手柄远端。2.根据权利要求2所述的内的基于柔性链带的多自由度柔性器械，其特征在于，所述手柄的远端设有指向手柄中轴且环绕手柄中轴均匀分布的四个转轴，所述指环结构背向轴管的一侧与链带连接板二固定连接，所述链带连接板二的四周边缘中的至少两个相互垂直的边缘分别与一根链带的远端铰接，各根链带的近端分别与对应的转轴转动连接，该链带包括链块及铰接链块的铰轴，所有铰轴均垂直于轴管的轴向。3.根据权利要求1～2任一项所述的内的基于柔性链带的多自由度柔性器械，其特征在于，四股牵引丝线的近端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，冯庆敏，黄顺，刘胜林，袁镇时，刘海洋，佘珂佳，
申请(专利权)人：武汉智瓴医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：