一种控制蛇形关节偏摆的机构及其应用的多自由度柔性器械制造技术

本发明专利技术公开了一种控制蛇形关节偏摆的机构及其应用的多自由度柔性器械，包括手柄、主框架、固定支架、轴管、蛇形关节、执行工具。手柄内设置有连杆滑块机构和柔性传动杆(钢丝束)，控制执行工具的开合。主框架中设有多自由度旋转轴，包括控制蛇形关节水平方向偏摆和竖直方向偏摆的两个旋转轴，主框架上还设有关节锁止机构，能够对执行工具相对于轴管在任意角度下进行锁定，并能随时进行解锁。固定支架内设有滑轮机构承接丝线。丝线的远端固定在执行工具上，穿过蛇形关节、轴管固定在多自由度旋转轴的绕线盘上。手柄处的水平和竖直方向的偏摆可经由多自由度旋转轴传递蛇形关节实现执行工具水平和竖直两个自由度的运动。具水平和竖直两个自由度的运动。具水平和竖直两个自由度的运动。

【技术实现步骤摘要】
一种控制蛇形关节偏摆的机构及其应用的多自由度柔性器械


[0001]本专利技术涉及外科手术器械
，具体涉及一种控制蛇形关节偏摆的机构及其应用的多自由度柔性器械。

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CN215534654U、CN215651296U、CN215534655U具有以下不足：1.通过抢把驱动摆动关节左右摆动牵拉丝线时，由于杠杆臂较小，导致驱动末端执行器左右偏摆时较费力；2.摆动关节上的球冠面在枪壳内仅在其圆孔对准插拔杆时，才能锁闭偏摆关节，因此末端执行器也仅在与轴管处于同一直线时能被锁定位置，而末端执行器相对轴管偏摆一定角度后不能被锁定位置，导致此时柔性传动杆的伸缩位移会改变末端执行器相对轴管的偏置角度，因此该手术器械在末端执行器转动方向后，再驱动柔性传动杆对组织实施抓取、切割、缝合等动作，会导致组织被末端执行器撕扯。
[0004]故医生使用该类手术器械时反馈还需改进以上问题。
[0005]目前CN113100857A公布的通过绕线轴和丝线驱动蛇形关节偏摆的机构只能驱动蛇形关节向一个自由度偏摆，若要实现两个自由度的偏摆，需要四根绕线轴，但如何将一只手的一次一个动作转化四个绕线轴的一次两个动作具有设计难度，目前还没有可参考的方案。

技术实现思路

[0006]为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供了一种偏摆控制机构，通过四股丝线在偏摆控制组件的作用下，实现多自由转动和转动一定角度后的自锁闭，利于增加手腕水平和竖直偏摆操作的力臂，更省力，操作更舒适。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供了一种包括上述偏摆控制机构的多自由度柔性器械，在外科手术过程中，器械可以像人体腕关节一样进行推拉、弯曲、扭转等多个自由度的活动。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。
[0008]为进一步实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0009]一种控制蛇形关节偏摆的机构，蛇形关节的近端连接轴管，四股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蛇形关节远端的四周，其特征在于，所述通孔位于中心通道的四角：左上，右上，左下，右下；四股丝线中互为对角关系的两股丝线和两股丝线各自组成组合一和组合二，组合一和组合二的丝线近端穿过轴管后分别缠绕固定在两个绕线盘上，同一组合的两股丝线的绕线方向相反，两股丝线处于不同组合时，若
互为上下位置关系，两股丝线的绕线方向相反，若互为左右位置关系，两股丝线的绕线方向相同；两个绕线盘用于牵拉四股丝线，使蛇形关节的远端能相对轴管自由摆动。
[0010]有利地，两个绕线盘同向旋转时使两个组合中上部的两股丝线松/紧，使两个组合中下部的两股丝线紧/松，使蛇形关节远端能上下偏摆；两个绕线盘反向旋转时使两个组合中左侧的两股丝线松/紧，使两个组合中右部的两股丝线紧/松，使蛇形关节远端能左右偏摆；实现用少量的控制组件控制多股丝线驱动蛇形关节能在两个自由度偏摆。
[0011]可选的，还包括偏摆控制组件二、偏摆控制组件一，偏摆控制组件二内设置有主框架和与公转轴心同心的一对轴三，一对轴三还与主框架上对称设置的一对耳板分别转动连接，一对轴三相向的一端分别套装随其转动的一对锥齿轮二，一对耳板之间的一对轴三还与偏摆控制组件一转动连接；
[0012]偏摆控制组件一内设置有相互垂直的自转轴二、自转轴一，自转轴二垂直于公转轴心且可旋转，自转轴一与偏摆控制组件一转动连接且垂直于公转轴心，自转轴二的一端与自转轴一相互靠近并安装相互耦合的传动部，自转轴二的另一端与一对轴三相对的一端安装相互耦合的传动部，自转轴一设置在手柄上端，手柄绕自转轴一旋转能驱动自转轴二自转，使一对轴三反向旋转，或手柄绕公转轴心公转，能驱动一对轴三同向旋转；
[0013]两个绕线盘分别被一对轴三相背的一侧传动。
[0014]可选的，传动部包括相互啮合的伞齿轮、锥齿轮、盆齿轮与齿轮。
[0015]有利地，上述构造实现了单手操作，一次一个动作同时驱动两个绕线轮同向转动或反向转动。
[0016]优选的，两个所述绕线盘分别被套装在一对轴三上。
[0017]有利地，一对轴三表面的线速度小于一对绕线盘表面的线速度，传动级数少，手腕的小幅摆动幅度能最大幅度的转变为丝线的大幅伸缩距离。
[0018]进一步的，两个所述绕线盘分别被套装在主框架上可旋转的一对轴四上，一对轴四对称布置且与平行于公转轴心的轴线同心，一对轴三相背的一侧分别与一对轴四通过相互耦合的传动件传动；传动件包括一对轴三和一对轴四上相互啮合的齿轮，或设于一对轴三和一对轴四上的链轮及传动两链轮的链条。
[0019]有利地，设置一对轴四，将绕线盘分别被套装在一对轴四上，相对于两个绕线盘分别被套装在一对轴三上，减小了偏摆控制组件二的宽度，使本专利技术的结构体积更小。
[0020]进一步地，所述的一对轴三或一对轴四相背的一侧分别固定有刹车盘，所述主框架上还设置有两个对称的关节锁止夹，关节锁止夹具有的可相对靠拢和分离的夹具之间收容所述刹车盘，关节锁止夹夹紧时限制一对轴三或一对轴四转动，关节锁止夹松开时不阻碍一对轴三或一对轴四转动。
[0021]进一步地，所述的主框架在一对耳板之间设置有贯穿前后侧的方孔，方孔靠近耳板的边缘设置有平行于耳板的一对限位板，一对限位板远离锥齿轮一一侧设置有能绕平行于公转轴心的轴转动的扳机，扳机与一对限位板转动连接的一端的侧面设置有朝向限位板的凸起，限位板设置有能收容、卡接凸起的两个凹槽，凹槽位于凸起随扳机转动的轨迹上。
[0022]进一步地，所述的关节锁止夹为钳状的鼓式刹车，均具有弹簧和两组相互铰接的圆弧形摩擦片，弹簧布置在圆弧形摩擦片的非铰接端之间，导丝穿过弹簧布置，一端固定在一个圆弧形摩擦片的非铰接端，另一端穿过另一个圆弧形摩擦片的非铰接端、软管连接扳
机远离轴的一端；
[0023]软管的一端固定在关节锁止夹的圆弧形摩擦片上，另一端固定在限位板之间的方孔上；扳机绕限位板上的轴枢转，拉动导丝相对于软管伸缩从而压缩或释放弹簧。
[0024]有利地，医生仅用单手操作手柄，实现对蛇形关节的控制。同时，关节锁止夹夹紧时限制一对轴三或一对轴四转动，锁住蛇形关节。而在关节锁止夹松开时不阻碍一对轴三或一对轴四转动时，蛇形关节相对轴管转动；即关节锁止机构能够对蛇形关节相对于轴管在任意角度下进行锁定，并能随时进行解锁。蛇形关节远端连接前端执行工具，被锁住的蛇形关节能在柔性传动杆伸缩运动时，即使受到柔性驱动杆伸缩带来的推力和拉力，也不会改变蛇形关节的角度。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制蛇形关节偏摆的机构，蛇形关节(60)的近端连接轴管(50)，四股丝线的远端分别穿过围绕蛇形关节(60)中心通道(92)四周均匀布置的通孔连接蛇形关节(60)远端的四周，其特征在于，所述通孔位于中心通道(92)的四角：左上，右上，左下，右下；四股丝线中互为对角关系的两股丝线(8a、8c)和两股丝线(8d、8b)各自组成组合一和组合二，组合一和组合二的丝线近端穿过轴管(50)后分别缠绕固定在两个绕线盘(38b、38a)上，同一组合的两股丝线的绕线方向相反，两股丝线处于不同组合时，若互为上下位置关系，两股丝线的绕线方向相反，若互为左右位置关系，两股丝线的绕线方向相同；两个绕线盘(38b、38a)用于牵拉四股丝线，使蛇形关节(60)的远端能相对轴管(50)自由摆动。2.根据权利要求1所述的控制蛇形关节偏摆的机构，其特征在于，还包括偏摆控制组件二(30)、偏摆控制组件一(20)，偏摆控制组件二(30)内设置有主框架和与公转轴心同心的一对轴三(32d、32c)，一对轴三(32d、32c)还与主框架上对称设置的一对耳板(85a、85b)分别转动连接，一对耳板(85a、85b)之间的一对轴三(32d、32c)还与偏摆控制组件一(20)转动连接；偏摆控制组件一(20)内设置有相互垂直的自转轴二(22a)、自转轴一(21a)，自转轴二(22a)垂直于公转轴心且可旋转，自转轴一(21a)与偏摆控制组件一(20)转动连接且垂直于公转轴心，自转轴二(22a)的一端与自转轴一(21a)相互靠近并安装相互耦合的传动部，自转轴二(22a)的另一端与一对轴三(32d、32c)相对的一端安装相互耦合的传动部，自转轴一(21a)设置在手柄(10)上端，手柄(10)绕自转轴一(21a)旋转能驱动自转轴二(22a)自转，使一对轴三(32d、32c)反向旋转，或手柄(10)绕公转轴心公转，能驱动一对轴三(32d、32c)同向旋转；两个绕线盘(38a、38b)分别被一对轴三(32d、32c)相背的一侧传动。3.根据权利要求2所述的控制蛇形关节偏摆的机构，其特征在于，两个所述绕线盘(38a、38b)分别被套装在一对轴三(32d、32c)上。4.根据权利要求2所述的控制蛇形关节偏摆的机构，其特征在于，两个所述绕线盘(38a、38b)分别被套装在主框架上可旋转的一对轴四(34d、34c)上，一对轴四(34d、34c)对称布置且与平行于公转轴心的轴线同心，一对轴三(32d、32c)相背的一侧分别与一对轴四(34d、34c)通过相互耦合的传动件传动；传动件包括一对轴三(32d、32c)和一对轴四(34d、34c)上相互啮合的齿轮，或设于一对轴三(32d、32c)和一对轴四(34d、34c)上的链轮及传动两链轮的链条。5.根据权利要求3或4任一项所述的控制蛇形关节偏摆的机构，其特征在于，所述的一对轴三(32d、32c)或一对轴四(34d、34c)相背的一侧分别固定有刹车盘，所述主框架上还设置有两个对称的关节锁止夹(35a、35b)，关节锁止夹(35a、35b)具有的可相对靠拢和分离的夹具之间收容所述刹车盘，关节锁止夹(35a、35b)夹紧时限制一对轴三(32d、32c)或一对轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜林，冯庆敏，黄顺，袁镇时，刘海洋，
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：