本公开涉及外科手术机械臂、柔性臂以及柔性关节。柔性关节(1)包括两个支撑区段(11)以及连接于所述两个支撑区段(11)之间的联接区段(12)，所述联接区段(12)包括多个具有接触辅助部(122)的第一节段(121)；其中所述接触辅助部(122)相对地布置在每个第一节段(121)的两侧，并且在所述柔性关节(1)处于弯曲状态时，相邻的第一节段(121)的所述接触辅助部(122)彼此接触；并且其中在所述联接区段(12)的每个第一节段(121)上分别设置有供驱动线缆(6)穿过的多个线缆通孔(5)。相对于现有技术而言，本公开的柔性关节具有不容易错位、可靠性更好的优点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外科手术机械臂、柔性臂以及柔性关节
[0001]本公开涉及医用器械
，特别地涉及一种外科手术机械臂、外科手术机械臂的柔性臂、以及柔性臂的柔性关节。
技术介绍
[0002]单端口进入手术(SPAS)，即所有仪器和相机都通过相对较小的单一切口进入身体而进行的手术，以其低创甚至无创的优势越来越受到人们的青睐。
[0003]在现有技术中，常常采用外科手术机械臂来辅助实现单端口进入手术。通常，外科手术机器人包括底座、定位臂和外科手术机械臂，其中底座被相对地固定在手术室中，而定位臂被设置在底座上。通过定位臂可以将外科手术机械臂定位在相对于患者的期望位置。在外科手术机械臂的末端可设置有多种末端操纵器，如手术刀、夹钳等等。外科手术机械臂在端口处穿入患者的身体，以在外科手术部位进行手术操作。
[0004]可见，外科手术机械臂的设计是实现单端口进入手术的关键。为了使末端操纵器顺利地进入人体内，外科手术机械臂需要具备多个弯曲自由度。现有技术中的外科手术机械臂借助于柔性关节获得了这些自由度。这些柔性关节存在多种可行的结构以实现这一功能。例如，可以设计具有多个“节段”的柔性关节，并在每个节段上设置旋转轴铰接。这些“节段”可以是小尺度的机械接头，如球形接头、旋转接头、铰链接头或滚动接头。然而，机械接头具有极高的复杂度，小尺度下对材料的要求高、制造成本高、可靠性差，而且还难以进行清洗和消毒。
[0005]在公开号为CN 107847280A的现有技术专利中，公开了若干种不依赖于机械接头的外科手术机械臂的技术方案。但是，这些外科手术机械臂依然存在着例如结构复杂、成本高昂、弯曲方向和程度难以控制等问题。
[0006]根据现有技术专利文件US 2018/0242824A1，Intuitive Surgical Davinci SP系统中的器械臂是通过使用带有铰链接头的离散元件来构建的。根据现有技术专利文献WO 2017/203231A1，Precision Robotics Micro
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iges系统中的器械臂也是通过使用带有铰链接头的离散元件来构建的。然而，这些系统中的制造和组装过程可能非常昂贵。
技术实现思路
[0007]为了解决或至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种外科手术机械臂、外科手术机械臂的柔性臂以及柔性臂的柔性关节。
[0008]根据本公开的一方面，提供了一种柔性关节，其包括两个支撑区段以及连接于两个支撑区段之间的联接区段，联接区段包括多个具有接触辅助部的第一节段；其中接触辅助部相对地布置在每个第一节段的两侧，并且在柔性关节处于弯曲状态时，相邻的第一节段的接触辅助部彼此接触；并且其中在联接区段的每个第一节段上，分别设置有供驱动线缆穿过的多个线缆通孔。
[0009]可选地，多个第一节段以螺旋方式彼此连接而构成螺旋形结构。
[0010]可选地，相邻的第一节段的接触辅助部彼此滚动接触或者彼此啮合。
[0011]可选地，各接触辅助部朝向相邻的接触辅助部形成为平滑的突出部，并且在突出部的顶端与相邻的接触辅助部相切接触。
[0012]可选地，接触辅助部具有圆形或椭圆形的横截面。
[0013]可选地，接触辅助部构造成为柱体或锥体。
[0014]可选地，各接触辅助部形成为与相邻的接触辅助部啮合的齿状结构，或者具有多边形的横截面。
[0015]可选地，接触辅助部的轴向中心线与第一节段的周向中心线重合。
[0016]可选地，多个线缆通孔中的至少一对线缆通孔之间的连线垂直于接触辅助部的轴向中心线。
[0017]可选地，柔性关节以3D打印的方式一体成型而成。
[0018]可选地，线缆通孔被设计成在第一节段的周边开放。
[0019]根据本公开的另一方面，提供了一种柔性臂，其包括：至少两个如上所述的柔性关节；以及解耦区段，解耦区段设置在相邻的两个柔性关节之间，并分别与相邻的两个柔性关节各自的支撑区段相连接。
[0020]可选地，在解耦区段上设置有线缆引导通道，线缆引导通道延伸至在柔性关节的支撑区段上设置的线缆通孔，以供驱动线缆穿入。
[0021]可选地，线缆引导通道呈螺旋状设置在解耦区段的表面上。
[0022]可选地，线缆引导通道包括设置在解耦区段的外表面上的螺旋状线槽。
[0023]可选地，解耦区段构造为圆柱体。
[0024]可选地，相邻的两个柔性关节之间所对应的线缆通孔彼此错开。
[0025]可选地，相邻的两个柔性关节的支撑区段中的线缆通孔被定位成使得相邻的两个柔性关节在一个平面内呈S形态弯曲。
[0026]可选地，在解耦区段的外表面展开为平面时，线缆引导通道在该平面上构成S形曲线。
[0027]可选地，柔性臂以3D打印的方式一体成型而成。
[0028]根据本公开的又一方面，提供了一种外科手术机械臂，其包括：如上所述的柔性臂；末端操纵器，用于进行外科手术操作；以及腕部关节，腕部关节的两端分别连接至柔性臂和末端操纵器，其中末端操纵器的控制线缆自柔性臂接入，穿过腕部关节并与末端操纵器连接。
[0029]可选地，腕部关节包括：末端连接段，用于与末端操纵器连接；柔性区段，柔性区段包括多段设置的第二节段，柔性区段的两端分别连接至末端连接段和柔性臂，其中在柔性区段的每个第二节段上分别相对地设置有供驱动线缆穿过的至少两对线缆通孔；以及具有弹性的中心骨架，中心骨架从柔性区段的中心穿过，中心骨架的两端分别连接至末端连接段和柔性臂。
[0030]可选地，柔性臂和腕部关节以3D打印的方式一体成型而成。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本公开的实施方式，下面将对相关的附图做出简单介绍。可以
理解，下面描述中的附图仅用于示意本公开的一些实施方式，本领域普通技术人员还可以根据这些附图获得本文中未提及的许多其他的技术特征和连接关系等。
[0032]图1是用于进行机器人式腹腔镜手术的外科手术机器人的示意图；
[0033]图2是外科手术机械臂在接近末端操纵器处的部位的结构示意图；
[0034]图3是外科手术机械臂的柔性关节的动作原理示意图；
[0035]图4是另一种外科手术机械臂的柔性关节的结构示意图；
[0036]图5是本公开的第一实施例所涉及的柔性关节在舒展时的示意图；
[0037]图6是图5所示的柔性关节在弯曲时的示意图；
[0038]图7是图5所示的柔性关节的第一节段的截面示意图；
[0039]图8是本公开的第二实施例所涉及的柔性关节在舒展时的示意图；
[0040]图9是本公开的第三实施例所涉及的柔性关节在舒展时的示意图；
[0041]图10是本公开的第四实施例所涉及的柔性关节中的接触辅助部的俯视示意图；
[0042]图11是根据本公开的一种柔性臂在舒展时的示意图；
[0043]图12是图11所示的柔性臂的解耦区段的外表面在展开时的示意本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种柔性关节(1)，包括两个支撑区段(11)以及连接于所述两个支撑区段(11)之间的联接区段(12)，所述联接区段(12)包括多个具有接触辅助部(122)的第一节段(121)；其中所述接触辅助部(122)相对地布置在每个第一节段(121)的两侧，并且在所述柔性关节(1)处于弯曲状态时，相邻的第一节段(121)的所述接触辅助部(122)彼此接触；并且其中在所述联接区段(12)的每个第一节段(121)上，分别设置有供驱动线缆(6)穿过的多个线缆通孔(5)。2.根据权利要求1所述的柔性关节(1)，其特征在于，所述多个第一节段(121)以螺旋方式彼此连接而构成螺旋形结构。3.根据权利要求1所述的柔性关节(1)，其特征在于，相邻的第一节段(121)的所述接触辅助部(122)彼此滚动接触或者彼此啮合。4.根据权利要求3所述的柔性关节(1)，其特征在于，各所述接触辅助部(122)朝向相邻的接触辅助部(122)形成为平滑的突出部，并且在所述突出部的顶端与所述相邻的接触辅助部(122)相切接触。5.根据权利要求4所述的柔性关节(1)，其特征在于，所述接触辅助部(122)具有圆形或椭圆形的横截面。6.根据权利要求5所述的柔性关节(1)，其特征在于，所述接触辅助部(122)构造成为柱体或锥体。7.根据权利要求3所述的柔性关节(1)，其特征在于，各所述接触辅助部(122)形成为与相邻的接触辅助部(122)啮合的齿状结构，或者具有多边形的横截面。8.根据权利要求1所述的柔性关节(1)，其特征在于，所述接触辅助部(122)的轴向中心线与所述第一节段(121)的周向中心线重合。9.根据权利要求1所述的柔性关节(1)，其特征在于，所述多个线缆通孔(5)中的至少一对线缆通孔(5)之间的连线垂直于所述接触辅助部(122)的轴向中心线。10.根据权利要求1至9中任意一项所述的柔性关节(1)，其特征在于，所述柔性关节(1)以3D打印的方式一体成型而成。11.根据权利要求1至9中任意一项所述的柔性关节(1)，其特征在于，所述线缆通孔(5)设计成在所述第一节段(121)的周边开放。12.一种柔性臂(2)，包括：至少两个根据权利要求1至11中任意一项所述的柔性关节(1)；以及解耦区段(21)，所述解耦区段(21)设置在相邻的两个柔性关节(1)之间，并分别与所述相邻的两个柔性关节(1)各自的支撑区段(11)相连接。13.根据权利要求12所述的柔性臂(2)，其特征在于，在所述解耦区段(21)上设...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢秉礼，胡扬，胡翠兰，
申请(专利权)人：普锐医疗香港有限公司，
类型：发明
国别省市：
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