[發明專利]具有可快速更換末端執行器功能的微創外科手術器械

有效

• 申請號: 201410853427.6
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104490429B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 張博文;桑宏強;許麗萍;陳發;楊鋮浩
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種微創外科手術器械，特別涉及一種用于微創外科手術機器人的具有可快速更換末端執行器功能的微創外科手術器械。

背景技術

微創手術與傳統的開口手術相比，能減少病人痛苦、減小傷口感染風險、縮短術后恢復時間、減小疤痕和節省開支等優點。然而微創手術使外科醫牛操作更困難和因長時間操作而身心疲憊，增加了手術中失誤的風險。一方面內窺鏡的引入迫使醫牛通過觀察圖像而不是看自己的手來工作，由此切斷了手與眼的協調，另一方面用于插入手術器械的病人體上的切口處起支點作用，使插入的手術器械末端的運動方向與外面手術器械手柄的運動方向相反，體表切口的約使手術器械運動自由度數由六個減為四個，同時細長的手術器械將抖動放大。這些使得醫牛很難進行復雜的手術操作，只能進行較簡單的手術操作，從而阻礙的微創手術技術的進一步發展。

為了克服開口手術和傳統微創手術存在的缺點，機器人輔助的微創外科由此誕生。在微創手術過程當中，末端執行器是機器人系統中唯一與人體病變組織相接觸的部分。因此，末端執行器的性能是微創手術機器人系統綜合性能的關鍵所在。執行器的設計應滿足結構精巧、操作靈活、形式多樣、適應醫療環境等要求，特別是要易于更換。末端執行器的快速更換性能可以縮短手術時間、節約手術成本和提高手術效率。

目前現有的手術器械在更換執行器時需要將手術器械整體進行更換，從而增加手術器械成本和降低了手術器械整體利用率。因此，開發用于微創外科手術機器人的具有可快速更換末端執行器功能的手術器械對推進相關領域技術的進步具有重要經濟效益和實際應用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種可以實現不同的末端執行器如剪子、鑷子、刀子、鉗子等與手術器械的快速更換的微創外科手術器械。本發明的微創外科手術器械能夠有效降低手術器械成本、增加手術器械整體利用率。同時能夠提高末端執行器的更換效率、保證傳動平穩和精確。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

手術器械主要由主體連桿、手腕、末端執行器快換接口和末端執行器四部分組成。該手術器械具有俯仰自由度、偏轉自由和末端執行器開合自由度。主體連桿一端與動力裝置相連，一端通過關節軸與手腕連接。手腕通過末端執行器快換接口與末端執行器相連。絲經過手腕上第一副導向輪和第二副導向輪交叉纏繞后與驅動輪相連，實現手術器械偏轉自由度。絲經過與手腕上驅動輪相連，實現手術器械俯仰自由度。絲經過手腕上的第三副導向輪和第四副導向輪實現交叉纏繞后與驅動輪相連，驅動輪上的絲與齒輪旁的驅動輪相連，齒輪帶動齒條實現手術器械末端執行器的開合自由度。手術器械末端執行器的快速更換通過限位鎖緊機構來實現。

采用本發明具有如下優點：

1.本發明可以充分滿足微創外科手術操作過程中使用不同的手術器械要求，同時與傳統的手術器械相比，只需更換末端執行器部分，降低了手術器械成本，提高了手術器械除末端執行器外的利用率；

2.本發明應用領域廣泛，可以滿足任何種類的微創外科手術的要求；

3.本發明采用絲傳動方式，可簡化傳動系統結構，減小傳動系統體積和重量。在預緊的情況下可消除各自由度運動回差，進而提高關節控制精度。

附圖說明

圖1是手術器械總體結構示意圖；

圖2是手術器械俯仰和偏轉自由度示意圖；

圖3是手術器械開合方式示意圖；

圖4是手術器械開合傳動方式示意圖；

圖5是手術器械快速更換示意圖；

圖6是手術器械限位鎖緊機構結構示意圖；

圖7是手術器械齒條安裝示意圖；

圖8是手術器械齒輪與齒條嚙合安裝示意圖；

圖9是手術器械俯仰自由度關節連接及導向輪安裝示意圖；

圖10是手術器械偏轉自由度關節連接示意圖；

圖11是絲固定方式示意圖；

圖12是手術器械絲傳動系統示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實例對本發明進行詳細描述。

圖1所示為手術器械總體結構示意圖，手術器械主要由主體連桿1，手腕2，末端執行器快換接口3和末端執行器4四部分組成。

圖2所示為手術器械俯仰和偏轉自由度示意圖，手腕2繞軸R1進行俯仰運動，末端執行器快換接口3繞軸R2進行偏轉運動。