[發(fā)明專利]一種主動式三自由度手術(shù)器械

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111185658.0
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113974843A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛國君;曲翠翠;馮帆帆;汪巍巍;邵宇樂;王靈艷
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 王之懷;王洪新

本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。目的是提供一種具有腕部解耦功能，采用鋼絲繩傳動，操作手柄符合人體工學(xué)要求的主動式三自由度手術(shù)器械，以解決傳統(tǒng)手動醫(yī)療器械手眼協(xié)調(diào)不一致和手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)治療成本高昂等問題。技術(shù)方案是：一種主動式三自由度手術(shù)器械，其特征在于：包括依次連接的操作手柄組件、驅(qū)動箱組件以及末端設(shè)置有小爪的從操作臂組件；所述操作手柄組件包括殼體、用于調(diào)節(jié)小爪俯仰角度的第一撥輪組件、用于調(diào)節(jié)小爪偏航角度的第二撥輪組件以及用于控制小爪開合的按鈕組件；所述第一撥輪組件、第二撥輪組件和按鈕組件均安裝在殼體上；所述第一撥輪組件和第二撥輪組件結(jié)構(gòu)相同。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，屬于一種主動式三自由度手術(shù)器械，醫(yī)生手持器械插入患者腹腔等區(qū)域通過從操作臂完成手術(shù)。

背景技術(shù)

微創(chuàng)手術(shù)是近數(shù)十年來醫(yī)療發(fā)展的重點。傳統(tǒng)微創(chuàng)手術(shù)的醫(yī)療器械存在許多問題，最大的兩點問題即傳統(tǒng)器械在腹腔內(nèi)自由度較小和存在支點效應(yīng)，難以完成一些復(fù)雜精細(xì)的操作。針對于上述問題，現(xiàn)階段大致有兩種發(fā)展方向，一是將機(jī)器人技術(shù)完整地引入微創(chuàng)手術(shù)器械的開發(fā)，類似于Da Vinci機(jī)器人，以一個大型的手術(shù)平臺為機(jī)器人主體，但相應(yīng)的成本太高，多數(shù)醫(yī)院及患者無法負(fù)擔(dān)，尤其是考慮到我國目前醫(yī)療機(jī)構(gòu)的技術(shù)和資金水平，類似的大型醫(yī)療機(jī)器人無法得到較好的推廣應(yīng)用，故出現(xiàn)在傳統(tǒng)器械上增加自由度的方式，但以往此類設(shè)計多為被動式控制，即直接通過純機(jī)械傳動的形式實現(xiàn)操作，此種操作形式并不簡便，同時操作精度較低，無法實現(xiàn)多種功能并存。因此，研發(fā)一款主動式三自由度手術(shù)器械具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種具有腕部解耦功能，采用鋼絲繩傳動，操作手柄符合人體工學(xué)要求的主動式三自由度手術(shù)器械，以解決傳統(tǒng)手動醫(yī)療器械手眼協(xié)調(diào)不一致和手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)治療成本高昂等問題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種主動式三自由度手術(shù)器械，其特征在于：包括依次連接的操作手柄組件、驅(qū)動箱組件以及末端設(shè)置有小爪的從操作臂組件；

所述操作手柄組件包括殼體、用于調(diào)節(jié)小爪俯仰角度的第一撥輪組件、用于調(diào)節(jié)小爪偏航角度的第二撥輪組件以及用于控制小爪開合的按鈕組件；所述第一撥輪組件、第二撥輪組件和按鈕組件均安裝在殼體上；所述第一撥輪組件和第二撥輪組件結(jié)構(gòu)相同；

所述驅(qū)動箱組件包括依次布置的電機(jī)殼、隔離板、繞線殼和底座、將電機(jī)殼和繞線殼可拆卸地連接為一體的至少兩組快速更換接口組件、安裝在電機(jī)殼內(nèi)且相互平行的三個電機(jī)以及安裝在繞線殼內(nèi)且分別與三個電機(jī)一一對應(yīng)的三組繞線組；所述電機(jī)殼與殼體固定連接；三個電機(jī)分別為第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)；

所述從操作臂組件包括固定連接在底座上且軸向貫通的鋼絲繩導(dǎo)向管、作為末端執(zhí)行器的小爪以及安裝在鋼絲繩導(dǎo)向管與小爪之間的活動關(guān)節(jié)；所述活動關(guān)節(jié)包括依次固定連接的第一腕部單元、第二腕部單元、第三腕部單元和第四腕部單元；所述第一腕部單元與鋼絲繩導(dǎo)向管固定連接；所述第四腕部單元與小爪固定連接；四個腕部單元以及小爪分別通過鋼絲繩與一組繞線組相連接。

所述第一撥輪組件和第二撥輪組件均包括固定在殼體內(nèi)部的撥輪箱體、可轉(zhuǎn)動地定位在撥輪箱體上的第一旋轉(zhuǎn)軸、固定在第一旋轉(zhuǎn)軸中部的撥輪、固定在第一旋轉(zhuǎn)軸一端的第一磁性單元以及固定在撥輪箱體上且間隔距離與第一磁性元件位置相對應(yīng)的第一讀數(shù)傳輸單元。

所述按鈕組件包括可轉(zhuǎn)動地定位在殼體上的第二旋轉(zhuǎn)軸、固定在第二旋轉(zhuǎn)軸上且沿第二旋轉(zhuǎn)軸徑向方向伸展的延伸段、可滑動地定位在殼體上且一端通過復(fù)位彈簧與延伸段固定連接以驅(qū)動第二旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的開合按鈕、固定在第二旋轉(zhuǎn)軸一端的第二磁性單元以及固定在殼體上且間隔距離與磁性元件位置相對應(yīng)的第二讀數(shù)傳輸單元。

每組繞線組均包括一端可轉(zhuǎn)動地定位在底座上且另一端與對應(yīng)電機(jī)的電機(jī)軸固定連接的轉(zhuǎn)動軸、固定在轉(zhuǎn)動軸上以便鋼絲繩纏繞的繞線輪、固定在轉(zhuǎn)動軸上以預(yù)緊鋼絲繩的摩擦輪以及可轉(zhuǎn)動地定位在底座上的導(dǎo)向輪；所述導(dǎo)向輪位于繞線輪靠近底座中心的一側(cè)。