[發(fā)明專利]一種柔性關(guān)節(jié)及柔性內(nèi)鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人用器械臂

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210339412.2
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114938996A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史超陽;宋德智;王樹新
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/00;A61B17/00;B25J17/02
• 代理公司: 北京中普鴻儒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11822
• 代理人: 曲芳兵

本發(fā)明涉及一種柔性關(guān)節(jié)及柔性內(nèi)鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人用器械臂；其中：柔性關(guān)節(jié)包括呈柱狀結(jié)構(gòu)的連續(xù)體，連續(xù)體徑向外側(cè)上開設(shè)有若干平行設(shè)置且縱向截面為三角形的外側(cè)槽口，外側(cè)槽口的槽寬由徑向外側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)逐漸減??；連續(xù)體徑向內(nèi)側(cè)上開設(shè)有若干平行設(shè)置的內(nèi)側(cè)槽口；內(nèi)側(cè)槽口與外側(cè)槽口形狀及槽深均相同，且交替布置；若干外側(cè)槽口關(guān)于母線A對稱，若干內(nèi)側(cè)槽口關(guān)于母線B對稱，母線A、母線B與連續(xù)體的中心軸線位于同一平面上。本發(fā)明所述柔性關(guān)節(jié)具有大多數(shù)單向或雙向非對稱切槽式柔性關(guān)節(jié)所不具備的二自由度彎曲運(yùn)動(dòng)，顯著提高了連續(xù)體關(guān)節(jié)的靈活性和可達(dá)的工作空間，有效提高了柔性關(guān)節(jié)的彎曲可控性及手術(shù)操作的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種柔性關(guān)節(jié)及柔性內(nèi)鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī) 器人用器械臂。

背景技術(shù)

機(jī)器人輔助柔性內(nèi)鏡微創(chuàng)手術(shù)是一項(xiàng)將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新興 技術(shù)，機(jī)器人通常設(shè)置有柔性關(guān)節(jié)并通過柔性關(guān)節(jié)安裝具體的手術(shù)設(shè)備，比如 內(nèi)窺鏡、手術(shù)鉗等。當(dāng)醫(yī)生需要對病變組織進(jìn)行修復(fù)時(shí)，機(jī)器人通過狹窄受限 的人體自然腔道，攜帶手術(shù)器械抵達(dá)病灶處，并通過來變換柔性關(guān)節(jié)的姿態(tài)調(diào) 整位于末端的手術(shù)設(shè)備的角度和位置，完成手術(shù)操作。其中，在實(shí)際應(yīng)用過程 中，柔性關(guān)節(jié)不僅需要具有足夠的柔順靈活性以適應(yīng)復(fù)雜彎曲的自然腔道，還 需具備足夠的剛度，為手術(shù)器械操作時(shí)施加足夠的力提供一個(gè)穩(wěn)定的支持。然 而，目前現(xiàn)有的柔性關(guān)節(jié)大都難以滿足“剛?cè)岵?jì)，即：同時(shí)具有柔順靈活特點(diǎn) 及高承載能力”，這一需求，繼而導(dǎo)致手術(shù)操作過程中存在較多安全性隱患。同 時(shí)，現(xiàn)有大部分的柔性關(guān)節(jié)，在受力彎曲時(shí)，變形姿態(tài)無法確定，無法達(dá)到預(yù) 期的變形效果，導(dǎo)致無法實(shí)施精準(zhǔn)的手術(shù)操作。

另一方面，柔性內(nèi)鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人中，因手術(shù)器械置入部位集中，操作 空間受到限制，難以形成操作三角區(qū)，導(dǎo)致手術(shù)器械易相互干擾發(fā)生碰撞，操 作視野受限，操作困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)兩自由度彎曲運(yùn)動(dòng)的柔性 關(guān)節(jié)以及在此柔性關(guān)節(jié)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)得到的柔性內(nèi)鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人用器械臂。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種柔性關(guān)節(jié)，包括呈柱 狀結(jié)構(gòu)的連續(xù)體，其中：

連續(xù)體徑向外側(cè)上開設(shè)有若干平行設(shè)置且縱向截面為三角形的外側(cè)槽口， 所述外側(cè)槽口的槽寬由徑向外側(cè)向徑向內(nèi)側(cè)逐漸減小；

連續(xù)體徑向內(nèi)側(cè)上開設(shè)有若干平行設(shè)置且縱向截面為三角形內(nèi)側(cè)槽口，所 述內(nèi)側(cè)槽口的槽寬由徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)逐漸減小；

所述外側(cè)槽口與內(nèi)側(cè)槽口的形狀及槽口深度均相同，且交替布置；

若干所述外側(cè)槽口關(guān)于柱狀結(jié)構(gòu)連續(xù)體母線A對稱，若干所述內(nèi)側(cè)槽口關(guān) 于柱狀結(jié)構(gòu)連續(xù)體的母線B對稱，所述母線A、母線B與連續(xù)體的中心軸線位 于同一平面上。

作為優(yōu)選，任意相鄰?fù)鈧?cè)槽口之間的開設(shè)間距與任意相鄰內(nèi)側(cè)槽口之間的 開設(shè)間距相同。

作為優(yōu)選，所述柱狀結(jié)構(gòu)的連續(xù)體中心處設(shè)有中心孔道，中心孔道內(nèi)設(shè)有 鎳鈦合金桿。

作為優(yōu)選，所述外側(cè)槽口的槽深大于柱狀結(jié)構(gòu)連續(xù)體的半徑。

作為優(yōu)選，所述外側(cè)槽口的槽深與柱狀結(jié)構(gòu)連續(xù)體直徑的比為0.6-0.9:1。

作為優(yōu)選，相鄰?fù)鈧?cè)槽口之間的開設(shè)間距與外側(cè)槽口底端槽寬的比例為 1.2-2:1。

作為優(yōu)選，所述連續(xù)體上設(shè)有關(guān)節(jié)頭部與關(guān)節(jié)尾部，關(guān)節(jié)頭部與關(guān)節(jié)尾部之 間外側(cè)槽口的設(shè)置數(shù)量與內(nèi)側(cè)槽口的設(shè)置數(shù)量相同。

本發(fā)明還提供了一種柔性內(nèi)鏡微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人用器械臂，包括上述任一所述 柔性關(guān)節(jié)、鋼絲軟軸以及前端展開機(jī)構(gòu)，其中：

所述柔性關(guān)節(jié)上設(shè)有鋼絲軟軸通道；

所述鋼絲軟軸內(nèi)穿所述鋼絲軟軸通道并與前端展開機(jī)構(gòu)相連接；