一种多自由度柔性手持式微创手术器械
技术领域
本实用新型涉及医疗器械领域,具体地说是一种多自由度柔性手持式微创手术器械。
背景技术
在现代医学的诊疗过程中,为了实现手术创伤小、疼痛感轻、术后恢复快且美观等要求,微创手术在医疗外科领域占有越来越重要的地位。腹腔镜手术是一门新发展起来的微创手术方法,其是在病人腰部作三个1厘米的小切口,各插入一个叫做"trocar"的管道状工作通道,以后一切操作均通过这三个管道进行,然后再用特制的加长手术器械在电视监视下完成与开放手术同样的步骤,以达到同样的手术效果。目前传统的医用手持式微创手术器械,一般只有两个自由度,且主要是刚性结构,在手术过程中使用不便,多支器械同时使用时容易造成器械之间的干涉问题,并且为了在手术操作中获得相关的角度,常常需要大角度移动手术器械来实现,容易造成对病人的伤害,不利于医生进行操作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多自由度柔性手持式微创手术器械,具有四个自由度且具有运动自锁性,提高了远端执行机构在患者体内的灵活性,可以通过单手实现操作,使医生在手术中可以获得更好的操作角度,并且有效降低对患者的伤害。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种多自由度柔性手持式微创手术器械,包括远端执行机构、柔性段、杆体和壳体,所述杆体近端安装于壳体上,所述杆体远端与柔性段近端相连,所述柔性段远端与所述远端执行机构相连,所述壳体内设有俯仰驱动机构和左右驱动机构,所述壳体下侧设有操作机构,所述远端执行机构设有驱动杆,且所述驱动杆通过所述操作机构驱动移动;所述俯仰驱动机构包括第一驱动滑块、第一俯仰驱动腱、第二俯仰驱动腱、第一转向轮和第一滑块驱动组件,第一驱动滑块通过第一滑块驱动组件驱动移动,第一俯仰驱动腱近端与所述第一驱动滑块相连,第二俯仰驱动腱近端穿过所述第一驱动滑块并绕过所述第一转向轮后与所述第一驱动滑块相连,所述左右驱动机构包括第二驱动滑块、第一左右驱动腱、第二左右驱动腱、第二转向轮和第二滑块驱动组件,第二驱动滑块通过第二滑块驱动组件驱动移动,第一左右驱动腱近端穿过所述第一驱动滑块后与所述第二驱动滑块相连,第二左右驱动腱近端依次穿过所述第一驱动滑块和第二驱动滑块并绕过所述第二转向轮后与所述第二驱动滑块相连,所述第一俯仰驱动腱远端、第二俯仰驱动腱远端、第一左右驱动腱远端和第二左右驱动腱远端均穿过所述杆体和柔性段后固定于所述柔性段远端。
所述第一滑块驱动组件包括第一滚轮和第一滚轮套筒,且所述第一驱动滑块设于所述第一滚轮套筒中,所述壳体内设有滑轨穿过所述第一滚轮套筒,且所述第一驱动滑块套装于所述滑轨上,所述第一驱动滑块外壁与所述第一滚轮套筒内壁螺纹连接,第一滚轮套筒上设有第一滚轮,且所述壳体上设有供所述第一滚轮露出的开槽。
所述第二滑块驱动组件包括第二滚轮和第二滚轮套筒,且所述第二驱动滑块设于所述第二滚轮套筒中,所述壳体内设有滑轨穿过所述第二滚轮套筒,且所述第二驱动滑块套装于所述滑轨上,所述第二驱动滑块外壁与所述第二滚轮套筒内壁螺纹连接,第二滚轮套筒上设有第二滚轮,且所述壳体上设有供所述第二滚轮露出的开槽。
所述壳体内由前到后依次设有第一固定块、第二固定块和第三固定块,俯仰驱动机构设于第一固定块和第二固定块之间,左右驱动机构设于第二固定块和第三固定块之间,第一转向轮安装于第二固定块上,第二转向轮安装于第三固定块上。
所述第一俯仰驱动腱和第二俯仰驱动腱穿过所述第一固定块,所述第一左右驱动腱和第二左右驱动腱依次穿过所述第一固定块和第二固定块。
所述操作机构包括握柄、连杆、滑杆、滑块和执行驱动腱,其中所述握柄设于壳体外侧,所述滑杆和滑块均设于壳体内,所述握柄一端与所述壳体下侧铰接,所述连杆一端与所述握柄中部铰接,另一端伸入至壳体内与所述滑杆铰接,所述滑块设于所述滑杆上,在所述壳体内设有滑槽,所述滑块置于所述滑槽中,且所述滑槽内设有复位弹簧与所述滑块相抵,所述执行驱动腱近端与所述滑块相连,所述执行驱动腱远端穿过所述杆体和柔性段后与所述远端执行机构上的驱动杆固连。
所述握柄中部两侧分别与一个连杆铰接,在所述壳体内设有两个滑槽,且每个连杆上的滑块分别置于对应的滑槽中,两股执行驱动腱近端分别与对应的滑块连接、远端一起穿过所述杆体和柔性段后与远端执行机构的驱动杆固连。
所述柔性段上设有执行腱通道和驱动腱通道,所述执行驱动腱穿过所述执行腱通道,所述第一俯仰驱动腱远端、第二俯仰驱动腱远端、第一左右驱动腱远端和第二左右驱动腱远端分别穿过对应的驱动腱通道。
所述柔性段包括多对呈直线排列的半月盘,在各对半月盘上均设有驱动腱通孔,且各对半月盘上对应的驱动腱通孔形成所述驱动腱通道,每对半月盘中部形成通孔,且各对半月盘中部通孔形成所述执行腱通道。
沿着所述柔性段的轴向看去,所述第一俯仰驱动腱和第二俯仰驱动腱中心连线与所述第一左右驱动腱和第二左右驱动腱中心连线正交。
本实用新型的优点与积极效果为:
1、本实用新型具有四个自由度,提高了远端执行机构在患者体内的灵活性,使医生在手术中可以获得更好的操作角度,并且有效降低对患者的伤害。
2、本实用新型中的俯仰驱动机构和左右驱动机构均通过滚轮套筒与驱动滑块内螺纹配合,利用丝杠螺母原理实现对驱动腱的牵引,可以使器械实现自锁,从而降低了器械的操作难度,同时操作者通过旋拧滚轮实现柔性段弯曲调整,方便了手术中医生的操作。
3、本实用新型的操作机构利用按压握柄方式对远端执行机构进行控制,医生通过手的握紧来实现手术中的操作,既降低了医生手指的受力,并且通过更加舒适的方式进行操作可以有效避免操作失误,在一定程度上提高器械的安全性。
附图说明
图1为本实用新型的立体示意图,
图2为本实用新型的主视图,
图3为图1中的壳体内部结构示意图,
图4为图3中的第一滚轮套筒剖开时的壳体内部示意图,
图5为图3中俯仰驱动机构的驱动腱示意图,
图6为图3中左右驱动机构的驱动腱示意图,
图7为图3中的操作机构示意图,
图8为与图7中滑块相连的执行驱动腱在壳体内的示意图,
图9为图1中的柔性段示意图,
图10为图9中的柔性段另一角度示意图。
其中,1为远端执行机构,101为驱动杆,2为柔性段,201为执行腱通道,202为驱动腱通道,203为半月盘,204为金属连接片,3为杆体,4为壳体,401为第一固定块,402为第二固定块,403为第三固定块,5为操作机构,501为握柄,502为连杆,503为滑块,504为滑杆,505为执行驱动腱,6为俯仰驱动机构,601为第一滚轮,602为第一滚轮套筒,603为第一转向轮,604为第一驱动滑块,605为第二俯仰驱动腱,606为第一俯仰驱动腱,607为夹紧轮,7为左右驱动机构,701为第二滚轮,702为第二滚轮套筒,703为第二转向轮,704为第二驱动滑块,705为第二左右驱动腱,8为滑轨。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1~10所示,本实用新型包括远端执行机构1、柔性段2、杆体3和壳体4,所述杆体3为刚性且内部中空,所述杆体3近端安装于壳体4上,所述杆体3远端与柔性段2近端相连,所述柔性段2远端与所述远端执行机构1相连,在所述壳体4内设有俯仰驱动机构6和左右驱动机构7,其中所述俯仰驱动机构6驱动所述柔性段2俯仰摆动,所述左右驱动机构7驱动所述柔性段2左右摆动,从而实现柔性段2的四个摆动自由度,在所述壳体4下侧设有操作机构5,如图8所示,所述远端执行机构1设有驱动杆101,且所述驱动杆101通过所述操作机构5驱动移动,从而使所述远端执行机构1实现动作。所述远端执行机构1为本领域公知技术,本实施例中,所述远端执行机构1为用于微创手术的手术钳,所述驱动杆101移动即驱动手术钳张合。
如图3~6所示,所述俯仰驱动机构6包括第一驱动滑块604、第一俯仰驱动腱606、第二俯仰驱动腱605、第一转向轮603和第一滑块驱动组件,第一驱动滑块604通过所述第一滑块驱动组件驱动移动,第一俯仰驱动腱606近端与所述第一驱动滑块604相连,第二俯仰驱动腱605近端穿过所述第一驱动滑块604并绕过所述第一转向轮603后与所述第一驱动滑块604相连,所述左右驱动机构7包括第二驱动滑块704、第一左右驱动腱、第二左右驱动腱705、第二转向轮703和第二滑块驱动组件,第二驱动滑块704通过第二滑块驱动组件驱动移动,第一左右驱动腱近端穿过所述第一驱动滑块604后与所述第二驱动滑块704相连,第二左右驱动腱705近端依次穿过所述第一驱动滑块604和第二驱动滑块704并绕过所述第二转向轮703后与所述第二驱动滑块704相连,所述第一俯仰驱动腱606远端、第二俯仰驱动腱605远端、第一左右驱动腱远端和第二左右驱动腱705远端均穿过所述杆体3和柔性段2后固定于所述柔性段2远端,且沿着所述柔性段2的轴向看去,所述第一俯仰驱动腱606和第二俯仰驱动腱605中心连线与所述第一左右驱动腱和第二左右驱动腱705中心连线正交。所述第一俯仰驱动腱606近端和第二俯仰驱动腱605近端通过所述第一转向轮603形成闭环并通过第一驱动滑块604驱动移动,当第一驱动滑块604推动第一俯仰驱动腱606前移时,第二俯仰驱动腱605反向后移,从而使所述柔性段2向一侧摆动,同样所述第一左右驱动腱近端和第二左右驱动腱705近端通过第二转向轮703形成闭环并通过第二驱动滑块704驱动移动,其工作原理与第一俯仰驱动腱606和第二俯仰驱动腱605相同。
如图3~5所示,所述第一滑块驱动组件包括第一滚轮601和第一滚轮套筒602,所述第一驱动滑块604设于所述第一滚轮套筒602中,所述壳体4内设有截面呈方形的滑轨8穿过所述第一滚轮套筒602,且所述第一驱动滑块604套装于所述滑轨8上,所述第一驱动滑块604外壁与所述第一滚轮套筒602内壁螺纹连接,第一滚轮套筒602一端外侧设有第一滚轮601,且如图1~2所示,所述壳体4上设有供所述第一滚轮601露出的开槽。操作者旋拧所述第一滚轮601,第一滚轮601驱动第一滚轮套筒602转动,由于第一驱动滑块604通过截面呈方形的滑轨8限定转动,因此所述第一驱动滑块604只能沿着滑轨8前后移动,进而驱动所述柔性段2俯仰摆动。
如图3~4和图6所示,所述第二滑块驱动组件包括第二滚轮701和第二滚轮套筒702,所述第二驱动滑块704设于所述第二滚轮套筒702中,所述截面呈方形的滑轨8穿过所述第二滚轮套筒702,且所述第二驱动滑块704套装于所述滑轨8上,所述第二驱动滑块704外壁与所述第二滚轮套筒702内壁螺纹连接,第二滚轮套筒702一端外侧设有第二滚轮701,且如图1~2所示,所述壳体4上设有供所述第二滚轮701露出的开槽。操作者旋拧所述第二滚轮701,第二滚轮701驱动第二滚轮套筒702转动,由于第二驱动滑块704通过截面呈方形的滑轨8限定转动,因此所述第二驱动滑块704只能沿着滑轨8前后移动,进而驱动所述柔性段2左右摆动。
如图3~5所示,所述壳体4内由前到后依次设有第一固定块401、第二固定块402和第三固定块403,俯仰驱动机构6设于第一固定块401和第二固定块402之间,左右驱动机构7设于第二固定块402和第三固定块403之间,其中俯仰驱动机构6中的第一滚轮套筒602一端转动安装于第一固定块401上,另一端转动安装于第二固定块402上,且如图5所示,所述第一俯仰驱动腱606和第二俯仰驱动腱605均穿过所述第一固定块401,左右驱动机构7中的第二滚轮套筒702一端转动安装于第二固定块402上,另一端转动安装于第三固定块403上,且如图6所示,所述第一左右驱动腱和第二左右驱动腱705依次穿过所述第一固定块401和第二固定块402。所述滑轨8一端固定于所述第一固定块401上,另一端固定于所述第三固定块403上,所述滑轨8中部通过所述第二固定块402支撑。
如图3~5所示,第一转向轮603水平安装于第二固定块402上,且所述第二固定块402上还设有一个夹紧轮607用于辅助夹紧所述第二俯仰驱动腱605,如图5所示,所述第二俯仰驱动腱605由所述第一转向轮603和夹紧轮607之间穿过,第二转向轮703竖直安装于第三固定块403上。
如图2和图7所示,所述操作机构5包括握柄501、连杆502、滑杆504、滑块503和执行驱动腱505,其中所述握柄501设于壳体4外侧,所述滑杆504和滑块503均设于壳体4内,所述握柄501一端通过销钉与所述壳体4下侧铰接,所述连杆502一端通过销钉与所述握柄501中部铰接,另一端伸入至壳体4内通过销钉与所述滑杆504铰接,所述滑块503设于所述滑杆504上,在所述壳体4内设有滑槽,所述滑块503置于所述滑槽中,且所述滑槽内设有复位弹簧与所述滑块503相抵,如图8所示,所述执行驱动腱505近端与所述滑块503相连,所述执行驱动腱505远端穿过所述杆体3和柔性段2后与所述远端执行机构1上的驱动杆101固连,所述握柄501、连杆502和滑杆504形成一个连杆机构,操作者驱动握柄501时,所述握柄501通过所述连杆502和滑杆504驱动滑块503沿着壳体4内的滑槽移动,进而驱动所述执行驱动腱505移动实现远端执行机构1动作,当操作者松开所述握柄501时,所述滑块503在所述复位弹簧作用恢复原位,进而使所述执行驱动腱505和握柄501恢复原位。
如图8所示,本实施例采用两股执行驱动腱505共同驱动远端执行机构1的方式,其中如图7所示,所述握柄501中部两侧分别与一个连杆502铰接,如图3~6所示,在所述壳体4内,在所述第三固定块403两侧各设有一个滑槽,每个连杆502上的滑块503分别置于对应的滑槽中,每股执行驱动腱505近端与对应的滑块503连接,两股执行驱动腱505远端一起穿过所述杆体3和柔性段2后与远端执行机构1的驱动杆101固连。
如图9~10所示,所述柔性段2上设有执行腱通道201和驱动腱通道202,其中执行腱通道201设于柔性段2中部,多个驱动腱通道202环绕所述执行腱通道201设置,所述执行驱动腱505穿过所述执行腱通道201后与远端执行机构1的驱动杆101相连,所述第一俯仰驱动腱606远端、第二俯仰驱动腱605远端、第一左右驱动腱远端和第二左右驱动腱705远端分别穿过对应的驱动腱通道202后固装于所述柔性段2远端。本实施例中,所述柔性段2包括金属连接片204和多对呈直线排列的半月盘203,每对半月盘203之间均通过金属连接片204相连,在各对半月盘203上设有驱动腱通孔,且各对半月盘203上对应的驱动腱通孔形成所述驱动腱通道202,每对半月盘203中部形成通孔,且各对半月盘203中部通孔形成所述执行腱通道201。所述金属连接片204为超弹性材料制成,本实施例中,所述金属连接片204为镍钛合金片。
本实用新型的工作原理为:
本实用新型使用时,操作者旋拧俯仰驱动机构6中的第一滚轮601,第一滚轮601驱动第一滚轮套筒602转动,由于第一驱动滑块604通过截面呈方形的滑轨8限定转动,因此所述第一驱动滑块604只能沿着滑轨8前后移动,所述第一俯仰驱动腱606近端和第二俯仰驱动腱605近端通过所述第一转向轮603形成闭环,并且当第一驱动滑块604推动第一俯仰驱动腱606前移时,第二俯仰驱动腱605反向后移,从而使所述柔性段2向一侧摆动,实现柔性段2的俯仰摆动调整,同理当操作者旋拧所述第二滚轮701驱动第二滚轮套筒702转动时,第二驱动滑块704移动,而第一左右驱动腱近端和第二左右驱动腱705近端通过第二转向轮703形成闭环,第二驱动滑块704推动第一左右驱动腱近端前移时,第二左右驱动腱705反向后移,从而使所述柔性段2向一侧摆动,实现柔性段2的左右摆动调整。当柔性段2位置调整完毕后,操作者驱动握柄501,所述握柄501通过连杆502和滑杆504驱动滑块503沿着壳体4内的滑槽移动,进而驱动执行驱动腱505移动实现远端执行机构1动作,当操作者松开所述握柄501时,所述滑块503在复位弹簧作用恢复原位,进而使所述执行驱动腱505和握柄501恢复原位。