形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種手術(shù)器械的腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)因其微創(chuàng)損傷小，出血少，術(shù)后恢復(fù)快而得到臨床醫(yī)師和患者的共同重視，成為目前世界上開展并增長最快的微創(chuàng)術(shù)式。在單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)過程中，往往需要對體內(nèi)進(jìn)行組織分離，會導(dǎo)致出現(xiàn)人體腹腔內(nèi)出血?，F(xiàn)有技術(shù)中，是先用剪刀對組織進(jìn)行分離，然后用電凝鉗進(jìn)行止血，手術(shù)麻煩且時(shí)間長，凝血效果不理想。
[0003]從目前的研宄來看，現(xiàn)有的手術(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)末端的尺寸偏大、工作空間和靈活性不夠，增加了手術(shù)創(chuàng)傷和難度。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式不能夠滿足微創(chuàng)手術(shù)器械更簡單、更微型的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種響應(yīng)快且準(zhǔn)確，手術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定并且靈活工作空間大的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括依次連接的緊固套、操作桿、腕式機(jī)構(gòu)和分尚鉗；
[0007]所述腕式機(jī)構(gòu)通過關(guān)節(jié)球鉸接的固定墊片和末端墊片，所述分離鉗與所述末端墊片耦合，所述固定墊片通過集線器與所述操作桿耦合；
[0008]所述末端墊片連接有多根第二形狀記憶合金絲，所述分離鉗連接有一根或兩根第一形狀記憶合金，所述形狀記憶合金的后端固定在所述緊固套上并與控制電線連接。
[0009]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)快且準(zhǔn)確，手術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定并且靈活工作空間大，保證手術(shù)的順利進(jìn)行。分離鉗的加持力可以通過形狀記憶合金絲反饋量化控制，手術(shù)過程中分離效果好，不會損傷器官。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中腕式機(jī)構(gòu)與分離鉗連接示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中分離鉗結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中腕式機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中操作桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中緊固套結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0018]包括依次連接的緊固套、操作桿、腕式機(jī)構(gòu)和分離鉗；
[0019]所述腕式機(jī)構(gòu)通過關(guān)節(jié)球鉸接的固定墊片和末端墊片，所述分離鉗與所述末端墊片耦合，所述固定墊片通過集線器與所述操作桿耦合；
[0020]所述末端墊片連接有多根第二形狀記憶合金絲，所述分離鉗連接有一根或兩根第一形狀記憶合金，所述形狀記憶合金的后端固定在所述緊固套上并與控制電線連接。
[0021]所述分離鉗為可更換的模塊部件，包括本體和鉗子，所述第一形狀記憶合金通過連桿與所述鉗子連接，所述連桿與所述本體之間設(shè)有彈簧。
[0022]所述操作桿包括相互套疊的金屬管和PEEK內(nèi)管，所述PEEK內(nèi)管采用高強(qiáng)度的輕質(zhì)醫(yī)用工程塑料PEEK制作，所述形狀記憶合金絲布置于所述PEEK內(nèi)管內(nèi)。
[0023]所述緊固套包括緊固內(nèi)套、緊固外套和螺栓座，所述螺栓座連接有預(yù)緊螺栓，所述預(yù)緊螺栓旋入所述操作桿后端的緊固螺紋中，所述形狀記憶合金絲的尾部通過微型不銹鋼管套壓緊，所述微型不銹鋼管套被緊固外套壓緊在緊固內(nèi)套上。
[0024]所述形狀記憶合金絲為TiNi絲。
[0025]所述固定墊片和末端墊片相對的面為錐面。
[0026]多根形狀記憶合金穿過所述集線器后沿所述關(guān)節(jié)球圓周均勻分布。
[0027]所述腕式機(jī)構(gòu)的彎曲角度為-60° —+60°。
[0028]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一種單孔腹腔微創(chuàng)外科手術(shù)器械的腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)有手術(shù)器械的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸和重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作空間和靈活性不夠等問題。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:
[0030]在單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)過程中，方便手術(shù)器械的交叉使用，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的不足。腕式機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)，采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)快且準(zhǔn)確，手術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定并且靈活工作空間大，保證手術(shù)的順利進(jìn)行。分離鉗的加持力可以通過形狀記憶合金絲反饋量化控制，手術(shù)過程中分離效果好，不會損傷器官。分離鉗拆卸安裝方便有利于清洗和消毒處理，且互換性非常好。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理緊密，可實(shí)現(xiàn)微型化和輕質(zhì)化，機(jī)構(gòu)主體采用醫(yī)用工程塑料制作，可以沖洗消毒或高溫消毒。
[0031]具體實(shí)施例:
[0032]如圖1至圖6所示，包括緊固套1、操作桿2、腕式機(jī)構(gòu)3、分離鉗4、集線器5、固定墊片6、關(guān)節(jié)球7、末端墊片8、第一形狀記憶合金絲9、連桿10、彈簧11、鉗子12、第二形狀記憶合金絲13、金屬管14、PEEK內(nèi)管15、緊固內(nèi)套16、螺栓座17、緊固螺紋18、緊固外套19、微型不銹鋼管套20、預(yù)緊螺栓21、控制電線22。
[0033]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分離鉗4與腕式機(jī)構(gòu)3的末端墊片8親合，腕式機(jī)構(gòu)3的固定墊片6通過集線器5與操作桿2親合。電線22與控制系統(tǒng)連接，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。
[0034]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分離鉗5由連桿10與彈簧11實(shí)現(xiàn)張合，連桿10采用TiNi形狀記憶合金絲驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分離鉗4的夾持運(yùn)動(dòng)。通過釋放彈簧11的彈性勢能控制分離鉗4的張開運(yùn)動(dòng)。從而達(dá)到分離鉗4的張合自由度。
[0035]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，腕式機(jī)構(gòu)3由采用斜面設(shè)計(jì)的固定墊片6和末端墊片8、關(guān)節(jié)球7、形狀記憶合金絲9、13組成。關(guān)節(jié)墊片的小孔除了穿過分離鉗4的驅(qū)動(dòng)TiNi絲9外，還可以穿腕式機(jī)構(gòu)3的驅(qū)動(dòng)TiNi絲13。通過連接四對記憶合金絲與電線22連接，達(dá)到聯(lián)通控制器的效果。在具有記憶性的第一形狀記憶合金絲9驅(qū)動(dòng)下，腕式機(jī)構(gòu)3可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于操作桿2為多層嵌套設(shè)計(jì)。金屬管14保證操作桿2強(qiáng)度與剛度，易于散熱。PEEK內(nèi)管15采用高強(qiáng)度的輕質(zhì)醫(yī)用工程塑料PEEK制作，保證了強(qiáng)度、各個(gè)記憶合金絲之間絕緣性并且具有很好的耐腐蝕性。
[0037]本發(fā)明的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，TiNi形狀記憶合金絲作為微型驅(qū)動(dòng)器，可以提供較大的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)簡化了結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的微型化和輕質(zhì)化。而且TiNi形狀記憶合金絲還具有傳感器的反饋?zhàn)饔?，可以有效的控制分離鉗4的加持力大小和張開幅度以及腕式機(jī)構(gòu)3的彎曲幅度，并通過控制系進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制。
[0038]在單孔腹腔微創(chuàng)手術(shù)過程中，微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人夾持操作桿2的末端將該執(zhí)行機(jī)構(gòu)送往病灶區(qū)完成位置定位，控制系統(tǒng)通過對腕式機(jī)構(gòu)3的三對驅(qū)動(dòng)TiNi合金絲13協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)手術(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在手術(shù)區(qū)域小范圍的位置和姿態(tài)定位，通過對分離鉗4的夾持驅(qū)動(dòng)TiNi合金絲9實(shí)現(xiàn)分離鉗4的張合的自由度，從而完成人體腹腔內(nèi)組織器官的手術(shù)分離。
[0039]以上對本發(fā)明實(shí)施例及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有局限性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的某些實(shí)施方式，實(shí)際的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的技術(shù)人員或研宄工作者受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的宗旨的情況下，采用其他類似結(jié)構(gòu)或類似驅(qū)動(dòng)方式，或者只是改變桿件尺寸、增加或減少形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)數(shù)量和分布，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括依次連接的緊固套(1)、操作桿(2)、腕式機(jī)構(gòu)(3)和分離鉗⑷； 所述腕式機(jī)構(gòu)(3)通過關(guān)節(jié)球(7)鉸接的固定墊片(6)和末端墊片(8)，所述分離鉗(4)與所述末端墊片(8)耦合，所述固定墊片(6)通過集線器(5)與所述操作桿(2)耦合； 所述末端墊片(8)連接有多根第二形狀記憶合金絲(13)，所述分離鉗(4)連接有一根或兩根第一形狀記憶合金(9)，所述形狀記憶合金(9、13)的后端固定在所述緊固套(I)上并與控制電線(22)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述分離鉗(4)為可更換的模塊部件，包括本體和鉗子(12)，所述第一形狀記憶合金(9)通過連桿(10)與所述鉗子(12)連接，所述連桿(10)與所述本體之間設(shè)有彈簧(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述操作桿(2)包括相互套疊的金屬管(14)和PEEK內(nèi)管(15)，所述PEEK內(nèi)管(15)采用高強(qiáng)度的輕質(zhì)醫(yī)用工程塑料PEEK制作，所述形狀記憶合金絲布置于所述PEEK內(nèi)管(15)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述緊固套⑴包括緊固內(nèi)套(16)、緊固外套(19)和螺栓座(17)，所述螺栓座(17)連接有預(yù)緊螺栓(21)，所述預(yù)緊螺栓(21)旋入所述操作桿(2)后端的緊固螺紋(18)中，所述形狀記憶合金絲(9、13)的尾部通過微型不銹鋼管套(20)壓緊，所述微型不銹鋼管套(20)被緊固外套(19)壓緊在緊固內(nèi)套(16)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述形狀記憶合金絲(9、13)為TiNi絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述固定墊片(6)和末端墊片(8)相對的面為錐面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，多根形狀記憶合金穿過所述集線器(5)后沿所述關(guān)節(jié)球(7)圓周均勻分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述腕式機(jī)構(gòu)(3)的彎曲角度為-60° —+60°。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的微創(chuàng)手術(shù)腕式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，腕式機(jī)構(gòu)通過關(guān)節(jié)球鉸接的固定墊片和末端墊片，分離鉗與所述末端墊片耦合，固定墊片通過集線器與操作桿耦合；末端墊片連接有多根形狀記憶合金絲，分離鉗連接有一根或兩根形狀記憶合金，形狀記憶合金的后端固定在緊固套上并與控制電線連接。采用形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)快且準(zhǔn)確，手術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定并且靈活工作空間大，保證手術(shù)的順利進(jìn)行。分離鉗的加持力可以通過形狀記憶合金絲反饋量化控制，手術(shù)過程中分離效果好，不會損傷器官。
【IPC分類】A61B17-94
【公開號】CN104688329
【申請?zhí)枴緾N201510125879
【發(fā)明人】張忠濤, 劉達(dá), 郭偉, 劉洋, 周鵬, 趙英含
【申請人】首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月20日