本發(fā)明涉及手術(shù)器械，特別是涉及一種層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械。

背景技術(shù)：

1、微創(chuàng)手術(shù)因其創(chuàng)傷小、恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，在臨床醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用。隨著醫(yī)療技術(shù)水平發(fā)展和機(jī)器人技術(shù)在該領(lǐng)域逐漸成熟，消化內(nèi)鏡手術(shù)被廣泛地應(yīng)用于消化道早期癌癥的診療之中，上述手術(shù)中使用到的連續(xù)體手術(shù)器械主要采用絲驅(qū)動(dòng)方式，具備尺寸緊湊、高精度與高效長(zhǎng)距離傳動(dòng)的特點(diǎn)，其遠(yuǎn)端通常由兩部分組成：末端執(zhí)行器和柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)。末端執(zhí)行器械進(jìn)行注射、夾持、切割、傷口縫合等操作，通過(guò)注射針、手術(shù)剪、手術(shù)鉗或者集成的電切、電凝等設(shè)備完成，如cn115300006a所公開(kāi)的具備結(jié)構(gòu)解耦功能的柔性連續(xù)體手術(shù)器械，包括驅(qū)動(dòng)模塊、管狀結(jié)構(gòu)的柔性驅(qū)動(dòng)絲傳遞模塊、柔性連續(xù)體模塊以及與所述柔性連續(xù)體模塊連接的末端執(zhí)行器模塊，所述末端執(zhí)行器模塊包括夾鉗。

2、然而，現(xiàn)有柔性連續(xù)體手術(shù)器械，由于其本質(zhì)柔性與可變形性，在手術(shù)操作過(guò)程中存在運(yùn)動(dòng)精度低、尺寸大和穩(wěn)定性差等諸多問(wèn)題，此外，基于腹腔鏡手術(shù)的需求，器械的柔性和強(qiáng)度需要平衡。通過(guò)多個(gè)剛性轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)堆疊交錯(cuò)而成的離散型柔性連續(xù)體或一體化加工的缺口型柔性連續(xù)體，都具備帶有可用工作通道與靈活的特性但又各具優(yōu)劣。離散型柔性連續(xù)體操作靈活性高，每個(gè)節(jié)段可獨(dú)立控制，單向控制精度較高，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)連續(xù)性差、運(yùn)動(dòng)回差大；一體化加工的缺口型柔性連續(xù)體有較好的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性與運(yùn)動(dòng)復(fù)位性，但操作穩(wěn)定較差，控制精度較低，同時(shí)因其彎曲應(yīng)變部的應(yīng)力分散與長(zhǎng)期材料性能損耗導(dǎo)致其連續(xù)體末端運(yùn)動(dòng)位置精度難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有柔性連續(xù)體手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)精度低、運(yùn)動(dòng)回差大、尺寸大、靈活性差等問(wèn)題的一個(gè)或幾個(gè)，提供一種層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械。該柔性連續(xù)體外層基于離散交錯(cuò)堆疊的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供靈活的柔性包裹，內(nèi)層基于一體化切割加工的缺口型管狀連續(xù)柔性骨架進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供一定的軸心剛度與穩(wěn)定的內(nèi)部支撐，通過(guò)多股鋼絲傳遞動(dòng)力。

2、一種層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，包括柔性連續(xù)體模塊以及與所述柔性連續(xù)體模塊連接的末端執(zhí)行器模塊；所述柔性連續(xù)體模塊的彎曲部外層為堆疊交錯(cuò)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，內(nèi)層為一體化切割加工的缺口型柔性骨架，外層的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)堆疊形成的空隙與缺口型柔性骨架體的缺口一一對(duì)應(yīng)；外層的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與缺口型柔性骨架的彎曲梁的應(yīng)變中心軸一一對(duì)應(yīng)；所述柔性連續(xù)體模塊的彎曲部驅(qū)動(dòng)絲沿轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)側(cè)壁周向均勻布置。

3、其中，所述缺口型柔性骨架兩端分別與柔性連續(xù)體模塊的彎曲部?jī)啥岁P(guān)節(jié)的內(nèi)部凹槽連接固定。

4、其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)包括外層末端關(guān)節(jié)、多個(gè)外層彎曲部關(guān)節(jié)與外層基底關(guān)節(jié)依次正交堆疊排列。

5、其中，所述內(nèi)層缺口連續(xù)型柔性骨架的兩端分別與外層末端關(guān)節(jié)和外層基底關(guān)節(jié)的中央凹槽連接。

6、其中，所述彎曲部驅(qū)動(dòng)絲固定在外層末端關(guān)節(jié)的u型槽口中。

7、其中，所述末端執(zhí)行器模塊包括夾鉗、電刀或注射針的至少一個(gè)。

8、其中，所述夾鉗包括上夾鉗、下夾鉗，所述上夾鉗、下夾鉗通過(guò)夾鉗轉(zhuǎn)動(dòng)銷與鉗筒連接而布置于所述鉗筒的前端，所述上夾鉗、下夾鉗通過(guò)夾鉗連桿與連接柱連接，所述連接柱連接固絲滑塊，所述固絲滑塊與夾鉗驅(qū)動(dòng)絲連接，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲上裝有壓簧，所述夾鉗連桿、連接柱、固絲滑塊及壓簧裝于所述鉗筒內(nèi)，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲由所述鉗筒的后端伸出，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲布置在柔性連續(xù)體模塊的中央通道中；初始狀態(tài)下夾鉗保持張開(kāi)，拉動(dòng)夾鉗驅(qū)動(dòng)絲壓縮所述壓簧能使夾鉗閉合。

9、其中，所述鉗筒的后端具有限位管，對(duì)壓簧進(jìn)行阻擋，防止由后端滑出，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲由所述限位管內(nèi)部穿過(guò)，所述限位管與鉗筒后端固定。

10、其中，所述上夾鉗與下夾鉗相對(duì)布置在鉗筒的前端，且由鉗筒前端的相對(duì)布置的兩個(gè)連接板限位，位于兩個(gè)連接板之間，所述連接板與鉗筒的筒體部形成u型結(jié)構(gòu)。

11、其中，所述電刀包括絕緣端，電極與電刀線；所述絕緣端與外層末端關(guān)節(jié)的中央凹槽相連；所述絕緣端的中央通道與電極相連；所述電刀線穿過(guò)所述柔性連續(xù)體模塊的中央通道，進(jìn)入所述絕緣端的中央通道后與電極的中央凹槽相連。

12、其中，所述注射針包括注射針末端、固定臺(tái)、帶針頭的針管；其中，所述注射針末端的矩形凸臺(tái)與固定臺(tái)的中央矩形凹槽相連；所述固定臺(tái)與外層末端關(guān)節(jié)的中央柱形凹槽相連；所述針管穿過(guò)所述柔性連續(xù)體模塊的中央通道，進(jìn)入外層末端關(guān)節(jié)以及注射針裝卸臺(tái)后，與所述注射針末端相連。

13、本發(fā)明的層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械的彎曲部外層由離散的剛性關(guān)節(jié)基于交錯(cuò)弧形鉸鏈堆疊扣合組成，內(nèi)層由激光切割加工的一體化缺口連續(xù)型骨架組成，利用內(nèi)外層不同形式的連續(xù)體結(jié)構(gòu)不同的力學(xué)特性，通過(guò)層間的相互作用實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確的力傳遞，具有良好的靈活性、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性與軸向剛性，加工裝配容易；層疊結(jié)構(gòu)通過(guò)分散應(yīng)力和負(fù)載，可以更好地提高連續(xù)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐用性，延長(zhǎng)器械的整體使用壽命，減少維護(hù)和更換成本，提高使用的可靠性。內(nèi)外層不同的材料組合可以優(yōu)化連續(xù)體整體的力學(xué)性能，提供更好的力學(xué)表現(xiàn)，提高柔性手術(shù)器械的操作性能。

14、本發(fā)明層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械的彎曲部層疊混合型柔性方式簡(jiǎn)單有效，解決了柔性連續(xù)體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性差、運(yùn)動(dòng)回差大、末端運(yùn)動(dòng)位置精度差、運(yùn)動(dòng)復(fù)位精度差等問(wèn)題，提高了運(yùn)動(dòng)精度、穩(wěn)定性與耐用性。

15、本發(fā)明的柔性手術(shù)器械結(jié)合了基于離散堆疊關(guān)節(jié)連續(xù)體的多自由度、靈活性以及一體化切割加工的缺口型管狀連續(xù)體的軸向剛度、穩(wěn)定性、高復(fù)位精度的優(yōu)勢(shì)，在保證擁有更靈活的操作自由度前提下，提高了運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性與軸向剛度，得以實(shí)現(xiàn)更加精確的絲驅(qū)動(dòng)控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了良好的柔性與強(qiáng)度平衡，能滿足面向消化道早癌診療的柔性連續(xù)體手術(shù)器械小型化、靈巧性、高精度以及穩(wěn)定性的需求。

技術(shù)特征：

1.層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，包括柔性連續(xù)體模塊以及與所述柔性連續(xù)體模塊連接的末端執(zhí)行器模塊；所述柔性連續(xù)體模塊的彎曲部外層為堆疊交錯(cuò)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，內(nèi)層為一體化切割加工的缺口型柔性骨架，外層的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)堆疊形成的空隙與缺口型柔性骨架體的缺口一一對(duì)應(yīng)；外層的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與缺口型柔性骨架的彎曲梁的應(yīng)變中心軸一一對(duì)應(yīng)；所述柔性連續(xù)體模塊的彎曲部驅(qū)動(dòng)絲沿轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)側(cè)壁周向均勻布置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述缺口型柔性骨架兩端分別與柔性連續(xù)體模塊的彎曲部?jī)啥岁P(guān)節(jié)的內(nèi)部凹槽連接固定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)包括外層末端關(guān)節(jié)、多個(gè)外層彎曲部關(guān)節(jié)與外層基底關(guān)節(jié)依次正交堆疊排列。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述內(nèi)層缺口連續(xù)型柔性骨架的兩端分別與外層末端關(guān)節(jié)和外層基底關(guān)節(jié)的中央凹槽連接；所述彎曲部驅(qū)動(dòng)絲固定在外層末端關(guān)節(jié)的u型槽口中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述末端執(zhí)行器模塊包括夾鉗、電刀或注射針的至少一個(gè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述夾鉗包括上夾鉗、下夾鉗，所述上夾鉗、下夾鉗通過(guò)夾鉗轉(zhuǎn)動(dòng)銷與鉗筒連接而布置于所述鉗筒的前端，所述上夾鉗、下夾鉗通過(guò)夾鉗連桿與連接柱連接，所述連接柱連接固絲滑塊，所述固絲滑塊與夾鉗驅(qū)動(dòng)絲連接，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲上裝有壓簧，所述夾鉗連桿、連接柱、固絲滑塊及壓簧裝于所述鉗筒內(nèi)，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲由所述鉗筒的后端伸出，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲布置在柔性連續(xù)體模塊的中央通道中；初始狀態(tài)下夾鉗保持張開(kāi)，拉動(dòng)夾鉗驅(qū)動(dòng)絲壓縮所述壓簧能使夾鉗閉合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述鉗筒的后端具有限位管，對(duì)壓簧進(jìn)行阻擋，防止由后端滑出，所述夾鉗驅(qū)動(dòng)絲由所述限位管內(nèi)部穿過(guò)，所述限位管與鉗筒后端固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述上夾鉗與下夾鉗相對(duì)布置在鉗筒的前端，且由鉗筒前端的相對(duì)布置的兩個(gè)連接板限位，位于兩個(gè)連接板之間，所述連接板與鉗筒的筒體部形成u型結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述電刀包括絕緣端，電極與電刀線；所述絕緣端與外層末端關(guān)節(jié)的中央凹槽相連；所述絕緣端的中央通道與電極相連；所述電刀線穿過(guò)所述柔性連續(xù)體模塊的中央通道，進(jìn)入所述絕緣端的中央通道后與電極的中央凹槽相連。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，其特征在于，所述注射針包括注射針末端、固定臺(tái)、帶針頭的針管；其中，所述注射針末端的矩形凸臺(tái)與固定臺(tái)的中央矩形凹槽相連；所述固定臺(tái)與外層末端關(guān)節(jié)的中央柱形凹槽相連；所述針管穿過(guò)所述柔性連續(xù)體模塊的中央通道，進(jìn)入外層末端關(guān)節(jié)以及注射針裝卸臺(tái)后，與所述注射針末端相連。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種層疊混合型柔性連續(xù)體手術(shù)器械，包括柔性連續(xù)體模塊以及與所述柔性連續(xù)體模塊連接的末端執(zhí)行器模塊；所述柔性連續(xù)體模塊的彎曲部外層為堆疊交錯(cuò)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，內(nèi)層為一體化切割加工的缺口型柔性骨架，外層的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)堆疊形成的空隙與缺口型柔性骨架體的缺口一一對(duì)應(yīng)；外層的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與缺口型柔性骨架的彎曲梁的應(yīng)變中心軸一一對(duì)應(yīng)；所述柔性連續(xù)體模塊的彎曲部驅(qū)動(dòng)絲沿轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)側(cè)壁周向均勻布置。本發(fā)明在保證擁有更靈活的操作自由度前提下，提高了運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性與軸向剛度，得以實(shí)現(xiàn)更加精確的絲驅(qū)動(dòng)控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了良好的柔性與強(qiáng)度平衡。

技術(shù)研發(fā)人員：左思洋,張承宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10