CN106073833B - 一种微创手术器械用柔性关节驱动装置及其方法 - Google Patents
一种微创手术器械用柔性关节驱动装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106073833B CN106073833B CN201610312955.XA CN201610312955A CN106073833B CN 106073833 B CN106073833 B CN 106073833B CN 201610312955 A CN201610312955 A CN 201610312955A CN 106073833 B CN106073833 B CN 106073833B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- driving
- tensioning
- hose
- wrist
- flexible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
- A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
- A61B2017/003—Steerable
- A61B2017/00305—Constructional details of the flexible means
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微创手术器械用柔性关节驱动装置及其方法，该方法步骤为：在转动力的作用下，驱动软管向下、向上、向左或者向右弯曲一个输入角度，张紧装置随驱动软管的弯曲同时运动，张紧块拉动驱动钢丝运动，驱动软管中心轴线长度不变，驱动钢丝拉动末端柔性腕部的关节片绕关节球分别向上、向下、向右或者向左转动，柔性腕部向上、向下、向右或者向左弯曲一个输出角度，所述的输入角度与输出角度的比值为柔性腕部半径与驱动软管半径的比值。本发明能够输出空间多自由度手术动作，动作灵活精准，易操作，且操作力大，更适于进行动作复杂的微创手术。
Description
技术领域
本发明涉及一种微创外科手术医疗设备，特别是一种微创手术器械用柔性关节的驱动装置。
背景技术
在微创外科手术过程中，医生借助细长的微创手术器械实施手术操作任务。手术器械的一端由医生手持操作，另一端通过人体表面的微小切口探入到体内进行手术操作，因此，手术器械是唯一与人体病变组织相接触的部分，也是直接执行手术动作的唯一工具。在手术实施中，由于手术器械末端的运动与器械手持部分的运动具有特殊的映射关系，为满足不同手术操作任务(夹持、缝合、打结等)的动作需求，医生需手持手术器械大范围运动，降低了器械末端执行手术动作的灵活性，同时，长时间大范围的操作使医生容易疲劳，无形中增加了手术的难度。目前已有产品主要存在的问题是器械末端自由度数少，工作空间小，导致操作不灵活，难以完成手术中复杂的操作动作，且操作力不够，难以实现创口闭合。
发明内容
本发明目的在于克服已有技术的不足，提供一种使用方便可靠，操作灵活的微创手术器械用柔性关节及其驱动装置。
本发明通过以下技术手段实现上述目的：
本发明的微创手术器械用柔性关节的驱动装置，它包括腕部驱动装置，所述的腕部驱动装置包括驱动软管，在所述的驱动软管前端固定安装有锥形芯，在所述的锥形芯上固定安装有连接外壳，在所述的驱动软管的后端固定安装有用于安装及张紧驱动钢丝的张紧装置，所述张紧装置包括固定在驱动软管上的张紧挡片，在所述的张紧挡片的后端固定有张紧架，在所述的张紧架的圆周侧壁上均匀开有多个滑动槽,在每一个滑动槽内分别通过张紧螺钉连接设置有一个张紧块,所述的张紧块通过张紧螺钉的带动能够在滑动槽内沿驱动软管轴线方向前后移动并停留在滑动槽内的设定位置；连接导管后端与连接外壳固定连接，连接导管前端与柔性腕部最后端的关节片固定连接，所述柔性腕部包括多个间隔设置的关节片，在相邻两个关节片间卡有一个关节球，所述的关节球卡在关节片中间的孔内，关节片可绕关节球转动；四根驱动钢丝围绕器械回转轴线均布设置，所述四根驱动钢丝一端与柔性腕部最前端的关节片固定连接，驱动钢丝另一端依次穿过全部关节片、连接导管、锥形芯、驱动软管、张紧挡片以及张紧块并与张紧块固定相连。
微创手术器械用柔性关节的驱动方法，它包括以下步骤：在转动力的作用下，驱动软管向下、向上、向左或者向右弯曲一个输入角度，张紧装置随驱动软管的弯曲同时运动，张紧块拉动驱动钢丝运动，驱动软管中心轴线长度不变，驱动钢丝拉动末端柔性腕部的关节片绕关节球分别向上、向下、向右或者向左转动，柔性腕部向上、向下、向右或者向左弯曲一个输出角度，所述的输入角度与输出角度的比值为柔性腕部半径与驱动软管半径的比值。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明微创手术器械用柔性关节驱动装置，通过操作驱动软管来驱动末端柔性关节，是采用一种柔性装置控制另一种柔性装置的驱动方式，其方式简单可靠，同传统微创手术器械相比，本发明能够输出空间多自由度手术动作，动作灵活精准，易操作，且操作力大，更适于进行动作复杂的微创手术；
2.本发明微创手术器械用柔性关节驱动装置，采用丝传动，每根传动丝具有独立的张紧装置，传动丝安装方便且容易张紧，使用时可根据需要随时调节传动丝张紧力。
附图说明
图1为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置第一整体结构示意图；
图2为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置第二整体结构示意图；
图3为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置柔性腕部结构示意图；
图4为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置驱动钢丝安装第一示意图；
图5为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置驱动钢丝安装第二示意图；
图6-1为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置的柔性关节弯曲原理示意图；
图6-2为本发明微创手术器械用柔性关节驱动装置的驱动软管弯曲原理图；
图7为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置与操作手柄连接示意图；
图8为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置末端俯仰运动示意图；
图9为本发明的微创手术器械用柔性关节驱动装置末端摆动运动示意图；
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1、2、3所示的本发明的微创手术器械用柔性关节的驱动装置，它包括腕部驱动装置200，所述的腕部驱动装置200包括驱动软管201，在所述的驱动软管201前端固定安装有锥形芯202，在所述的锥形芯202上固定安装有连接外壳203，连接外壳203用来固定连接导管300，在所述的驱动软管201的后端固定安装有用于安装及张紧驱动钢丝207的张紧装置，所述张紧装置包括固定在驱动软管201上的张紧挡片204，在所述的张紧挡片204的后端固定有张紧架205，在所述的张紧架205的圆周侧壁上均匀开有多个滑动槽,在每一个滑动槽内分别通过张紧螺钉208连接设置有一个张紧块206,所述的张紧块206通过张紧螺钉208的带动能够在滑动槽内沿驱动软管轴线方向前后移动并停留在滑动槽内的设定位置,旋转张紧螺钉208，张紧块206可在张紧架205槽内滑动，张紧驱动钢丝207。
连接导管300后端与连接外壳203固定连接，连接导管300前端与柔性腕部400最后端的关节片固定连接，所述柔性腕部400包括多个间隔设置的关节片402，在相邻两个关节片402间卡有一个关节球401，所述的关节球401卡在关节片401中间的孔内，关节片401可绕关节球402转动。
对照图4、图5，四根驱动钢丝207围绕器械回转轴线均布设置，所述四根驱动钢丝207一端与柔性腕部400最前端的关节片402固定连接，驱动钢丝207另一端依次穿过全部关节片402、连接导管300、锥形芯202、驱动软管201、张紧挡片204以及张紧块206并与张紧块206固定相连。
采用本发明装置的操作方法，它包括以下步骤：在转动力的作用下，驱动软管201向下、向上、向左或者向右弯曲一个输入角度θ2，张紧装置随驱动软管201的弯曲同时运动，张紧块206拉动驱动钢丝207运动，驱动软管201中心轴线长度L不变，驱动钢丝207拉动末端柔性腕部400的关节片402绕关节球401分别向上、向下、向右或者向左转动，柔性腕部400向上、向下、向右或者向左弯曲一个输出角度θ1，所述的输入角度与输出角度的比值为柔性腕部400半径与驱动软管201半径的比值。
下面对照附图对其操作方式进行详细说明。
对照图6-1、6-2所示，设柔性腕部400半径为a、长度为l、弯曲角度为θ1、弯曲半径为r，设驱动软管201半径为b、长度为L、弯曲角度为θ2、弯曲半径为R，柔性腕部400和驱动软管201弯曲后直径、长度、弯曲角度、弯曲半径间的关系可表示为：
柔性腕部400的弯曲角度与驱动软管201的弯曲角度有一恒定映射关系：
通过上述分析可知，当柔性腕部400半径a和驱动软管201半径b确定时，腕部柔性400弯曲角度θ1与驱动软管201弯曲角度θ2的比值为固定值，且该值只与a和b有关，说明可以通过调整驱动软管201的弯曲角度θ2来控制柔性腕部400的弯曲角度θ1，且柔性腕部400的弯曲角度θ1可控。
本发明装置和方法可用于微创手术器械，如图7所示，腕部驱动装置200与操作手柄100相连，末端柔性腕部400与末端执行装置500相连，其整体可应用于腹腔、胸腔、泌尿、妇科等领域的微创手术中。在手术实施过程中，所述微创手术智能器械通过病人体表的上的戳卡孔，由医生手持器械进入体内实行手术操作。
步骤一，对照图7、图8，所述具有柔性腕部微创手术器械在是使用时，连接外壳203将被固定，手持操作手柄100，向下转动操作手柄100，在转动力的作用下，驱动软管201向下弯曲角度θ2，张紧装置随驱动软管201的弯曲同时运动，张紧块206拉动上侧驱动钢丝207运动，驱动软管201中心轴线长度L不变，驱动软管201内，上侧驱动钢丝长度L2增加，下侧驱动钢丝长度L1减少，L2>L>L1，上侧驱动钢丝207拉动末端柔性腕部400的关节片402绕关节球401向上转动，柔性腕部400向上弯曲角度θ1；同理，向上转动操作手柄100，在转动力的作用下，驱动软管201向上弯曲角度θ2，下侧驱动钢丝207拉动末端柔性腕部400的关节片402绕关节球401向下转动，柔性腕部400向下弯曲角度θ1。
步骤二，对照图7、图9，连接外壳203固定，手持手柄104，向左转动操作手柄100，在转动力的作用下，驱动软管201向左弯曲角度θ2，张紧装置随驱动软管201的弯曲同时运动，张紧块206拉动右侧驱动钢丝207运动，驱动软管201中心轴线长度L不变，驱动软管201内，右侧驱动钢丝长度L2增加，左侧驱动钢丝长度L1减少，L2>L>L1，右侧驱动钢丝207拉动末端柔性腕部400的关节片402绕关节球401向右转动，柔性腕部400向右弯曲角度θ1；同理，向右转动操作手柄100，在转动力的作用下，驱动软管201向右弯曲角度θ2，左侧驱动钢丝207拉动末端柔性腕部400的关节片402绕关节球401向左转动，柔性腕部400向左弯曲角度θ1。
Claims (2)
1.微创手术器械用柔性关节的驱动装置，其特征在于:它包括腕部驱动装置，所述的腕部驱动装置包括驱动软管，在所述的驱动软管前端固定安装有锥形芯，在所述的锥形芯上固定安装有连接外壳，在所述的驱动软管的后端固定安装有用于安装及张紧驱动钢丝的张紧装置，所述张紧装置包括固定在驱动软管上的张紧挡片，在所述的张紧挡片的后端固定有张紧架，在所述的张紧架的圆周侧壁上均匀开有多个滑动槽,在每一个滑动槽内分别通过张紧螺钉连接设置有一个张紧块,所述的张紧块通过张紧螺钉的带动能够在滑动槽内沿驱动软管轴线方向前后移动并停留在滑动槽内的设定位置；连接导管后端与连接外壳固定连接，连接导管前端与柔性腕部最后端的关节片固定连接，所述柔性腕部包括多个间隔设置的关节片，在相邻两个关节片间卡有一个关节球，所述的关节球卡在关节片中间的孔内，关节片可绕关节球转动；四根驱动钢丝围绕器械回转轴线均布设置，所述四根驱动钢丝一端与柔性腕部最前端的关节片固定连接，驱动钢丝另一端依次穿过全部关节片、连接导管、锥形芯、驱动软管、张紧挡片以及张紧块并与张紧块固定相连。
2.一种采用权利要求1装置的微创手术器械用柔性关节的驱动方法，其特征在于:它包括以下步骤：在转动力的作用下，驱动软管向下、向上、向左或者向右弯曲一个输入角度，张紧装置随驱动软管的弯曲同时运动，张紧块拉动驱动钢丝运动，驱动软管中心轴线长度不变，驱动钢丝拉动末端柔性腕部的关节片绕关节球分别向上、向下、向右或者向左转动，柔性腕部向上、向下、向右或者向左弯曲一个输出角度，所述的输入角度与输出角度的比值为柔性腕部半径与驱动软管半径的比值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610312955.XA CN106073833B (zh) | 2016-05-11 | 2016-05-11 | 一种微创手术器械用柔性关节驱动装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610312955.XA CN106073833B (zh) | 2016-05-11 | 2016-05-11 | 一种微创手术器械用柔性关节驱动装置及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106073833A CN106073833A (zh) | 2016-11-09 |
| CN106073833B true CN106073833B (zh) | 2018-05-25 |
Family
ID=57230019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610312955.XA Active CN106073833B (zh) | 2016-05-11 | 2016-05-11 | 一种微创手术器械用柔性关节驱动装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106073833B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107260310B (zh) * | 2017-07-31 | 2021-04-13 | 成都博恩思医学机器人有限公司 | 手术机器人的手术器械和手术机器人 |
| CN110269695B (zh) * | 2018-03-14 | 2021-07-09 | 深圳市精锋医疗科技有限公司 | 连接组件、操作臂及手术机器人 |
| CN109172130B (zh) * | 2018-08-30 | 2023-06-13 | 上海西地众创空间管理有限公司 | 用于近视手术的医疗机器人 |
| CN109199591A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-15 | 上海交通大学 | 耳鼻颅底微创手术机器人及其操作方法 |
| CN112603393B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-03-22 | 极限人工智能有限公司 | 一种手术辅助器械 |
| CN113197667B (zh) | 2021-04-22 | 2022-07-12 | 浙江大学 | 一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂 |
| CN114748167A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-07-15 | 天津大学 | 一种柔性内镜微创手术器械臂 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8992422B2 (en) * | 2006-03-23 | 2015-03-31 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Robotically-controlled endoscopic accessory channel |
| US8105350B2 (en) * | 2006-05-23 | 2012-01-31 | Cambridge Endoscopic Devices, Inc. | Surgical instrument |
| US7615067B2 (en) * | 2006-06-05 | 2009-11-10 | Cambridge Endoscopic Devices, Inc. | Surgical instrument |
| US8029531B2 (en) * | 2006-07-11 | 2011-10-04 | Cambridge Endoscopic Devices, Inc. | Surgical instrument |
| US7648519B2 (en) * | 2006-09-13 | 2010-01-19 | Cambridge Endoscopic Devices, Inc. | Surgical instrument |
| US20080262492A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Cambridge Endoscopic Devices, Inc. | Surgical Instrument |
| US9186221B2 (en) * | 2008-07-16 | 2015-11-17 | Intuitive Surgical Operations Inc. | Backend mechanism for four-cable wrist |
| US9254123B2 (en) * | 2009-04-29 | 2016-02-09 | Hansen Medical, Inc. | Flexible and steerable elongate instruments with shape control and support elements |
| CN102008341B (zh) * | 2010-12-31 | 2012-11-28 | 徐志明 | 一种万向医用钳 |
| CN103085083B (zh) * | 2013-01-07 | 2015-06-24 | 汪雯 | 可弯转可伸缩的柔性连续体机械结构 |
| JP6274630B2 (ja) * | 2013-06-19 | 2018-02-07 | タイタン メディカル インコーポレイテッドＴｉｔａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｃ． | 多関節器具位置決め装置およびそれを採用するシステム |
| CN104546133B (zh) * | 2014-12-29 | 2016-11-30 | 天津大学 | 一种用于微创手术机器人的可调视角内窥镜 |
-
2016
- 2016-05-11 CN CN201610312955.XA patent/CN106073833B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106073833A (zh) | 2016-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106073833B (zh) | 一种微创手术器械用柔性关节驱动装置及其方法 | |
| CN105943095B (zh) | 一种具有柔性腕部的微创手术器械 | |
| CN105796138B (zh) | 基于自然腔道的柔性微创手术器械 | |
| CN104352264B (zh) | 一种多自由度腹腔镜手术器械 | |
| KR102587514B1 (ko) | 더블 벤딩형 플렉시블 수술 도구 시스템 | |
| US8968267B2 (en) | Methods and systems for handling or delivering materials for natural orifice surgery | |
| WO2021184791A1 (zh) | 一种应用于微创手术的蛇形手术机器人 | |
| BR112019013585A2 (pt) | Aparelho cirúrgico endoluminal, método de cirurgia endoluminal e instrumento cirúrgico | |
| CN109414294A (zh) | 用于初始化外科工具的方法、系统和装置 | |
| CN106361386A (zh) | 一种模块化柔性手术工具系统 | |
| CN105228539A (zh) | 使用端口组件控制手术器械的方法以及装置 | |
| CN106456264A (zh) | 手术器械、器械驱动单元及其手术组件 | |
| CN108742848A (zh) | 一种微创手术机器人装置 | |
| CN107949338A (zh) | 具有机械优势的手术末端执行器 | |
| CN209136784U (zh) | 一种手戴式微创手术钳 | |
| US20190159852A1 (en) | Surgical tool, medical treatment instrument, and surgical system | |
| CN107847280A (zh) | 柔性机器人式外科手术器械 | |
| CN106028996A (zh) | 手术用机械手操作装置和手术用机械手系统 | |
| US10743948B2 (en) | Surgical tool wrists | |
| CN106308939A (zh) | 一种用于驱动柔性连续体结构的驱动单元 | |
| CN108577904B (zh) | 一种双钳道单孔可弯曲腹腔镜系统 | |
| CN106361383A (zh) | 一种具有锁紧功能的自然腔道微创手术控制器 | |
| CN104586498A (zh) | 一种手术操作系统 | |
| US20190216296A1 (en) | Medical instrument and surgical system | |
| CN106473808A (zh) | 一种单驱动自动化内窥镜手术操作系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 300350 Haijing garden, Haihe Education Park, Jinnan, Tianjin, 135, Tianjin University. Patentee after: Tianjin University Address before: 300072 Tianjin City, Nankai District Wei Jin Road No. 92 Patentee before: Tianjin University |