一种微创手术机器人用双极能量工具
阅读：992发布：2020-07-31
专利汇可以提供一种微创手术机器人用双极能量工具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 微创手术 机器人 用双极 能量 工具，它包括工具长杆，工具长杆的一端与执行末端的 基座 杆固定相连并且另一端通过 轴承 旋转的安装在连接盒中，在连接盒内安装有 夹钳 开合传动装置、回转传动装置、偏摆传动装置以及自转传动装置,在连接盒尾侧设置有能量 接口 ，能量接口包括正极插头和负极插头。本发明简化了切割、剥离、凝血动作的操作流程，提高了 机器人手 术 精度 。在进行微细组织的电凝、电切等操作中可有效实现对组织的夹持。有助于防止漏 电流 的产生并可避免两极之间 短路 ，提高了手术工具的操作安全性。，下面是一种微创手术机器人用双极能量工具专利的具体信息内容。
1.一种微创手术机器人用双极能量工具，其特征在于：它包括工具长杆，所述的工具长杆的一端与执行末端的基座杆固定相连并且另一端通过轴承旋转的安装在连接盒中，在所述的连接盒内安装有夹钳开合传动装置、回转传动装置、偏摆传动装置以及自转传动装置,在所述的连接盒尾侧设置有能量接口，所述的能量接口包括正极插头和负极插头；
所述的执行末端包括回转撑杆，所述的回转撑杆的后端通过轴承与偏转座转动相连，轴线与偏转座轴线垂直设置的导向轮I、导向轮II、导向轮III分别通过圆头销轴I、圆头销轴II、圆头销轴III转动连接在偏转座上，钢丝II的一端固定在回转撑杆的丝槽中，另一端反向旋绕并通过导向轮I、II导向后通过工具长杆的内腔旋绕在所述的连接盒的回转传动装置上，钢丝III正向旋绕并通过导向轮III导向后通过工具长杆的内腔固定在回转传动装置上；
夹钳组件的后部安装在所述的回转撑杆内，所述的夹钳组件包括依次转动连接在长销轴上的左钳座、左钳体后部、左封板、隔离套环、右封板、右钳体后部以及右钳座上，左、右钳体分别嵌装在左、右钳座上，所述的左、右封板分别贴合在左、右钳体的侧壁上，所述的长销轴的两端分别转动连接在回转撑杆上，正、负极导线的一端分别穿过左钳座或者右钳座直接与相应侧的钳体相连，所述的正、负极导线的另一端穿过工具长杆后与所述的能量接口的正、负极插头的尾端相连，所述的正、负极插头的前端用以连接能量发生器的输出端；所述的能量钳极的左、右钳座以及所述的左、右封板均采用绝缘陶瓷材料，所述的隔离套环采用绝缘材料，拉伸杆固定在T型拉座的轴孔中，所述的拉伸杆的两端插入到左、右钳座的导向长槽中，所述的拉伸杆的两端分别和长销轴之间套装有橡胶拉环,钢丝I的一端结头固定在T型拉座上,所述的钢丝I的另一端穿过工具长杆的内腔旋绕在所述的连接盒的夹钳开合传动装置上；
钢丝IV的中间丝结固定嵌入偏转丝轮的V型槽中，偏转丝轮通过定位销固定在所述的偏转座内侧，所述的偏转丝轮转动连接在圆头销轴III上并且所述的圆头销轴III穿过偏转座插在基座杆前端的轴孔中，以使偏转座和基座杆旋转的相连，钢丝IV两端穿过工具长杆的内腔，并经导向组件导向后分别沿正、反方向旋绕并张紧在偏摆传动装置上，所述的基座杆的后端通过钢丝与自转传动装置相连以在钢丝的带动下实现自转运动。
一种微创手术机器人用双极能量工具
技术领域
背景技术
[0002] 随着科学技术的不断发展，微创外科技术正在挑战传统外科技术，逐渐成为21世纪外科医疗领域的主旋律。微创外科手术是指医生在胸、腹腔镜等现代医疗设备的辅助下，通过微小创伤或微小入路，将医疗器械、物理能量、化学药剂送入人体内部从而完成对病变组织的切除、修复、重建等操作的一类手术类型。与开口手术相比，微创手术具有创伤小、出血少、恢复快等诸多优点，在临床手术中已得到了越来越广泛的应用。近年来，随着医学需求的提高，用于辅助实现微创手术的微创手术机器人应运而生，它是集图像系统、控制系统、机构系统等三大系统于一体的现代化医疗设备。
[0003] 在机器人辅助微创手术过程中，手术器械是不可或缺的重要组成部分，也是机器人唯一需要探入人体内部实施手术操作的执行机构，因此，提供一种性能高效的微创手术器械成为提升机器人整体性能的关键。在微创手术中，双极电能工具主要用来进行电凝和电切操作，其所通的高频电能被精确限定在作用目标区域内，与现有的传统器械相比，简化了切割、剥离、凝血动作的操作流程，提高了机器人手术精度，降低了手术风险，尤其在处理细微组织的术中出血方面具有极高的应用价值。因此，本发明对于填补该领域的空白，并在降低微创医生的劳动强度，保证微创手术质量方面具有重要的现实意义。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种精确可靠、结构合理、高效实用的微创手术机器人电凝、电切用双极能量工具。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种微创手术机器人用双极能量工具，它包括工具长杆，所述的工具长杆的一端与执行末端的基座杆固定相连并且另一端通过轴承旋转的安装在连接盒中，在所述的连接盒内安装有夹钳开合传动装置、回转传动装置、偏摆传动装置以及自转传动装置,在所述的连接盒尾侧设置有能量接口，所述的能量接口包括正极插头和负极插头；
[0007] 所述的执行末端包括回转撑杆，所述的回转撑杆的后端通过轴承与偏转座转动相连，轴线与偏转座轴线垂直设置的导向轮I、导向轮II、导向轮III分别通过圆头销轴I、圆头销轴II、圆头销轴III转动连接在偏转座上，钢丝II的一端固定在回转撑杆的丝槽中，另一端反向旋绕并通过导向轮I、II导向后通过工具长杆的内腔旋绕在所述的连接盒的回转传动装置上，钢丝III正向旋绕并通过导向轮III导向后通过工具长杆的内腔固定在回转传动装置上；
[0008] 夹钳组件的后部安装在所述的回转撑杆内，所述的夹钳组件包括依次转动连接在长销轴上的左钳座、左钳体后部、左封板、隔离套环、右封板、右钳体后部以及右钳座上，左、右钳体分别嵌装在左、右钳座上，所述的左、右封板分别贴合在左、右钳体的侧壁上，所述的长销轴的两端分别转动连接在回转撑杆上，正、负极导线的一端分别穿过左钳座或者右钳座直接与相应侧的钳体相连，所述的正、负极导线的另一端穿过工具长杆后与所述的能量接口的正、负极插头的尾端相连，所述的正、负极插头的前端用以连接能量发生器的输出端；所述的能量钳极的左、右钳座以及所述的左、右封板均采用绝缘陶瓷材料，所述的隔离套环采用绝缘材料，拉伸杆固定在T型拉座的轴孔中，所述的拉伸杆的两端插入到左、右钳座的导向长槽中，所述的拉伸杆的两端分别和长销轴之间套装有橡胶拉环,钢丝I的一端结头固定在T型拉座上,所述的钢丝I的另一端穿过工具长杆的内腔旋绕在所述的连接盒的夹钳开合传动装置上；
[0009] 钢丝IV的中间丝结固定嵌入偏转丝轮的V型槽中，偏转丝轮通过定位销固定在所述的偏转座内侧，所述的偏转丝轮转动连接在圆头销轴III上并且所述的圆头销轴III穿过偏转座插在基座杆前端的轴孔中，以使偏转座和基座杆旋转的相连，钢丝IV两端穿过工具长杆的内腔，并经导向组件导向后分别沿正、反方向旋绕并张紧在偏摆传动装置上，所述的基座杆的后端通过钢丝与自转传动装置相连以在钢丝的带动下实现自转运动。
[0010] 与现有技术相比，本发明提供的一种双极能量工具有以下有益效果：
[0011] 1.本发明的一种双极能量工具面向机器人微创手术使用，可以填补在微创手术机器人领域无该类产品的空白。
[0013] 3.本发明的一种双极能量工具的两极夹钳的钳体表面采用啮合齿式结构设计，在进行微细组织的电凝、电切等操作中可有效实现对组织的夹持。
[0016] 图1为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的整体结构示意图；
[0017] 图2为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的执行末端结构示意图；
[0018] 图3为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的夹钳组件传动结构示意图；
[0019] 图4为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的能量钳极结构示意图；
[0020] 图5-1为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的回转组件传动结构示意图；
[0021] 图5-2为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的回转组件回转传动示意图；
[0022] 图6为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的偏转组件传动结构示意图；
[0023] 图7为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的手术操作示意图；
[0024] 其中：
[0025] 1-1-执行末端 1-2-连接盒 1-3-工具长杆 1-4-能量接口
[0026] 1-5-正极插头 1-6-负极插头
[0027] 2-1-夹钳组件 2-2-长销轴 2-3-回转撑杆 2-4-微型轴承 2-5-偏转座[0028] 2-6-圆头销轴II 2-7-圆头销轴III 2-8-基座杆 2-9-正极导线
[0029] 2-10-负极导线 2-11–偏转丝轮
[0030] 3-1-T型拉座 3-2-拉伸杆 3-3-橡胶拉环 3-4-钢丝I
[0031] 3-5-左(正极)夹钳 3-6-右(负极)夹钳
[0032] 4-1-左钳体 4-2-左钳座 4-3-左封板 4-4-右钳体 4-5-右钳座
[0033] 4-6-右封板 4-7-隔离套环
[0034] 5-1-圆头销轴I 5-2-导向轮I 5-3-导向轮II 5-4-导向轮III
[0035] 5-5-钢丝II 5-6-钢丝III
[0036] 6-1–定位销 6-2-钢丝IV
[0039] R1-自转自由度 R2-偏转自由度 R3-回转自由度 K4-开合自由度
[0040] T1-钢丝I拉伸方向 T2-钢丝III拉伸方向
具体实施方式
[0041] 下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
[0042] 本发明一种微创手术机器人用双极能量工具，它包括工具长杆1-3，所述的工具长杆的一端与执行末端的基座杆2-8固定相连并且另一端通过轴承旋转的安装在连接盒1-2中，在所述的连接盒1-2内安装有夹钳开合传动装置、回转传动装置、偏摆传动装置以及自转传动装置,在所述的连接盒尾侧设置有能量接口1-4，所述的能量接口1-4包括正极插头1-5和负极插头1-6；
[0043] 所述的执行末端包括回转撑杆2-3，所述的回转撑杆2-3的后端通过轴承2-3与偏转座2-5转动相连，轴线与偏转座轴线垂直设置的导向轮I5-2、导向轮II5-3、导向轮III5-4分别通过圆头销轴I5-1、圆头销轴II2-6、圆头销轴III2-7转动连接在偏转座2-5上，钢丝II5-5的一端固定在回转撑杆2-3的丝槽中，另一端反向旋绕并通过导向轮I5-2、II5-3导向后通过工具长杆1-3的内腔旋绕在所述的连接盒1-2的回转传动装置上，钢丝III5-6正向旋绕并通过导向轮III5-4导向后通过工具长杆1-3的内腔固定在回转传动装置上；
[0044] 夹钳组件2-1的后部安装在所述的回转撑杆2-3内，所述的夹钳组件2-1包括依次转动连接在长销轴2-2上的左钳座4-2、左钳体4-1后部、左封板4-3、隔离套环4-7、右封板4-6、右钳体4-4后部以及右钳座4-5上，左、右钳体分别嵌装在左、右钳座上，所述的左、右封板分别贴合在左、右钳体的侧壁上，所述的长销轴2-2的两端分别转动连接在回转撑杆2-3上，正、负极导线2-9、2-10的一端分别穿过左钳座4-2或者右钳座4-5直接与相应侧的钳体相连。所述的正、负极导线的另一端穿过工具长杆1-3后与所述的能量接口1-4的正、负极插头1-5、1-6的尾端相连，所述的正、负极插头1-5、1-6的前端用以连接能量发生器的输出端；
[0045] 为将导电的左、右钳体与工具其余的不导电部分实行绝缘隔离，所述的能量钳极的左、右钳座均采用绝缘陶瓷材料，为将正负极的两钳体隔开，所述的左、右封板也采用绝缘陶瓷材料，此外，在两夹钳之间加装所述的绝缘的隔离套环，从而实现对正负极夹钳的双层隔离。拉伸杆3-2固定在T型拉座3-1的轴孔中，拉伸杆的两端插入到左、右钳座的导向长槽中，所述的拉伸杆的两端分别和长销轴2-2之间套装有橡胶拉环3-3,钢丝I3-4的一端结头固定在T型拉座3-1上,所述的钢丝I3-4的另一端穿过工具长杆1-3的内腔旋绕在所述的连接盒1-2的夹钳开合传动装置上；
[0046] 钢丝IV6-2的中间丝结固定嵌入偏转丝轮2-11的V型槽中，从而使两者固连为一体。偏转丝轮2-11通过定位销6-1固定在所述的偏转座2-5内侧，从而使偏转丝轮2-11与偏转座2-5实现一体运动。所述的偏转丝轮2-11转动连接在圆头销轴III 2-7上并且所述的圆头销轴III 2-7穿过偏转座2-5插在基座杆2-8前端的轴孔中，以使偏转座2-5和基座杆2-8旋转的相连。钢丝IV6-2两端穿过工具长杆1-3，并经导向组件导向后分别沿正、反方向旋绕并张紧在偏摆传动装置上；
[0047] 所述的基座杆2-8的后端通过钢丝与自转传动装置相连以在钢丝的带动下实现自转运动，所述的钢丝与自转传动装置和基座杆2-8的连接结构可以采用ZL201110026010.9所示的结构。
[0048] 下面再结合每一附图对本发明加以详细说明：
[0049] 图1为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的整体结构示意图。它包括执行末端1-1、连接盒1-2、工具长杆1-3和布置在连接盒尾侧的能量接口1-4，所述的能量接口1-4包括正极插头1-5和负极插头1-6。所述的执行末端1-1与工具长杆1-3的一端固连，所述的工具长杆1-3的另一端通过轴承旋转的安装在连接盒1-2中，自所述的执行末端1-1引出的传动钢丝穿过所述的工具长杆1-3的内腔后与所述的连接盒1-2中的传动装置相连，自执行末端1-1引出的正、负极导线穿过工具长杆1-3内腔后与所述的能量接口1-4的正、负极插头1-5、1-6的尾端相连，所述的正、负极插头1-5、1-6的前端用以连接能量发生器的输出端，所述的连接盒1-2可以采用专利(ZL201110026010.9)所示的传动结构。
[0050] 图2为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的执行末端结构示意图。所述的执行末端1-1包括夹钳组件2-1，所述的夹钳组件2-1通过长销轴2-2旋转的连接在回转组件的回转撑杆2-3上，所述的回转撑杆2-3通过轴承2-4实现相对于偏转座2-5的回转运动，所述的偏转座2-5通过设置在两侧的圆头销轴II2-6、III2-7的支撑连接实现相对于基座杆2-8的偏转运动，所述的基座杆2-8与工具长杆1-3的一端固连，自夹钳组件2-1中引出的正极导线2-9、负极导线2-10穿过所述的基座杆2-8后引入所述的工具长杆1-3中。所述的夹钳组件2-1通过钢丝传动实现工具的开合自由度K4、，回转撑杆2-3通过钢丝传动实现相对于偏转座2-5的回转运动，从而实现工具的回转自由度R3，偏转座2-5通过钢丝传动实现相对于基座杆2-8的偏转运动，从而实现工具的偏转自由度R2，并与工具长杆1-3相对连接盒1-2的自转自由度R1共同构成了工具的四自由度结构。
[0051] 图3、图4为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的夹钳组件、能量钳极结构示意图。所述的夹钳组件2-1包括能量钳极、T型拉座3-1、长销轴2-2、拉伸杆3-2、橡胶拉环3-3、钢丝I3-4和正、负极导线2-9、2-10，其中，能量钳极是工具的唯一通电部分，包括左(正极)夹钳3-5、右(负极)夹钳3-6和隔离套环4-7，左(正极)夹钳3-5包括左钳体4-1、左钳座4-2、左封板4-3，右(负极)夹钳3-6包括右钳体4-4、右钳座4-5、右封板4-6。所述的左、右钳体4-1、4-4分别嵌装在左、右钳座4-2、4-5上，所述的左、右封板4-3、
4-6分别贴合在左、右钳体的内侧壁上，为将导电的左、右钳体4-1、4-4与工具其余的不导电部分实行绝缘隔离，所述的能量钳极的左、右钳座4-2、4-5均采用绝缘陶瓷材料，为将通正负极能量的两钳体隔开，所述的左、右封板4-3、4-6也采用绝缘陶瓷材料，此外，在两夹钳3-5、3-6之间加装所述的绝缘的隔离套环4-7，从而实现对正、负极两夹钳的双层隔离，所述的正、负极导线2-9、2-10分别穿过在对应钳座上开设的圆孔后直接与两钳体相连。所述的两夹钳3-5、3-6通过长销轴2-2穿合在一起，拉伸杆3-2插入T型拉座3-1的轴孔中，拉伸杆3-2的两端插入到左、右钳座4-2、4-5的导向长槽中，钢丝I3-4的结头固定在T型拉座3-1圆柱段的开口槽中，所述的橡胶拉环3-3一端套在长销轴2-2上，另一端套在拉伸杆3-2上。当所述的连接盒1-2中的传动装置沿T1方向拉紧钢丝I3-4时，T型拉座3-1沿远离长销轴2-2的方向移动，此时，拉伸杆3-2随T型拉座3-1一体运动，并沿导向滑槽对两夹钳3-5、3-6施加作用力使之呈现闭合动作，橡胶拉环3-3在长销轴2-2与拉伸杆3-2的作用下被弹性拉长；当传动装置反向运动时，拉伸杆3-2与T型拉座3-1在橡胶拉环3-3的弹力作用下向长销轴2-2靠近，两夹钳呈现张开动作。
4-6分别贴合在左、右钳体的内侧壁上，为将导电的左、右钳体4-1、4-4与工具其余的不导电部分实行绝缘隔离，所述的能量钳极的左、右钳座4-2、4-5均采用绝缘陶瓷材料，为将通正负极能量的两钳体隔开，所述的左、右封板4-3、4-6也采用绝缘陶瓷材料，此外，在两夹钳3-5、3-6之间加装所述的绝缘的隔离套环4-7，从而实现对正、负极两夹钳的双层隔离，所述的正、负极导线2-9、2-10分别穿过在对应钳座上开设的圆孔后直接与两钳体相连。所述的两夹钳3-5、3-6通过长销轴2-2穿合在一起，拉伸杆3-2插入T型拉座3-1的轴孔中，拉伸杆3-2的两端插入到左、右钳座4-2、4-5的导向长槽中，钢丝I3-4的结头固定在T型拉座3-1圆柱段的开口槽中，所述的橡胶拉环3-3一端套在长销轴2-2上，另一端套在拉伸杆3-2上。当所述的连接盒1-2中的传动装置沿T1方向拉紧钢丝I3-4时，T型拉座3-1沿远离长销轴2-2的方向移动，此时，拉伸杆3-2随T型拉座3-1一体运动，并沿导向滑槽对两夹钳3-5、3-6施加作用力使之呈现闭合动作，橡胶拉环3-3在长销轴2-2与拉伸杆3-2的作用下被弹性拉长；当传动装置反向运动时，拉伸杆3-2与T型拉座3-1在橡胶拉环3-3的弹力作用下向长销轴2-2靠近，两夹钳呈现张开动作。
[0052] 图5-1、5-2、图6为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的回转组件、偏转组件结构示意图。回转组件包括回转撑杆2-3、轴承2-4、导向轮I5-2、导向轮II5-3、导向轮III5-4以及钢丝II5-5、III5-6，所述的偏转组件包括偏转座2-5、偏转丝轮2-11以及钢丝IV6-2。所述的夹钳组件2-1的长销轴2-2安插到回转撑杆2-3前端的销孔中，所述的回转撑杆2-3通过轴承2-4实现相对偏转座2-5的旋转运动，圆头销轴I5-1插入偏转座2-5对应的销孔中，所述的圆头销轴II2-6、III2-7分别穿过偏转座2-5上对应的销孔，并插入基座杆2-8的销孔中，偏转座2-5通过两侧的销轴连接实现相对基座杆2-8的偏转运动，圆头销轴I5-1、圆头销轴II2-6分别对导向轮I5-2、导向轮II5-3，圆头销轴III2-7分别对导向轮III5-4及偏转丝轮2-11起支撑作用。所述的钢丝II5-5的一端固定在回转撑杆2-3的丝槽中，另一端反向旋绕并通过导向轮I5-2、II5-3导向后旋绕在所述的连接盒1-2的回转传动装置上，相似的，钢丝III5-6正向旋绕并通过导向轮III5-4导向后固定在回转传动装置上。当所述的钢丝III5-6沿T2方向被拉紧时，回转撑杆2-3正向旋转，钢丝II5-5沿T2相反方向回收，相反的，当钢丝II5-5沿T2方向被拉紧时，回转撑杆2-3反向旋转，钢丝III5-6沿T2相反方向回收。钢丝IV6-2通过矩形结头座装在所述的偏转丝轮2-11的矩形开口槽中，从而将两者连接在一起。所述的定位销6-1对齐插入偏转丝轮2-11、偏转座2-5的对应销孔中，从而对所述的偏转丝轮2-11起定位作用。钢丝IV6-2两端穿过工具长杆1-3，并经导向组件导向后分别沿正、反方向旋绕并张紧在偏摆传动装置上，当钢丝IV6-2的两端在电机驱动下实现往复运动时，偏转丝轮2-11在钢丝IV6-2的作用下带动偏转座2-5实现偏转运动；
[0053] 图7为本发明一种微创手术机器人用双极能量工具的手术操作示意图。当双极能量工具装入微创手术机器人后，将工具的能量接口1-4与高频能量发生器7-6的双极输出端相连，脚踏开关7-7用于控制所述的高频能量发生器7-6的能量导通与切断。在微创手术中，通过调整机器人使手术工具的执行末端1-1靠近病变区域，控制工具各自由度运动使两夹钳夹住病变组织7-1与健康组织7-2的分界处，此时踩下脚踏开关，高频能量发生器7-6双极导通，手术工具释放能量，同时，按规划好的切割线7-4和切割方向7-5对病变组织
7-1实施切割、剥离等操作，手术动作完成后松开脚踏开关，双极能量切断。
7-1实施切割、剥离等操作，手术动作完成后松开脚踏开关，双极能量切断。
[0054] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的只是本发明的实施方式之一，实际的结构也并不局限于此。如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的传动、驱动装置以及连接方式不经创造性的设计与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
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