一种新型七自由度腹腔镜手术仪器

1.本发明涉及医用设备技术领域，具体是一种用于腹腔镜手术的七自由度手术仪器。


背景技术：

2.近年来,肝胆疾病的发病率逐年升高,给患者的生命健康带来严重的威胁。手术是治疗肝胆疾病的首选方法，但是由于患病器官的复杂性， 加上传统开腹手术创伤大、 恢复慢、 痛苦多等特点，开腹手术已越来越难以被接受。 腹腔镜是一种微创手术,只需要很小的手术创口就可以清晰地看到腹腔内组织和脏器的情况， 腹腔镜手术广泛用于治疗涉及胆囊、 胰腺、肝脏、 肠道和生殖器官的腹内疾病。腹腔镜或微创手术涉及将狭窄的器械插入病人的腹部，并通过在屏幕上查看来操作内脏。 这些手术具有许多优点， 例如疤痕较小，住院时间减少， 失血量较低，恢复速度比开放式手术更快。


技术实现要素：

3.本发明克服了现有技术的不足，提供了一种新型七自由度腹腔镜手术仪器。它提供了两个额外的自由度：（1）腕部绕一个轴偏摆（手腕偏摆）和（2）铰接后的末端执行器的旋转（腕部和末端执行器独立旋转）。额外的自由度可实现更好的可操作性、功能和范围。
4.本发明实现发明目的采用如下技术方案：
5.一种新型七自由度腹腔镜手术仪器，包括：工具头模块（ⅰ）、中心轴模块（ⅱ）和手柄模块（ⅲ）。
6.进一步的，所述的工具头模块包括：里层套筒（1）、外层套筒（2）、末端执行器（3）、夹爪连杆1（4）、夹爪连杆2（5）、夹爪驱动连杆（6）、驱动连杆（7）和万向节（8）；其中：里层套筒（1）前侧与夹爪连杆1（4）通过钳轴进行连接，里层套筒（1）后侧与万向节（8）一端通过销轴连接；外层套筒（2）与空心轴2（11）进行铰接；末端执行器（3）与夹爪连杆1（4）通过圆柱销进行连接；夹爪连杆1（4）与夹爪连杆2（5）通过圆柱销进行连接；夹爪驱动连杆（6）前侧与夹爪连杆2（5）通过圆柱销进行连接，夹爪驱动连杆（6）后侧通过驱动连杆（7）与实心轴（9）进行刚性连接；万向节（8）的转轴与空心轴1（10）进行连接。
7.进一步的，所述的中心轴模块包括：实心轴（9）、空心轴1（10）、空心轴2（11）和空心轴3（12）；其中：实心轴（9）、空心轴1（10）、空心轴2（11）和空心轴3（12）为同心连接；空心轴2（11）与空心轴（3）通过销轴连接。
8.进一步的，所述的手柄模块包括：前旋钮（13）、齿轮形外轮廓（14）、前扳机（15）、手柄外壳（16）、剪刀型结构（17）、棘轮（18）、止回棘爪1（19）、弹簧（20）、止回棘爪2（21）；其中，剪刀型结构（17）中前剪刀手为固定状态。
附图说明
9.图1 是本发明的总体结构图，也是本发明摘要附图
10.图2 是工具头模块结构示意图
11.图3 是中心轴模块结构示意图
12.图4 是手柄模块结构示意图
13.图中 1-里层套筒、2-外层套筒、3-末端执行器、4-夹爪连杆1、5-夹爪连杆2、6-夹爪驱动连杆、7-驱动连杆、8-万向节、9-实心轴、10-空心轴1、11-空心轴2、12-空心轴3、13-前旋钮、14-齿轮形外轮廓、15-前扳机、16-手柄外壳、17-剪刀型结构、18-棘轮、19-止回棘爪1、20-弹簧、21-止回棘爪2。
具体实施方式
14.以下结合附图对本发明进行详细说明
15.如图1至图4所示，本发明所阐述的一种新型七自由度腹腔镜手术仪器，包括：工具头模块（ⅰ）、中心轴模块（ⅱ）和手柄模块（ⅲ）。
16.具体的，所述的工具头模块包括：里层套筒（1）、外层套筒（2）、末端执行器（3）、夹爪连杆1（4）、夹爪连杆2（5）、夹爪驱动连杆（6）、驱动连杆（7）和万向节（8）；其中：里层套筒（1）前侧与夹爪连杆1（4）通过钳轴进行连接，里层套筒（1）后侧与万向节（8）一端通过销轴连接；外层套筒（2）与空心轴2（11）进行铰接；末端执行器（3）与夹爪连杆1（4）通过圆柱销进行连接；夹爪连杆1（4）与夹爪连杆2（5）通过圆柱销进行连接；夹爪驱动连杆（6）前侧与夹爪连杆2（5）通过圆柱销进行连接，夹爪驱动连杆（6）后侧通过驱动连杆（7）与实心轴（9）进行刚性连接；万向节（8）的转轴与空心轴1（10）进行连接。
17.具体的，所述的中心轴模块包括：实心轴（9）、空心轴1（10）、空心轴2（11）和空心轴3（12）；其中：实心轴（9）、空心轴1（10）、空心轴2（11）和空心轴3（12）为同心连接；空心轴2（11）与空心轴（3）通过销轴连接。
18.具体的，所述的手柄模块包括：前旋钮（13）、齿轮形外轮廓（14）、前扳机（15）、手柄外壳（16）、剪刀型结构（17）、棘轮（18）、止回棘爪1（19）、弹簧（20）、止回棘爪2（21）；其中，剪刀型结构（17）中前剪刀手为固定状态。
19.本发明的工作过程：
20.工作时，医生将两个手指放入剪刀型结构（17）中，用拇指控制后剪刀手围绕枢轴点运动，靠力传递，推动驱动连杆（7），从而控制夹爪驱动连杆（6）控制末端执行器（3）的开合运动，大拇指控制后剪刀向前运动时，末端执行器（3）打开，反之闭合。当医生按下前扳机（15）时，前扳机（15）带动棘轮（18）转动，当要锁定在某一角度时，按下止回棘爪2（21）。通过前旋钮（13）结构，控制仪器的旋转。
21.以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。


技术特征：
1.一种新型七自由度腹腔镜手术仪器，包括：工具头模块（ⅰ）、中心轴模块（ⅱ）和手柄模块（ⅲ）;其特征在于，工具头模块（ⅰ）通过销轴和中心轴模块（ⅱ）进行铰接，中心轴模块（ⅱ）与手柄模块（ⅲ）中的前旋钮（13）和齿轮形外轮廓（14）进行连接。2.根据权利要求1所述的一种新型七自由度腹腔镜手术仪器，其特征在于，所述的工具头模块（ⅰ）包括：里层套筒（1）、外层套筒（2）、末端执行器（3）、夹爪连杆1（4）、夹爪连杆2（5）、夹爪驱动连杆（6）、驱动连杆（7）和万向节（8）；其中：里层套筒（1）前侧与夹爪连杆1（4）通过钳轴进行连接，里层套筒（1）后侧与万向节（8）一端通过销轴连接；外层套筒（2）与空心轴2（11）进行铰接；末端执行器（3）与夹爪连杆1（4）通过圆柱销进行连接；夹爪连杆1（4）与夹爪连杆2（5）通过圆柱销进行连接；夹爪驱动连杆（6）前侧与夹爪连杆2（5）通过圆柱销进行连接，夹爪驱动连杆（6）后侧通过驱动连杆（7）与实心轴（9）进行刚性连接；万向节（8）的转轴与空心轴1（10）进行连接。3.根据权利要求1所述的一种新型七自由度腹腔镜手术仪器，其特征在于，所述的中心轴模块（ⅱ）包括：实心轴（9）、空心轴1（10）、空心轴2（11）和空心轴3（12）；其中：实心轴（9）、空心轴1（10）、空心轴2（11）和空心轴3（12）为同心连接；空心轴2（11）与空心轴（3）通过销轴连接。4.根据权利要求1所述的一种新型七自由度腹腔镜手术仪器，其特征在于，所述的手柄模块（ⅲ）包括：前旋钮（13）、齿轮形外轮廓（14）、前扳机（15）、手柄外壳（16）、剪刀型结构（17）、棘轮（18）、止回棘爪1（19）、弹簧（20）、止回棘爪2（21）；其中，剪刀型结构（17）中前剪刀手为固定状态。

技术总结
本发明涉及医用设备技术领域，提供了一种用于腹腔镜手术的七自由度手术仪器，包括：工具头模块、中心轴模块和手柄模块。其中工具头模块又包括末端执行器和腕部两部分。人工手术中使用的传统腹腔镜器械通常具有直的轴和四个自由度（DOF）以及抓取。但是，这些不足以完全旋转仪器尖端。这使得在手术过程中接触到腹腔内难以触及的器官具有挑战性。所以本发明设计了一种新的七自由度腹腔镜手术仪器，它提供了两个额外的自由度：（1）腕部绕一个轴偏摆（手腕偏摆）和（2）铰接后的末端执行器的旋转（腕部和末端执行器独立旋转）。腕部可以铰接至45


技术研发人员：王沫楠 刘力文 林涵
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2023.07.01
技术公布日：2023/9/23