一种有源手控多自由度微创手术器械

1.本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种有源手控多自由度微创手术器械。


背景技术：

2.随着医疗技术的发展，微创外科手术诞生并迅速推广开来。微创手术操作是指医生利用细长的手术工具通过人体表面的微小切口探入体内进行手术操作，它与传统的开口手术相比具有手术切口小、出血量少、术后疤痕小、恢复时间快等优点，这使得病人遭受的痛苦大大减少，因此微创手术被广泛应用于临床手术。
3.现有技术中，由于微创手术器械价格昂贵、技术壁垒较多等原因，微创手术机器人的普及程度较低，所以目前大部分医院手术操作仍需手持式手术器械进行微创手术；微创手术器械通过较小的切口进行患者病灶的切割、夹持、提拉以及术后的缝合等医学操作；因器械与人体脏器组织以及表皮有直接接触，所以对其结构性能有较高的要求。目前，大部分手持手术微创手术器械末端执行机构只有开合两个自由度，大部分手术步骤仍需医生需要体外操作；为了使降低医生的操作幅度小、提高手术过程中更加灵活和舒适，开发一套多自由度的微创手术器械是必不可少的；此外，现有的手术微创手术器械功能比较单一，在进行微创手术的切割、夹持、电凝、缝合等动作时，一般需要拆换具有不同功能末端执行机构的手术器械，在手术过程中，使用极其不便，而且占用了术者的大量时间。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种有源手控多自由度微创手术器械，以解决上述现有技术存在的问题，可以实现多自由度运动，操作更加灵活，并且不用拆换手部控制装置，通过快速更换执行机构组件即可实现多样性功能的手术操作需求，提高使用便利性，减少术中拆换时间。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种有源手控多自由度微创手术器械，包括多个执行机构组件、快换组件、支撑架、腕部旋转机构、控制手柄机构和外部电源，各所述执行机构组件分别包括不同的末端执行机构，各所述执行机构组件还包括连接所述末端执行机构的活动关节和与所述活动关节连接的连接杆，所述快换组件包括与所述连接杆连接的第一快换接头和与所述支撑架连接的第二快换接头，所述第一快换接头与所述第二快换接头相互配合能够实现快速拆装，所述腕部旋转机构连接在所述支撑架上，用于佩戴于术者的手腕上，所述控制手柄机构与所述腕部旋转机构连接，所述控制手柄机构包括手柄、压力装置和旋转机构，所述手柄上设置用于控制所述末端执行机构功能启闭的控制按钮，所述压力装置连接在所述手柄上，用于通过第一丝传动系统控制所述末端执行机构的开合，所述旋转机构连接在所述手柄前端，用于控制所述末端执行机构的旋转，并用于通过第二丝传动系统控制所述末端执行机构的摆动。
7.优选地，所述第一丝传动系统包括控制所述末端执行机构开合的开合控制丝线，所述开合控制丝线包括分别与所述第一快换接头和所述第二快换接头连接的开合控制第一丝线段和开合控制第二丝线段，所述开合控制第一丝线段和所述开合控制第二丝线段通过一个快接组件能够快速连接；
8.所述第二丝传动系统包括控制所述末端执行机构摆动的摆动控制丝线，所述摆动控制丝线包括分别与所述第一快换接头和所述第二快换接头连接的摆动控制第一丝线段和摆动控制第二丝线段，所述摆动控制第一丝线段和所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件能够快速连接；
9.所述快接组件包括设置于所述第一快换接头内的第一快接件和设置于所述第二快换接头内的第二快接件；所述第一快接件包括第一丝线连接轴、锥齿轮a、锥齿轮b和第一传动轴，所述第一丝线连接轴转动连接在所述第一快换接头内并用于缠绕所述开合控制第一丝线段或所述摆动控制第一丝线段，所述锥齿轮a固定连接在所述第一丝线连接轴上，所述第一传动轴转动连接在所述第一快换接头内，所述锥齿轮b固定连接在所述第一传动轴上并与所述锥齿轮a啮合连接；所述第二快接件包括第二丝线连接轴、锥齿轮c、锥齿轮d和第二传动轴，所述第二丝线连接轴转动连接在所述第二快换接头内并用于缠绕所述开合控制第二丝线段或所述摆动控制第二丝线段，所述锥齿轮c固定连接在所述第二丝线连接轴上，所述第二传动轴转动连接在所述第二快换接头内，所述锥齿轮d固定连接在所述第二传动轴上并与所述锥齿轮c啮合连接；所述第二传动轴与所述第一传动轴通过插接式结构快插连接传递扭矩。
10.优选地，所述腕部旋转机构包括旋转架、腕部佩戴环和旋转轮，所述旋转架固定连接在所述支撑架上并与所述旋转机构连接，通过转动所述旋转机构能够带动所述旋转架和所述支撑架旋转进而控制所述末端执行机构的旋转，所述腕部佩戴环转动连接在所述旋转架内部并与所述旋转架构成腕部佩戴空间，所述旋转轮转动连接在所述旋转架上；
11.所述摆动控制第二丝线段分别由两个所述旋转轮出发，绕过两个所述旋转轮后，经所述旋转架内侧孔进入所述旋转架外侧线槽，然后经所述支撑架外侧孔进入所述支撑架内侧线槽，之后缠绕于所述第二丝线连接轴上；所述摆动控制第一丝线段缠绕于所述第一丝线连接轴上并由所述第一丝线连接轴出发，经过所述连接杆，依次穿过每个所述活动关节外侧的小孔并固定于末端的所述活动关节内侧。
12.优选地，所述第一快换接头与所述第二快换接头内部设置5个所述快接组件，所述开合控制丝线设置有一根，一根所述开合控制丝线的所述开合控制第一丝线段和所述开合控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接；
13.所述摆动控制丝线设置有四根，分别为第一摆动控制丝线、第二摆动控制丝线、第三摆动控制丝线和第四摆动控制丝线，所述第一摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接，所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接，所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接，所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接。
14.优选地，所述活动关节外侧每隔90
°
设有一个小孔，所述第一摆动控制丝线的所述
摆动控制第一丝线段和所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段分别穿过各所述活动关节外侧相对设置的两个小孔，所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段和所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段分别穿过各所述活动关节外侧相对设置的另外两个小孔；
15.所述第一摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段与所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段设置为同一根丝线，记为丝线a，所述丝线a中部缠绕于一个所述旋转轮上且在中点位置固定于所述旋转轮上，所述丝线a由所述旋转轮上分出的两端分别为所述第一摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段和所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段，在所述旋转轮转动时，所述第一摆动控制丝线放松的同时所述第三摆动控制丝线收紧，或所述第一摆动控制丝线收紧的同时所述第三摆动控制丝线放松，且放松和收紧的程度一致；
16.所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段与所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段设置为同一根丝线，记为丝线b，所述丝线b中部缠绕于另一个所述旋转轮上且在中点位置固定于所述旋转轮上，所述丝线b由所述旋转轮上分出的两端分别为所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段和所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段，在所述旋转轮转动时，所述第二摆动控制丝线放松的同时所述第四摆动控制丝线收紧，或所述第二摆动控制丝线收紧的同时所述第四摆动控制丝线放松，且放松和收紧的程度一致；
17.两个所述旋转轮正交设置，所述旋转机构通过两个正交设置的链带分别与两个所述旋转轮连接，所述链带一端铰接在所述旋转轮的外周面上且其铰接轴平行于所述旋转轮所在平面，另一端铰接在所述旋转机构外侧且其铰接轴平行于所述旋转机构的端面，所述手柄发生位置移动时，通过所述旋转机构带动所述链带产生动作，其中一个所述链带绕其铰接轴摆动，所述链带摆动不会带动所述旋转轮发生角位移；另一个所述链带绕所述旋转轮的轴线转动，致使所述旋转轮发生角位移。
18.优选地，所述开合控制第二丝线段固定于所述压力装置上的固定孔上并由所述压力装置上的固定孔出发，经所述压力装置上的线槽，穿过所述手柄内侧中心孔，然后经所述支撑架下方导线软管缠绕于所述第二丝线连接轴上；所述开合控制第一丝线段缠绕于所述第一丝线连接轴上并由所述第一丝线连接轴出发，经过所述连接杆，依次穿过每个所述活动关节中心的小孔并固定于所述末端执行机构的开合调节轴上。
19.优选地，所述控制按钮通过导线连接所述末端执行机构和所述外部电源，连接所述控制按钮和所述末端执行机构的导线包括第一导线段和第二导线段，所述第一导线段一端连接所述控制按钮，另一端连接于所述第二快换接头内的快插公头上，所述第二导线段一端连接所述末端执行机构，另一端连接所述第一快换接头内的快插母头上，所述第一导线段和所述第二导线段通过所述快插公头和所述快插母头能够快速连接。
20.优选地，所述末端执行机构包括双极电凝钳、单极电刀和单极电凝钩。
21.优选地，所述末端执行机构为双极电凝钳时，所述双极电凝钳包括两个开合钳和钳口固定座，两个所述开合钳通过支撑轴转动连接在所述钳口固定座上，所述钳口固定座与所述活动关节连接，各所述开合钳上均设有开合滑槽，所述开合调节轴前端设有分别滑动连接在各所述开合滑槽中的滑动轴，各所述滑动轴同轴线设置并垂直于所述开合调节轴
的轴线，通过轴向拉动所述开合调节轴，使得所述滑动轴在所述开合滑槽中相对滑动实现两个所述开合钳的开合。
22.优选地，所述第一传动轴上固定连接有第一传动座，所述第一传动座上沿轴向滑动连接有第一传动连接件，所述第一传动座上设有行程限位滑槽，所述第一传动连接件上固定设有限位条，所述限位条穿过所述行程限位滑槽以限制所述第一传动连接件的滑动行程，所述第一传动座与所述第一传动连接件之间设有第一弹簧，所述第一弹簧提供驱使所述第一传动座与所述第一传动连接件相互远离的弹力，所述第一传动连接件上设有插块；所述第二传动轴上固定连接有第二传动连接件，所述第二传动连接件上设有与所述插块相互配合以传递扭矩的插槽。
23.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
24.本发明提供一种有源手控多自由度微创手术器械，通过设置多个执行机构组件，各执行机构组件分别包括不同的末端执行机构，在进行手术时，可通过快换组件快速拆换执行机构组件，将所需的末端执行机构连接在支撑架上，进而通过腕部旋转机构和控制手柄机构结合丝传动系统，来实现末端执行机构的摆动、旋转或开合，以及末端执行机构的电凝或电切等功能的启闭，可以实现多自由度运动，操作更加灵活，并且不用拆换手部控制装置(支撑架、腕部旋转机构和控制手柄机构)，通过快速更换执行机构组件即可实现多样性功能的手术操作需求，提高使用便利性，减少术中拆换时间。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明提供的有源手控多自由度微创手术器械中末端执行机构为双极电凝钳时的结构示意图；
27.图2为本发明中支撑架与第二快换接头的连接结构示意图；
28.图3为本发明中腕部旋转机构的结构示意图；
29.图4为本发明中控制手柄机构的结构示意图；
30.图5为本发明中压力装置与手柄的连接结构示意图；
31.图6为本发明中快换组件的结构示意图；
32.图7为本发明中快接组件的结构示意图；
33.图8为本发明中快接组件与第二快换接头的连接结构示意图；
34.图9为本发明中快接组件与第一快换接头的连接结构示意图；
35.图10为本发明中双极电凝钳的结构示意图；
36.图11为本发明中双极电凝钳中的一个开合钳的结构示意图；
37.图12为本发明中单极电刀的主视结构示意图；
38.图13为本发明中单极电刀的俯视结构示意图；
39.图14为本发明中单极电凝钩的结构示意图；
40.图15为本发明中外部电源的连接线路示意图；
41.图中：1-执行机构组件、2-快换组件、3-支撑架、4-腕部旋转机构、5-控制手柄机构、6-外部电源、7-末端执行机构、8-活动关节、9-连接杆、10-第一快换接头、11-第二快换接头、12-手柄、13-压力装置、14-旋转机构、15-控制按钮、16-旋转架、17-腕部佩戴环、18-旋转轮、19-腕部佩戴空间、20-快接组件、21-第一丝线连接轴、22-锥齿轮a、23-锥齿轮b、24-第一传动轴、25-第二丝线连接轴、26-锥齿轮c、27-锥齿轮d、28-第二传动轴、29-固定孔、30-转轴、31-开合钳、32-钳口固定座、33-支撑轴、34-开合滑槽、35-开合调节轴、36-滑动轴、37-第一传动座、38-第一传动连接件、39-行程限位滑槽、40-限位条、41-第一弹簧、42-插块、43-第二传动连接件、44-插槽、45-链带。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明的目的是提供一种有源手控多自由度微创手术器械，以解决现有技术存在的问题，可以实现多自由度运动，操作更加灵活，并且不用拆换手部控制装置，通过快速更换执行机构组件即可实现多样性功能的手术操作需求，提高使用便利性，减少术中拆换时间。
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
45.如图1-图15所示，本实施例提供一种有源手控多自由度微创手术器械，包括多个执行机构组件1、快换组件2、支撑架3、腕部旋转机构4、控制手柄机构5和外部电源6，各执行机构组件1分别包括不同的末端执行机构7，各执行机构组件1还包括连接末端执行机构7的活动关节8和与活动关节8连接的连接杆9，快换组件2包括与连接杆9连接的第一快换接头10和与支撑架3连接的第二快换接头11，第一快换接头10与第二快换接头11相互配合能够实现快速拆装，腕部旋转机构4连接在支撑架3上，用于佩戴于术者的手腕上，控制手柄机构5与腕部旋转机构4连接，控制手柄机构5包括手柄12、压力装置13和旋转机构14，手柄12上设置用于控制末端执行机构7功能启闭的控制按钮15，压力装置13连接在手柄12上，用于通过第一丝传动系统控制末端执行机构7的开合，旋转机构14连接在手柄12前端，用于控制末端执行机构7的旋转，并用于通过第二丝传动系统控制末端执行机构7的摆动。
46.本微创手术器械通过设置多个执行机构组件1，各执行机构组件1分别包括不同的末端执行机构7，在进行手术时，可通过快换组件2快速拆换执行机构组件1，将所需的末端执行机构7连接在支撑架3上，进而通过腕部旋转机构4和控制手柄机构5结合丝传动系统，来实现末端执行机构7的摆动、旋转或开合，以及末端执行机构7的电凝和电切等功能的启闭，可以实现多自由度运动，操作更加灵活，并且不用拆换手部控制装置(支撑架3、腕部旋转机构4和控制手柄机构5)，通过快速更换执行机构组件1即可实现多样性功能的手术操作需求，提高使用便利性，减少术中拆换时间。末端执行机构7由使用者的手部操控，操作更加精准，符合微创手术的需求。本微创手术器械采用的多自由度运动机构还具有防止脱落的支撑架3，减少了使用者长时间操作产生疲劳，大大减小了末端执行机构7使用时的意外发
生。
47.本实施例中，第一丝传动系统包括控制末端执行机构7开合的开合控制丝线，开合控制丝线包括分别与第一快换接头10和第二快换接头11连接的开合控制第一丝线段和开合控制第二丝线段，开合控制第一丝线段和开合控制第二丝线段通过一个快接组件20能够快速连接；
48.第二丝传动系统包括控制末端执行机构7摆动的摆动控制丝线，摆动控制丝线包括分别与第一快换接头10和第二快换接头11连接的摆动控制第一丝线段和摆动控制第二丝线段，摆动控制第一丝线段和摆动控制第二丝线段通过一个快接组件20能够快速连接；
49.快接组件20包括设置于第一快换接头10内的第一快接件和设置于第二快换接头11内的第二快接件；第一快接件包括第一丝线连接轴21、锥齿轮a22、锥齿轮b23和第一传动轴24，第一丝线连接轴21转动连接在第一快换接头10内并用于缠绕开合控制第一丝线段或摆动控制第一丝线段，锥齿轮a22固定连接在第一丝线连接轴21上，第一传动轴24转动连接在第一快换接头10内，锥齿轮b23固定连接在第一传动轴24上并与锥齿轮a22啮合连接；第二快接件包括第二丝线连接轴25、锥齿轮c26、锥齿轮d27和第二传动轴28，第二丝线连接轴25转动连接在第二快换接头11内并用于缠绕开合控制第二丝线段或摆动控制第二丝线段，锥齿轮c26固定连接在第二丝线连接轴25上，第二传动轴28转动连接在第二快换接头11内，锥齿轮d27固定连接在第二传动轴28上并与锥齿轮c26啮合连接；第二传动轴28与第一传动轴24通过插接式结构快插连接传递扭矩。开合控制第二丝线段或摆动控制第二丝线段带动第二丝线连接轴25转动，通过锥齿轮c26与锥齿轮d27传动，带动第二传动轴28转动，进而带动第一传动轴24转动，通过锥齿轮a22与锥齿轮b23的传动，带动第一丝线连接轴21转动，进而联动控制开合控制第一丝线段或摆动控制第一丝线段，从而实现末端执行机构7的开合或摆动的控制。
50.本实施例中，腕部旋转机构4包括旋转架16、腕部佩戴环17和旋转轮18，旋转架16固定连接在支撑架3上并与旋转机构14连接，通过转动旋转机构14能够带动旋转架16和支撑架3旋转进而控制末端执行机构7的旋转，腕部佩戴环17转动连接在旋转架16内部并与旋转架16构成腕部佩戴空间19，旋转轮18转动连接在旋转架16上；
51.摆动控制第二丝线段分别由两个旋转轮18出发，绕过两个旋转轮18后，经旋转架16内侧孔进入旋转架16外侧线槽，然后经支撑架3外侧孔进入支撑架3内侧线槽，之后缠绕于第二丝线连接轴25上；摆动控制第一丝线段缠绕于第一丝线连接轴21上并由第一丝线连接轴21出发，经过连接杆9，依次穿过每个活动关节8外侧的小孔并固定于末端的活动关节8内侧。手柄12发生位置移动时，致旋转轮18发生角位移，进而联动摆动控制第二丝线段，摆动控制第二丝线段通过快接组件20联动控制摆动控制第一丝线段，进而控制末端执行机构7的摆动，通过计算旋转轮18上金属丝(摆动控制第二丝线段)伸缩位移，可精准计算末端执行机构7的摆角。
52.本实施例中，开合控制第二丝线段固定于压力装置13上的固定孔29上并由压力装置13上的固定孔29出发，经手柄12内侧中心孔，然后经支撑架3下方导线软管缠绕于第二丝线连接轴25上；开合控制第一丝线段缠绕于第一丝线连接轴21上并由第一丝线连接轴21出发，经过连接杆9，依次穿过每个活动关节8中心的小孔并固定于末端执行机构7的开合调节轴35上。压力装置13底端通过转轴30转动连接在手柄12上，通过压力装置13的开合(绕转轴
30上下摆动)联动开合控制第二丝线段，开合控制第二丝线段通过快接组件20联动开合控制第一丝线段，进而控制末端执行机构7的开合。其中，活动关节8为现有常规技术，其结构在此不在赘述。
53.在本实施例中，第一快换接头10与第二快换接头11内部设置5个快接组件20，开合控制丝线设置有一根，一根开合控制丝线的开合控制第一丝线段和开合控制第二丝线段通过一个快接组件20快速连接，从而通过压力装置13控制实现末端执行机构7的开合；
54.摆动控制丝线设置有四根，分别为第一摆动控制丝线、第二摆动控制丝线、第三摆动控制丝线和第四摆动控制丝线，第一摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段与摆动控制第二丝线段通过一个快接组件20快速连接，第二摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段与摆动控制第二丝线段通过一个快接组件20快速连接，第三摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段与摆动控制第二丝线段通过一个快接组件20快速连接，第四摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段与摆动控制第二丝线段通过一个快接组件20快速连接。
55.在本实施例中，活动关节8外侧每隔90
°
设有一个小孔，第一摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段和第三摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段分别穿过各活动关节8外侧相对设置的两个小孔，第二摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段和第四摆动控制丝线的摆动控制第一丝线段分别穿过各活动关节8外侧相对设置的另外两个小孔；
56.第一摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段与第三摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段设置为同一根丝线，记为丝线a，该丝线a中部缠绕于一个旋转轮18上且在中点位置固定于旋转轮18上，该丝线a由旋转轮上分出的两端分别为第一摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段和第三摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段，这样一来，在旋转轮18转动时，使得第一摆动控制丝线放松的同时第三摆动控制丝线收紧，或第一摆动控制丝线收紧的同时第三摆动控制丝线放松，且放松和收紧的程度一致；
57.对应的，第二摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段与第四摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段设置为同一根丝线，记为丝线b，该丝线b中部缠绕于另一个旋转轮18上且在中点位置固定于旋转轮18上，该丝线b由旋转轮上分出的两端分别为第二摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段和第四摆动控制丝线的摆动控制第二丝线段，这样一来，在旋转轮18转动时，使得第二摆动控制丝线放松的同时第四摆动控制丝线收紧，或第二摆动控制丝线收紧的同时第四摆动控制丝线放松，且放松和收紧的程度一致。其中所涉及的丝线为不可伸缩的高强金属丝线，通过合理分布即可完成协同动作。
58.其中，两个旋转轮18正交设置，旋转机构14通过两个正交设置的链带45分别与两个旋转轮18连接，链带45一端铰接在旋转轮18的外周面上且其铰接轴平行于旋转轮18所在平面，另一端铰接在旋转机构14外侧且其铰接轴平行于旋转机构14的端面，手柄12发生任意位置移动时，通过旋转机构14会带动链带45产生两个关键动作，其中一个链带45是绕其铰接轴摆动，链带45摆动不会带动旋转轮18发生角位移；另一个链带45绕旋转轮18的轴线转动，该动作致使旋转轮18发生角位移。
59.本实施例中，控制按钮15通过导线连接末端执行机构7和外部电源6，连接控制按钮15和末端执行机构7的导线包括第一导线段和第二导线段，第一导线段一端连接控制按钮15，另一端连接于第二快换接头11内的快插公头上，第二导线段一端连接末端执行机构7，另一端连接于第一快换接头10内的快插母头上，第一导线段和第二导线段通过快插公头
和快插母头能够快速连接。在第一快换接头10与第二快换接头11快速连接后，第一导线段和第二导线段通过快插公头和快插母头快速连接，进而实现控制按钮15与末端执行机构7的电连接。
60.本实施例中，末端执行机构7包括双极电凝钳、单极电刀(图12-图13所示)和单极电凝钩(图14所示)。在手术过程中，根据需要拆换具有不同末端执行机构7的执行机构组件1，进而实现多样性功能的手术操作需求，提高使用便利性，减少术中拆换时间。其中，末端执行机构7是双极电凝钳时，在执行机构组件中设置开合控制丝线；末端执行机构7是单极电刀和单极电凝钩时，不需要在执行机构组件中设置开合控制丝线。末端执行机构7为双极电凝钳、单极电刀或单极电凝钩时，执行机构组件中均设置摆动控制丝线。
61.如图10-图11所示，末端执行机构7为双极电凝钳时，双极电凝钳包括两个开合钳31和钳口固定座32，两个开合钳31通过支撑轴33转动连接在钳口固定座32上，钳口固定座32与活动关节8连接，各开合钳31上均设有开合滑槽34，开合调节轴35前端设有分别滑动连接在各开合滑槽34中的滑动轴36，各滑动轴36同轴线设置并垂直于开合调节轴35的轴线，通过轴向拉动开合调节轴35，使得滑动轴36在开合滑槽34中相对滑动实现两个开合钳31的开合。
62.本实施例中，第一传动轴24上固定连接有第一传动座37，第一传动座37上沿轴向滑动连接有第一传动连接件38，第一传动座37上设有行程限位滑槽39，第一传动连接件38上固定设有限位条40，限位条40穿过行程限位滑槽39以限制第一传动连接件38的滑动行程，第一传动座37与第一传动连接件38之间设有第一弹簧41，第一弹簧41提供驱使第一传动座37与第一传动连接件38相互远离的弹力，第一传动连接件38上设有插块42；第二传动轴28上固定连接有第二传动连接件43，第二传动连接件43上设有与插块42相互配合以传递扭矩的插槽44。将第一快换接头10和第二快换接头11快速连接后，第一传动连接件38与第二传动连接件43通过插块42与插槽44配合连接，从而实现开合控制第一丝线段与开合控制第二丝线段或摆动控制第一丝线段与摆动控制第二丝线段的连接。
63.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：包括多个执行机构组件、快换组件、支撑架、腕部旋转机构、控制手柄机构和外部电源，各所述执行机构组件分别包括不同的末端执行机构，各所述执行机构组件还包括连接所述末端执行机构的活动关节和与所述活动关节连接的连接杆，所述快换组件包括与所述连接杆连接的第一快换接头和与所述支撑架连接的第二快换接头，所述第一快换接头与所述第二快换接头相互配合能够实现快速拆装，所述腕部旋转机构连接在所述支撑架上，用于佩戴于术者的手腕上，所述控制手柄机构与所述腕部旋转机构连接，所述控制手柄机构包括手柄、压力装置和旋转机构，所述手柄上设置用于控制所述末端执行机构功能启闭的控制按钮，所述压力装置连接在所述手柄上，用于通过第一丝传动系统控制所述末端执行机构的开合，所述旋转机构连接在所述手柄前端，用于控制所述末端执行机构的旋转，并用于通过第二丝传动系统控制所述末端执行机构的摆动。2.根据权利要求1所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述第一丝传动系统包括控制所述末端执行机构开合的开合控制丝线，所述开合控制丝线包括分别与所述第一快换接头和所述第二快换接头连接的开合控制第一丝线段和开合控制第二丝线段，所述开合控制第一丝线段和所述开合控制第二丝线段通过一个快接组件能够快速连接；所述第二丝传动系统包括控制所述末端执行机构摆动的摆动控制丝线，所述摆动控制丝线包括分别与所述第一快换接头和所述第二快换接头连接的摆动控制第一丝线段和摆动控制第二丝线段，所述摆动控制第一丝线段和所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件能够快速连接；所述快接组件包括设置于所述第一快换接头内的第一快接件和设置于所述第二快换接头内的第二快接件；所述第一快接件包括第一丝线连接轴、锥齿轮a、锥齿轮b和第一传动轴，所述第一丝线连接轴转动连接在所述第一快换接头内并用于缠绕所述开合控制第一丝线段或所述摆动控制第一丝线段，所述锥齿轮a固定连接在所述第一丝线连接轴上，所述第一传动轴转动连接在所述第一快换接头内，所述锥齿轮b固定连接在所述第一传动轴上并与所述锥齿轮a啮合连接；所述第二快接件包括第二丝线连接轴、锥齿轮c、锥齿轮d和第二传动轴，所述第二丝线连接轴转动连接在所述第二快换接头内并用于缠绕所述开合控制第二丝线段或所述摆动控制第二丝线段，所述锥齿轮c固定连接在所述第二丝线连接轴上，所述第二传动轴转动连接在所述第二快换接头内，所述锥齿轮d固定连接在所述第二传动轴上并与所述锥齿轮c啮合连接；所述第二传动轴与所述第一传动轴通过插接式结构快插连接传递扭矩。3.根据权利要求2所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述腕部旋转机构包括旋转架、腕部佩戴环和旋转轮，所述旋转架固定连接在所述支撑架上并与所述旋转机构连接，通过转动所述旋转机构能够带动所述旋转架和所述支撑架旋转进而控制所述末端执行机构的旋转，所述腕部佩戴环转动连接在所述旋转架内部并与所述旋转架构成腕部佩戴空间，所述旋转轮转动连接在所述旋转架上；所述摆动控制第二丝线段分别由两个所述旋转轮出发，绕过两个所述旋转轮后，经所述旋转架内侧孔进入所述旋转架外侧线槽，然后经所述支撑架外侧孔进入所述支撑架内侧线槽，之后缠绕于所述第二丝线连接轴上；所述摆动控制第一丝线段缠绕于所述第一丝线
连接轴上并由所述第一丝线连接轴出发，经过所述连接杆，依次穿过每个所述活动关节外侧的小孔并固定于末端的所述活动关节内侧。4.根据权利要求3所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述第一快换接头与所述第二快换接头内部设置5个所述快接组件，所述开合控制丝线设置有一根，一根所述开合控制丝线的所述开合控制第一丝线段和所述开合控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接；所述摆动控制丝线设置有四根，分别为第一摆动控制丝线、第二摆动控制丝线、第三摆动控制丝线和第四摆动控制丝线，所述第一摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接，所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接，所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接，所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段与所述摆动控制第二丝线段通过一个所述快接组件快速连接。5.根据权利要求4所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述活动关节外侧每隔90
°
设有一个小孔，所述第一摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段和所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段分别穿过各所述活动关节外侧相对设置的两个小孔，所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段和所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第一丝线段分别穿过各所述活动关节外侧相对设置的另外两个小孔；所述第一摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段与所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段设置为同一根丝线，记为丝线a，所述丝线a中部缠绕于一个所述旋转轮上且在中点位置固定于所述旋转轮上，所述丝线a由所述旋转轮上分出的两端分别为所述第一摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段和所述第三摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段，在所述旋转轮转动时，所述第一摆动控制丝线放松的同时所述第三摆动控制丝线收紧，或所述第一摆动控制丝线收紧的同时所述第三摆动控制丝线放松，且放松和收紧的程度一致；所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段与所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段设置为同一根丝线，记为丝线b，所述丝线b中部缠绕于另一个所述旋转轮上且在中点位置固定于所述旋转轮上，所述丝线b由所述旋转轮上分出的两端分别为所述第二摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段和所述第四摆动控制丝线的所述摆动控制第二丝线段，在所述旋转轮转动时，所述第二摆动控制丝线放松的同时所述第四摆动控制丝线收紧，或所述第二摆动控制丝线收紧的同时所述第四摆动控制丝线放松，且放松和收紧的程度一致；两个所述旋转轮正交设置，所述旋转机构通过两个正交设置的链带分别与两个所述旋转轮连接，所述链带一端铰接在所述旋转轮的外周面上且其铰接轴平行于所述旋转轮所在平面，另一端铰接在所述旋转机构外侧且其铰接轴平行于所述旋转机构的端面，所述手柄发生位置移动时，通过所述旋转机构带动所述链带产生动作，其中一个所述链带绕其铰接轴摆动，所述链带摆动不会带动所述旋转轮发生角位移；另一个所述链带绕所述旋转轮的轴线转动，致使所述旋转轮发生角位移。
6.根据权利要求2所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述开合控制第二丝线段固定于所述压力装置上的固定孔上并由所述压力装置上的固定孔出发，经所述压力装置上的线槽，穿过所述手柄内侧中心孔，然后经所述支撑架下方导线软管缠绕于所述第二丝线连接轴上；所述开合控制第一丝线段缠绕于所述第一丝线连接轴上并由所述第一丝线连接轴出发，经过所述连接杆，依次穿过每个所述活动关节中心的小孔并固定于所述末端执行机构的开合调节轴上。7.根据权利要求1所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述控制按钮通过导线连接所述末端执行机构和所述外部电源，连接所述控制按钮和所述末端执行机构的导线包括第一导线段和第二导线段，所述第一导线段一端连接所述控制按钮，另一端连接于所述第二快换接头内的快插公头上，所述第二导线段一端连接所述末端执行机构，另一端连接所述第一快换接头内的快插母头上，所述第一导线段和所述第二导线段通过所述快插公头和所述快插母头能够快速连接。8.根据权利要求1所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述末端执行机构包括双极电凝钳、单极电刀和单极电凝钩。9.根据权利要求6所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述末端执行机构为双极电凝钳时，所述双极电凝钳包括两个开合钳和钳口固定座，两个所述开合钳通过支撑轴转动连接在所述钳口固定座上，所述钳口固定座与所述活动关节连接，各所述开合钳上均设有开合滑槽，所述开合调节轴前端设有分别滑动连接在各所述开合滑槽中的滑动轴，各所述滑动轴同轴线设置并垂直于所述开合调节轴的轴线，通过轴向拉动所述开合调节轴，使得所述滑动轴在所述开合滑槽中相对滑动实现两个所述开合钳的开合。10.根据权利要求2所述的有源手控多自由度微创手术器械，其特征在于：所述第一传动轴上固定连接有第一传动座，所述第一传动座上沿轴向滑动连接有第一传动连接件，所述第一传动座上设有行程限位滑槽，所述第一传动连接件上固定设有限位条，所述限位条穿过所述行程限位滑槽以限制所述第一传动连接件的滑动行程，所述第一传动座与所述第一传动连接件之间设有第一弹簧，所述第一弹簧提供驱使所述第一传动座与所述第一传动连接件相互远离的弹力，所述第一传动连接件上设有插块；所述第二传动轴上固定连接有第二传动连接件，所述第二传动连接件上设有与所述插块相互配合以传递扭矩的插槽。

技术总结
本发明公开一种有源手控多自由度微创手术器械，涉及医疗器械技术领域，包括多个执行机构组件、快换组件、支撑架、腕部旋转机构、控制手柄机构和外部电源，各执行机构组件分别包括不同的末端执行机构，各执行机构组件还包括连接末端执行机构的活动关节和与活动关节连接的连接杆，快换组件包括相互配合以快速拆装的第一快换接头和第二快换接头，腕部旋转机构连接在支撑架上，控制手柄机构与腕部旋转机构连接，控制手柄机构包括手柄、压力装置和旋转机构，手柄上设置控制按钮，压力装置用于控制末端执行机构的开合，旋转机构用于控制末端执行机构的旋转和摆动。本发明可以实现多自由度运动，操作更加灵活，并且能够实现多样性功能的手术操作需求。的手术操作需求。的手术操作需求。


技术研发人员：刘光 闫宇 于慧敏 郑桐 郭赵行 牛虎利 杨光
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/19