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申请/专利权人：五邑大学

摘要：本发明公开了一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，包括第一钢丝绳、第二钢丝绳、操作手柄和空心的操作杆，所述操作手柄包括下壳体和上壳体，所述下壳体上设有旋转支架、舵机和可转动设置的操作把手，所述操作杆首端通过轴承可转动设置在旋转支架上，所述舵机的输出轴上固接有舵机臂；所述操作杆末端固接有一腕部柔性段，所述第一钢丝绳一端与舵机臂固接，所述第二钢丝绳一端与操作把手固接，所述第一钢丝绳以及第二钢丝绳的另一端穿过操作杆与腕部柔性段连接；所述腕部柔性段末端的柔性块上固接有手术剪固定座，所述手术剪固定座上设有第二通孔和固定轴，所述固定轴上设有手术剪。其方便携带，占用空间小，同时操作方便，容易上手。

主权项：1.一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于：包括第一钢丝绳、第二钢丝绳、操作手柄和空心的操作杆，所述操作手柄包括下壳体和上壳体，所述下壳体上设有旋转支架、舵机和可转动设置的操作把手，所述操作杆首端通过轴承可转动设置在旋转支架上，所述操作杆外周套接有一旋转轮，所述旋转轮与操作杆过盈配合；所述舵机的输出轴上固接有舵机臂；所述操作杆末端固接有一腕部柔性段，所述第一钢丝绳一端与舵机臂固接，所述第二钢丝绳一端与操作把手固接，所述第一钢丝绳以及第二钢丝绳的另一端穿过操作杆与腕部柔性段连接；所述腕部柔性段包括多个柔性块，所述柔性块上设有多个第一通孔，所述柔性块正面设有凸块，所述凸块呈半圆柱形，其背面设有与凸块匹配的凹槽，所述凹槽也呈半圆柱形，所述第一钢丝绳和第二钢丝绳依次穿过相邻柔性块上的第一通孔，每个第一通孔对应穿过一根钢丝绳，所述柔性块正面的凸块均嵌入相邻柔性块背面的凹槽中，相邻柔性块间通过相匹配的凹槽和凸块转动连接，所述腕部柔性段末端的柔性块上固接有手术剪固定座，所述第一钢丝绳与手术剪固定座固接；所述手术剪固定座上设有第二通孔和固定轴，所述固定轴上设有手术剪，所述手术剪包括固接于固定轴上的静刃以及转动连接在固定轴上的动刃，所述第二钢丝绳穿过第二通孔与动刃固接；所述第一钢丝绳的数量为两根，所述舵机臂上设有两个第一螺孔，所述第一螺孔内设有第一预紧螺丝，两根所述第一钢丝绳通过分别缠绕固定在两颗第一预紧螺丝上实现与舵机臂的固接；所述第二钢丝绳的数量为两根，所述下壳体上设有旋转块，所述旋转块上设有两个第二螺孔，所述第二螺孔内设有第二预紧螺丝，两根所述第二钢丝绳先分别缠绕固定在两颗第二预紧螺丝上，再实现与操作把手的固接；还包括棘爪，所述旋转轮为与所述棘爪匹配的棘轮，所述棘爪连接有一可伸出下壳体外侧的针把手；所述柔性块为一硅胶圆环，所述柔性块上的凸块和凹槽数量均为两个，所述第一通孔分为两组设置在两个凸块间，每组数量为两个，每组的两个第一通孔均分别穿过第一钢丝绳和第二钢丝绳；所述动刃上设有一方形槽，所述方形槽内嵌入一限位块，分别穿过两个第二通孔的两根第二钢丝绳分别与限位块两端固接；所述下壳体上设有导线柱，所述导线柱设置在操作杆首端和旋转块间，所述导线柱外周设有两个环形槽，所述旋转块上的第二钢丝绳跨过所述环形槽穿入操作杆内。

全文数据：一种便携式柔性机电一体化微创手术器械技术领域[0001]本发明涉及微创手术器械技术领域，特别涉及一种便携式柔性机电一体化微创手术器械。背景技术[0002]随着机器人技术的日益成熟，微创手术器械也引入了机器人技术。传统微创手术器械与机器人的结合，形成一个综合性很强的的科技点。微创手术机器人器械可以做到传统手动微创手术器械所不能及的运动方式，使医生可以更加轻松快捷的完成手术，同时提高手术的准确度和成功率，进一步充分发挥微创外科手术的优势，此外拓展了传统微创手术技术的运用范畴，使微创手术可以用于准确率要求更高的手术。伴随着人们对身体疾病和医疗质量的重视，同时在如今社会的快节奏下，术后康复周期也纳入患者对手术方式选择的考虑因素，微创手术机器人的研发便得到了许多人的重点关注。[0003]目前，市面上较多的微创手术机器人器械是主从式的，体型庞大，价格昂贵，医生通过主操作台，控制从操作机械手器械进行手术，患者可以得到很好的医疗服务。不过由于其体型庞大，患者只能到固定点几下治疗，而且主从式的微创手术机器人器械包含多个系统，导致了其价格昂贵，这个费用也就转接到患者身上，患者需要支付昂贵的医疗费用才能够体验这项医疗服务，这也导致了其无法在很大的范围推广。发明内容[0004]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种便携式的、容易操作的机电一体化装置，即一种便携式柔性机电一体化微创手术器械。[0005]本发明解决其问题所采用的技术方案是：[0006]—种便携式柔性机电一体化微创手术器械，[0007]包括第一钢丝绳、第二钢丝绳、操作手柄和空心的操作杆，所述操作手柄包括下壳体和上壳体，所述下壳体上设有旋转支架、舵机和可转动设置的操作把手，所述操作杆首端通过轴承可转动设置在旋转支架上，所述操作杆外周套接有一旋转轮，所述旋转轮与操作杆过盈配合;所述舵机的输出轴上固接有舵机臂;所述操作杆末端固接有一腕部柔性段，所述第一钢丝绳一端与舵机臂固接，所述第二钢丝绳一端与操作把手固接，所述第一钢丝绳以及第二钢丝绳的另一端穿过操作杆与腕部柔性段连接；[0008]所述腕部柔性段包括若干柔性块，所述柔性块上设有若干第一通孔，所述柔性块正面设有凸块，其背面设有与凸块匹配的凹槽，所述第一钢丝绳和第二钢丝绳依次穿过相邻柔性块上的第一通孔，相邻柔性块间通过相匹配的凹槽和凸块转动连接，所述腕部柔性段末端的柔性块上固接有手术剪固定座，所述第一钢丝绳与手术剪固定座固接；[0009]所述手术剪固定座上设有第二通孔和固定轴，所述固定轴上设有手术剪，所述手术剪包括固接于固定轴上的静刃以及转动连接在固定轴上的动刃，所述第二钢丝绳穿过第二通孔与动刃固接。[0010]进一步，所述第一钢丝绳的数量为两根，所述舵机臂上设有两个弟一螺孔，所述第一螺孔内设有第一预紧螺丝，所述两根第一钢丝绳通过分别缠绕固定在两颗第一预紧螺丝上实现与舵机臂的固接。[0011]进一步，所述第二钢丝绳的数量为两根，所述下壳体上设有旋转块，所述旋转块上设有两个第二螺孔，所述第二螺孔内设有第二预紧螺丝，所述两根第二钢丝绳先分别缠绕固定在两颗第二预紧螺丝上，再实现与操作把手的固接。[0012]进一步，还包括棘爪，所述旋转轮为与所述棘爪匹配的棘轮，所述棘爪连接有一可伸出下壳体外侧的针把手。[0013]进一步，所述柔性块为一硅胶圆环，所述柔性块上的凸块和凹槽数量均为两个，所述第一通孔分为两组设置在两个凸块间，每组数量为两个，每组的两个第一通孔均分别穿过第一钢丝绳和第二钢丝绳。[0014]进一步，所述动刃上设有一方形槽，所述方形槽内嵌入一限位块，分别穿过两个第二通孔的两根第二钢丝绳分别与限位块两端固接。[0015]进一步，所述下壳体上设有导线柱，所述导线柱设置在操作杆首端和旋转块间，所述导线柱外周设有两个环形槽，所述旋转块上的第二钢丝绳跨过所述环形槽穿入操作杆内。[0016]进一步，所述下壳体边缘设有卡扣，所述上壳体对应卡扣位置设有相匹配的卡槽，所述上壳体和下壳体通过所述卡扣和卡槽相扣合连接。[0017]进一步，所述上壳体对应旋转轮位置设有供旋转轮伸出的旋转轮开口，所述下壳体对应针把手位置设有供针把手伸出的针把手开口，所述下壳体和下壳体对应操作把手位置设有供操作把手伸出的操作把手开口。[0018]进一步，所述第一通孔的直径为0.8mm。[0019]本发明的有益效果是:本发明采用的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，使用舵机控制和传统的机械控制，舵机通过第一钢丝绳控制腕部柔性段的弯曲动作，操作把手通过第二钢丝绳控制手术剪动作，加上控制旋转轮带动操作杆旋转，腕部柔性段便可以向四个方向弯曲，所述该便携式柔性机电一体化装置具有3个自由度。在保证控制精度稳定的前提下，极大可能的缩小其体积，使其方便携带，占用空间小，同时操作方便，容易上手，医师只需要通过少量的培训便可以轻松的掌握其使用方法，不需要投入大量的时间去学习，减少人力物力的支出，同时价格相对便宜，有利于向小城市推广，推动微创手术的发展。附图说明[0020]下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。[0021]图1是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的结构示意图；[0022]图2是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的局部结构示意图；[0023]图3是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的又一局部结构示意图；[0024]图4是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的局部结构分解图；[0025]图5是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的腕部柔性段结构示意图；[0026]图6是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的手术剪结构示意图；[0027]图7是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的手术剪结构分解图；[0028]图8是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的柔性块正面的结构示意图；[0029]图9是本发明一种便携式柔性机电一体化微创手术器械的背面的结构示意图；[0030]图中，1—操作手柄、11一上壳体、12—下壳体、13—旋转轮开口、14一基板、15—卡扣、2—操作杆、3—腕部柔性段、31—柔性块、32—凸块、33—凹槽、34—第一通孔、4一手术剪、41一手术剪固定座、42—固定轴、43—动刃、44—静刃、45—方形槽、46—限位块、47—第二通孔、5—旋转轮、51—针把手、52—棘爪、53—弹簧、54—安装座、6—舵机、61—舵机臂、62—第一预紧螺丝、7—操作把手、71—旋转块、72—第二预紧螺丝、73—导线柱、81—第一钢丝绳、S2—第二钢丝绳。具体实施方式[0031]参照图1一图9,本发明的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，[0032]包括第一钢丝绳81、第二钢丝绳S2、操作手柄1和空心的操作杆2,所述操作手柄1包括下壳体12和上壳体11，所述下壳体12上设有旋转支架、舵机6和可转动设置的操作把手7,所述下壳体12上设有基板14,所述舵机6安装于基板14上，所述操作杆2首端通过轴承可转动设置在旋转支架上，所述操作杆2外周套接有一旋转轮5,所述旋转轮5与操作杆2过盈配合;所述舵机6的输出轴上固接有舵机臂61，舵机臂61通过花键与舵机6的输出轴连接;所述操作杆2末端固接有一腕部柔性段3,所述第一钢丝绳81—端与舵机臂61固接，所述第二钢丝绳82—端与操作把手7固接，所述第一钢丝绳81以及第二钢丝绳82的另一端穿过操作杆2与腕部柔性段3连接；[0033]所述腕部柔性段3包括若千柔性块31，所述柔性块31上设有若干第一通孔34,所述柔性块31正面设有凸块32,所述凸块32呈半圆柱形，其背面设有与凸块32匹配的凹槽33,所述凹槽33也呈半圆柱形。所述第一钢丝绳81和第二钢丝绳82依次穿过相邻柔性块31上的第一通孔34,每个第一通孔34对应穿过一根钢丝绳，柔性块31正面的凸块32均嵌入相邻柔性块31背面的凹槽33中，相邻柔性块31间通过相匹配的凹槽33和凸块32转动连接。所述腕部柔性段3末端的柔性块31上固接有手术剪固定座41，所述第一钢丝绳81与手术剪固定座41固接。当舵机6驱动舵机臂61转动时，由于两根第一钢丝绳81位于腕部柔性段3中的长度不一致，腕部柔性段3朝较短的第一钢丝绳81—侧弯曲，又由于凹槽33和凸块32均呈半圆柱形，因此通过钢丝绳串接起来的柔性块31即腕部柔性段3只能允许朝两个方向摆动。通过用手拨动旋转轮5带动操作杆2转动，操作杆2转动时会带动腕部柔性段3跟着转动，从而实现腕部柔性段3的多个方向摆动。[0034]所述手术剪固定座41上设有第二通孔47和固定轴42,所述固定轴42上设有手术剪4,所述手术剪4包括固接于固定轴42上的静刃44以及转动连接在固定轴42上的动刃43,从第一通孔34穿过的第二钢丝绳82再穿过第二通孔47与动刃43固接。通过拨动操作把手7转动，两根第二钢丝绳82相对运动，从而驱动动刃43绕固定轴42转动与静刃44完成剪切动作。舵机6的控制信号是一种脉宽调直信号，通过改变脉冲宽度可以改变舵机6的输出角度，因此可以输出脉冲信号的系统都可以控制舵机6的运动，本实施例采用51单片机对舵机6进行控制，因此采用舵机6控制腕部柔性段3的方案成本低廉^结构商单，而且由于航机6可以接收到输出轴的反馈，保证腕部柔性段3动作到位，具有更高的精度。[0035]对于上述实施例，所述第一钢丝绳81的数量为两根，所述舵机臂61上设有两个第一螺孔，所述第一螺孔为M3螺纹孔，所述第一螺孔内设有第一预紧螺丝62，所述第一预紧螺丝62为M3x6的圆头十字螺丝，缩短力臂长度，提供更大的力矩，所述两根第一钢丝绳81通过分别缠绕固定在两颗第一预紧螺丝62上实现与舵机臂61的固接。设置第一预紧螺丝62,可以在安装时实现对第一钢丝绳81进行预紧，同时，由于在长期使用的过程中第一钢丝绳81可能变松，通过直接拧动第一预紧螺丝62对第一钢丝绳81重新收紧而不需要重新安装第一钢丝绳81，方便了维修，降低了成本。[0036]对于上述实施例，所述第二钢丝绳82的数量为两根，所述下壳体12上设有可转动的旋转块71，所述旋转块71上设有两个第二螺孔，所述第二螺孔内设有第二预紧螺丝72，所述两根第二钢丝绳82先分别缠绕固定在两颗第二预紧螺丝72上，再实现与操作把手7的固接。设置第二预紧螺丝72,可以在安装时实现对第二钢丝绳82进行预紧，同时，由于在长期使用的过程中第二钢丝绳82可能变松，通过直接拧动第二预紧螺丝72对第二钢丝绳82重新收紧而不需要重新安装第二钢丝绳82,方便了维修，降低了成本。[0037]为了防止操作杆2方向转动，还包括安装座54,所述安装座54内设有棘爪52,，所述棘爪52连接有一可伸出下壳体12外侧的针把手51，所述旋转轮5为与所述棘爪52匹配的棘轮，所述安装座54内设有一用于给棘爪52提供向棘轮方向弹性力的弹簧53,棘轮和棘爪52构成一个棘轮机构，棘轮机构是一种单向间歇运动机构。通过设置棘轮机构可以保证操作杆2被旋转后稳定在对应的位置，避免发生失误而反向转动。如果想要让操作杆2反向旋转，可以握住针把手51向下壳体12外侧拉动棘爪52,克服弹簧53的弹性力，使棘爪52与棘轮松开，用手拨动旋转轮5是操作杆2反向转动。[0038]优选地，所述柔性块31为一硅胶圆环，所述柔性块31上的凸块32和凹槽33数量均为两个，所述第一通孔34分为两组设置在两个凸块32间，每组数量为两个，每组的两个第一通孔34均分别穿过第一钢丝绳81和第二钢丝绳82。将每根钢丝绳分别穿过单独的第一通孔34,可以避免在同一第一通孔34中穿过多根钢丝绳造成钢丝绳间的干扰。，[0039]具体地，所述动刃43上设有一方形槽45,所述方形槽45内嵌入一限位块46,分别穿过两个第二通孔47的两根第二钢丝绳82分别与限位块46两端固接。当用后拨动操作把手7，引起两根第二钢丝绳82的相对运动，从而拉动动刃43绕固定轴42转动而与静刃44完成剪切的动作。[0040]为了提升第二钢丝绳82的灵敏度，所述下壳体12上设有导线柱73,所述导线柱73设置在操作杆2首端和旋转块71间，所述导线柱73外周设有两个环形槽，所述旋转块71上的第二钢丝绳82跨过所述环形槽穿入操作杆2内。导线柱73相当于定滑轮的作用，可以改变第二钢丝绳82上力的传递方向，固接在旋转块71上的第二钢丝绳82跨过定滑轮再穿入操作杆2内，可以避免第二钢丝绳82与操作杆2的摩擦，提升灵敏度，同时可以灵活的调节旋转块71和操作把手7的位置，方便减小手柄体积。[0041]为了方便安装和拆卸，所述下壳体I2边缘设有卡扣15,所述上壳体11对应卡扣15位置设有相匹配的卡槽，所述上壳体11和下壳体I2通过所述卡扣15和卡槽相扣合连接。[0042]优选地，所述上壳体11对应旋转轮5位置设有供旋转轮5伸出的旋转轮5开口13，所还卜冗伸直奴有供针把手51伸出的针把手51开口，所述下壳体12和下壳体12对应操作把手7位置设有供操作把手7伸出的操作把手7开口。通过设置相应的开口，方便医生控制和使用本器械。[0043]优选地，所述第一通孔34的直径为〇.8mm。[0044]以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只w其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。”、戈

权利要求：1.一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于：包括第一钢丝绳、第二钢丝绳、操作手柄和空心的操作杆，所述操作手柄包括下壳体和上壳体，所述下壳体上设有旋转支架、舵机和可转动设置的操作把手，所述操作杆首端通过轴承可转动设置在旋转支架上，所述操作杆外周套接有一旋转轮，所述旋转轮与操作杆过盈配合;所述舵机的输出轴上固接有舵机臂;所述操作杆末端固接有一腕部柔性段，所述第一钢丝绳一端与舵机臂固接，所述第二钢丝绳一端与操作把手固接，所述第一钢丝绳以及第二钢丝绳的另一端穿过操作杆与腕部柔性段连接；所述腕部柔性段包括若干柔性块，所述柔性块上设有若干第一通孔，所述柔性块正面设有凸块，其背面设有与凸块匹配的凹槽，所述第一钢丝绳和第二钢丝绳依次穿过相邻柔性块上的第一通孔，相邻柔性块间通过相匹配的凹槽和凸块转动连接，所述腕部柔性段末端的柔性块上固接有手术剪固定座，所述第一钢丝绳与手术剪固定座固接；所述手术剪固定座上设有第二通孔和固定轴，所述固定轴上设有手术剪，所述手术剪包括固接于固定轴上的静刃以及转动连接在固定轴上的动刃，所述第二钢丝绳穿过第二通孔与动刃固接。2.根据权利要求1所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:所述第一钢丝绳的数量为两根，所述舵机臂上设有两个第一螺孔，所述第一螺孔内设有第一预紧螺丝，所述两根第一钢丝绳通过分别缠绕固定在两颗第一预紧螺丝上实现与舵机臂的固接。3.根据权利要求2所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:所述第二钢丝绳的数量为两根，所述下壳体上设有旋转块，所述旋转块上设有两个第二螺孔，所述第二螺孔内设有第二预紧螺丝，所述两根第二钢丝绳先分别缠绕固定在两颗第二预紧螺丝上，再实现与操作把手的固接。4.根据权利要求3所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:还包括棘爪，所述旋转轮为与所述棘爪匹配的棘轮，所述棘爪连接有一可伸出下壳体外侧的针把手。5.根据权利要求4所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:所述柔性块为一硅胶圆环，所述柔性块上的凸块和凹槽数量均为两个，所述第一通孔分为两组设置在两个凸块间，每组数量为两个，每组的两个第一通孔均分别穿过第一钢丝绳和第二钢丝绳。6.根据权利要求5所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:所述动刃上设有一方形槽，所述方形槽内嵌入一限位块，分别穿过两个第二通孔的两根第二钢丝绳分别与限位块两端固接。7.根据权利要求6所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:所述下壳体上设有导线柱，所述导线柱设置在操作杆首端和旋转块间，所述导线柱外周设有两个环形槽，所述旋转块上的第二钢丝绳跨过所述环形槽穿入操作杆内。8.根据权利要求7所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:所述下壳体边缘设有卡扣，所述上壳体对应卡扣位置设有相匹配的卡槽，所述上壳体和下壳体通过所述卡扣和卡槽相扣合连接。9.根据权利要求8所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于:所述上壳体对应旋转轮位置设有供旋转轮伸出的旋转轮开口，所述下壳体对应针把手位置设有供针把手伸出的针把手开口，所述下壳体和下壳体对应操作把手位置设有供操作把手伸出的操作把手开口。10.根据权利要求9所述的一种便携式柔性机电一体化微创手术器械，其特征在于：所述第一通孔的直径为〇•8mra。

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