[发明专利]基于柔索牵引串联弹性驱动的微创手术器械及其使用方法

说明书

本发明公开了基于柔索牵引串联弹性驱动的微创手术器械及其使用方法。现有微创手术器械灵活性差，医生操作的手眼协调性差。本发明的步进电机一经线轮一和钢丝绳传动组件驱动指钳一，步进电机二经线轮二和钢丝绳传动组件驱动指钳二，步进电机三经线轮三和钢丝绳传动组件驱动摆动关节；复位推杆与固定在电机安装座上的复位弹簧固定块通过复位弹簧连接，手动推动步进电机一、步进电机二和步进电机三的输出轴复位。本发明能够完成摆动关节偏摆、指钳一和指钳二的同向摆动以及开合三种自由度的动作，且通过机械结构实现一键复位功能，保证摆动关节、指钳一和指钳二在术前的高复位精度，以满足医学上使用时的高精度要求。

技术领域

本发明属于机械工程领域，具体涉及一种基于柔索牵引串联弹性驱动的微创手术器械及其使用方法，能够完成摆动关节偏摆、指钳一和指钳二的同向摆动以及开合三种自由度的动作，使用完成后能一键复位。

背景技术

微创外科手术的研究是临床医学界一个新兴的研究方向。与传统开放式手术相比，微创外科手术具有手术创伤小、痛苦少和康复快等特点，但微创手术器械自由度少导致的手术器械灵活性差、手术器械在切口处的“杠杆”作用使得医生操作的手眼协调性差等问题极大地限制了微创手术技术的发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、能够完成多自由度转动的微创手术器械及其使用方法，能够完成摆动关节偏摆、指钳一和指钳二的同向摆动以及开合三种自由度的动作，器械内部采用钢丝绳传动，并在钢丝绳中间串联弹簧，以此来达到保持钢丝绳长期张紧的目的。

本发明基于柔索牵引串联弹性驱动的微创手术器械，由微器械底座、细长连接管和末端执行器组成。所述的微器械底座包括底座箱体、电机安装座、底座连接件、步进电机一、步进电机二、步进电机三、钢丝绳传动组件、线轮一、线轮二、线轮三、异形线轮定位套一、异形线轮定位套二、异形线轮定位套三、复位推杆、复位推杆按钮、复位导向杆、复位导向杆固定块、复位弹簧和复位弹簧固定块；所述的电机安装座固定在底座箱体上；底座连接件固定在底座箱体上；步进电机一、步进电机二和步进电机三的壳体均固定在电机安装座上；线轮一和异形线轮定位套一均与步进电机一的输出轴固定，线轮二和异形线轮定位套二均与步进电机二的输出轴固定，线轮三和异形线轮定位套三均与步进电机三的输出轴固定；所述异形线轮定位套一、异形线轮定位套二和异形线轮定位套三的弓形轴段的平面均与复位推杆接触；所述复位推杆的一端固定有复位推杆按钮，且复位推杆与固定在电机安装座上的复位导向杆构成滑动副；复位导向杆上固定有复位导向杆固定块；复位推杆与固定在电机安装座上的复位弹簧固定块通过复位弹簧连接。所述的末端执行器包括指钳一、指钳二、摆动关节、末端连接件、偏转轴和销钉一。所述细长连接管的两端分别与末端连接件和底座连接件固定；所述摆动关节的尾部与末端连接件通过销钉一铰接；所述的偏转轴固定在摆动关节的头部，且与销钉一垂直设置；所述指钳一和指钳二的尾部均与偏转轴构成转动副，且指钳一和指钳二正对设置。线轮一、线轮二和线轮三通过钢丝绳传动组件分别与末端执行器的摆动关节、指钳一和指钳二连接。

优选地，所述的线轮一通过线轮轴向定位套一实现在步进电机一的输出轴上的轴向定位，线轮二通过线轮定位套二实现在步进电机二的输出轴上的轴向定位，线轮三通过线轮定位套三实现在步进电机三的输出轴上的轴向定位。

优选地，所述的复位弹簧固定块和复位弹簧设有三组，复位推杆的三个位置处与三个复位弹簧固定块通过复位弹簧连接。

优选地，所述细长连接管的直径不超过10mm。