CN120168055A - 一种多关节内窥镜手控器械 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多关节内窥镜手控器械。该多关节内窥镜手控器械包括操作钳、控制机构和手控组件。控制机构包括机壳和绕轮组件；机壳表面活动安装有两个绕轮组件，两个绕轮组件相对垂直设置，且每个绕轮组件有两个相反牵引的牵引端，牵引端经变向引导后与操作钳的关节部位连接，两组绕轮组件错位配合牵引操作钳四个方向弯曲。手控组件包括定位滚珠、控制链和手柄；手柄的中轴端连接有定位滚珠，定位滚珠活动嵌于机壳内部，手柄外部安装有两个控制链，两个控制链一一对应驱动两个绕轮组件。本发明通过手柄的转动驱动绕轮组件令操作钳随手柄的转动方向而弯曲，无需施加反作用力，避免产生非预期位移，提高操作精度和操作安全性，且设备整体体积小。

Description

一种多关节内窥镜手控器械

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种多关节内窥镜手控器械。

背景技术

内窥镜手控器械作为微创外科手术的核心工具，其结构设计直接关系手术安全性与操作效能。现有典型产品主要通过反向施力机构实现末端执行器控制：当术者对手柄施加反向作用力时，该力学信号经传动系统转化为钳头的开合或旋转动作。这种机械传动系统虽然能保证高精度操作，但在临床实践中暴露出亟待解决的结构性缺陷。

具体而言，器械的操作导杆在体外段接受反向施力时，体内段的末端执行器不可避免地产生连带运动。这种非预期位移存在两个潜在风险：其一，当器械在狭窄解剖间隙内操作时，末端执行器的非自主运动可能对邻近组织造成机械性损伤；其二，施力过程中导杆的弹性形变会改变末端执行器的实际位移量，导致操作精度下降。这种矛盾在深部腔道手术和精细解剖分离操作中尤为突出。

发明内容

基于此，有必要针对现有手控器械通过施加反向力令前端钳头移动会产生非预期位移的问题，提供一种多关节内窥镜手控器械。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多关节内窥镜手控器械，主要包括操作钳、控制机构和手控组件。

控制机构包括机壳和绕轮组件；机壳表面活动安装有两个绕轮组件，两个绕轮组件相对垂直设置，且每个绕轮组件有两个相反牵引的牵引端，牵引端经变向引导后与操作钳的关节部位连接，两组绕轮组件错位配合牵引操作钳四个方向弯曲。

手控组件包括定位滚珠、控制链和手柄；手柄位于机壳背离操作钳的一端，且手柄的中轴端连接有定位滚珠，定位滚珠活动嵌于机壳内部，且内部具有通道，手柄外部安装有两个控制链，两个控制链一一对应驱动两个绕轮组件；当手柄以定位滚珠为中心朝操作钳四个方向弯曲的其中一个方向转动时，控制链联动对应绕轮组件驱动操作钳朝同一方向弯曲。

进一步的，绕轮组件包括绕线轮、钢丝绳、滑轮承载台和变向滑轮；滑轮承载台安装在机壳内部且与机壳同轴设置，滑轮承载台上转动连接有与钢丝绳数量对应的变向滑轮；绕线轮转动设置在机壳上，绕线轮上具有两个绕线槽，两个钢丝绳的其中一端以相反方向对应缠绕在绕线轮的两个绕线轮内，另一端作为牵引端经变向滑轮调整后与操作钳的关节部位连接。

进一步的，机壳的表面螺纹连接有锁止旋钮，锁止旋钮与绕轮组件错开设置，且端部位于机壳内的定位滚珠旁。

进一步的，操作钳包括依次连接的钳头、多关节骨架和外管；外管的末端与机壳连通设置，多关节骨架的每个关节均有呈圆周分布的四个通孔，构成四组位于同一线性上的通孔，两个绕轮组件的四个钢丝绳一一对应穿过多关节骨架的通孔并与多关节骨架的首端连接。

进一步的，外管内壁边缘处设置有与四个钢丝绳匹配的牵引通道，外管的圆心处开设有中心通道。

进一步的，钳头具有夹持部位和连接部位，连接部位与多关节骨架转动连接，夹持部位和连接部位的连接处有中心绳，中心绳贯穿多关节骨架的中心、外管的中心通道及定位滚珠内部的通道与手柄连接。

进一步的，手柄包括柄壳、扳机和中轴套；柄壳的首端中心处连接有中轴套，中轴套作为手柄的中轴端贯穿定位滚珠并与其固接；扳机转动安装在柄壳的末端，中心绳穿过中轴套并与扳机连接，通过扳机驱动中心绳控制夹持部位的开合。

进一步的，柄壳的内部活动设置用于驱动中心绳自转的自转旋钮，自转旋钮的部分外缘部位位于柄壳外部。

进一步的，机壳的外部设置有用于引导钢丝绳有序进入机壳内部的引导轮。

进一步的，机壳的外表面设置有用于防护绕线轮的弧形遮挡罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1.通过手柄的转动驱动绕轮组件令操作钳随手柄的转动方向而弯曲，无需施加反作用力，避免产生非预期位移，提高操作精度和操作安全性，且设备整体体积小，占用空间少，操作简便；

2.通过锁止旋钮能够对手控组件进行固定，在不需要调整操作钳时通过锁止旋钮限位，能够保持操作钳当前弯曲角度，降低误操作的风险，此外，通过自转旋钮实现钳头的自旋转，与绕轮组件的配合能够满足整个器械具备6个自由度。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为发明介绍的一种多关节内窥镜手控器械的立体图；

图2为基于图1的操作钳的结构示意图；

图3为基于图2的多关节骨架的结构示意图；

图4为基于图1的机壳的内部结构示意图；

图5为基于图4的滑轮承载套的结构示意图；

图6为基于图1的控制链与绕轮组件的连接示意图；

图7为基于图6的手柄的内部结构示意图。

图中标号：1、操作钳；11、钳头；12、多关节骨架；13、外管；14、中心绳；2、控制机构；21、机壳；22、绕轮组件；221、绕线轮；222、滑轮承载台；223、变向滑轮；224、钢丝绳；23、锁止旋钮；3、手控组件；31、定位滚珠；32、控制链；33、手柄；331、柄壳；332、扳机；333、中轴套；334、自转旋钮。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

请参阅图1，本发明介绍了一种多关节内窥镜手控器械，主要包括操作钳1、控制机构2和手控组件3。

如图2和图3所示，操作钳1包含依次设置的钳头11、多关节骨架12和外管13。外管13优选柔性材质，外管13的内壁边缘具有四个牵引通道，四个牵引通道呈圆周分布，且外管13的圆心处开设有中心通道。多关节骨架12的每段关节实现一个相对方向的转动，两段关节即可实现两种相对方向的转动，通过多段关节，可以实现两种相对方向的弯曲转动。多关节骨架12的每个关节均有呈圆周分布的四个通孔，构成四组位于同一线性上的通孔，且多关节骨架12的中心也开设孔。

钳头11分为夹持部位和连接部位，连接部位与多关节骨架12转动连接，夹持部位和连接部位的连接处有中心绳14，通过中心绳14可以驱动夹持部位的开合，中心绳14与钳头11的连接方式可以采用现有常规连接方式，例如在夹持部位的侧部安装有中间软芯轴，并通过中间软芯轴与多关节骨架12的中心通道连通，中间软芯轴为中空型，方便中心绳14与夹持部位连接。中心绳14穿过多关节骨架12的中心以及外管13的中心通道，再穿过控制机构2的机壳21与手柄33的扳机332连接，初始状态下钳头11处于张开状态，按压扳机332拉扯中心绳14可令钳头11处于闭合状态。

如图4和图5所示，控制机构2主要包括机壳21和绕轮组件22，绕轮组件22为两个，二者相互空间垂直。绕轮组件22主要包含绕线轮221、钢丝绳224、滑轮承载台222和变向滑轮223。绕线轮221转动连接在机壳21表面，为了对绕线轮221以及缠绕在绕线轮221表面的钢丝绳224防护，在机壳21的外表面加装弧形遮挡罩，对绕线轮221进行半遮挡。

由于绕线轮221上具有两个绕线槽，每个绕线槽内缠绕一个钢丝绳224，两个绕线槽内的钢丝绳224缠绕方向相反，以满足绕线轮221转动时其中一个钢丝绳224处于松绳状态，另一个钢丝绳224处于收紧状态。钢丝绳224的一端固接在绕线轮221内，另一端作为绕轮组件22的牵引端。

滑轮承载台222安装在机壳21内部，由于具有四个钢丝绳224，因此滑轮承载台222上具有四个变向滑轮223。变向滑轮223将同一绕线轮221上的两个钢丝绳224调转方向，从而实现操作钳1随手柄33同步同方向运动。因此，钢丝绳224经变向滑轮223变向引导后，再经外管13的牵引通道以及多关节骨架12的通孔与多关节骨架12的首端连接。由于有两个绕轮组件22，因此具有四个钢丝绳224，实现多关节骨架12四个方向的转动。需要强调的是，绕线轮221位于机壳21外表面，而变向滑轮223位于机壳21内部，为了避免四个钢丝绳224相互缠绕，在机壳21的外部设置有用于引导钢丝绳224有序进入机壳21内部的引导轮。

如图6和图7所示，手持组件主要由定位滚珠31、控制链32和手柄33构成。定位滚珠31位于机壳21内，机壳21内预先设置能够容纳定位滚珠31的腔室，定位滚珠31嵌于该腔室内且不影响自身转动，定位滚珠31沿机壳21的长度方向其中心处开设有孔形成通道，用于与手柄33连接，且机壳21的末端为开口设置，方便手柄33联动定位滚珠31进行偏移转动，定位滚珠31作为手柄33的转动圆心。

手柄33包含柄壳331、扳机332和中轴套333。柄壳331的首端中心处连接有中轴套333，中轴套333中空设置，中轴套333作为手柄33的中轴端贯穿定位滚珠31中心的孔并与其固接，扳机332转动安装在柄壳331的末端，扳机332的作用是用于驱动中心绳14，中心绳14能够穿过中轴套333并与扳机332连接。柄壳331的内部具有套筒，用于引导中心绳14穿过柄壳331并与扳机332连接。

通过驱动中心绳14自转可以实现对钳头11的自转。在柄壳331的内部设置自转旋钮334，自转旋钮334的直径大于柄壳331的直径，因此自转旋钮334的部分外缘部位位于柄壳331外部。通过自转旋钮334驱动套筒旋转，从而带动中心绳14的旋转。为了不影响扳机332驱动中心绳14，中心绳14的末端与扳机332采用转动连接的方式，套筒的内壁具有限位齿，限位齿的长度方向与套筒的轴向一致，中心绳14位于套筒内部的部位外表面设置与限位齿适配的齿槽或齿形凸起，从而达到套筒旋转能够带动中心绳14旋转，驱动钳头11旋转，同时不影响扳机332驱动中心绳14控制钳头11的开合。

柄壳331与绕线轮221之间通过控制链32连接，当手柄33以定位滚珠31为中心朝操作钳1四个方向弯曲的其中一个方向转动时，控制链32联动对应绕轮组件22驱动操作钳1朝同一方向弯曲。若是不需要调整操作钳1的弯曲方向，可以通过锁止旋钮23对定位滚珠31进行限位，即在机壳21上螺纹连接有锁止旋钮23，当拧紧锁止旋钮23时，锁止旋钮23的端部紧贴定位滚珠31，从而达到对手柄33定位的目的，此时控制链32不能驱动绕线轮221旋转，从而打动固定钳头11的目的。

具体实施时，操作钳1有三个运动模式，

1、通过扳机332控制操作钳1张开与闭合；

2、通过转动自转旋钮334可以带动操作钳1自转；

3、令锁止旋钮23脱离定位滚珠31，驱动手柄33，控制链32驱动对应的绕线轮221，该绕线轮221上的两个钢丝绳224一个张紧，一个松弛，让多关节骨架12向张紧的钢丝绳224方向运动，实现操作钳1随手柄33运动同步同方向弯曲，最大弯曲角度为90°。

本实施例通过手柄33的转动驱动绕轮组件22令操作钳1随手柄33的转动方向而弯曲，无需施加反作用力，避免产生非预期位移，提高操作精度和操作安全性，且设备整体体积小，占用空间少，操作简便；通过锁止旋钮23能够对手控组件3进行固定，在不需要调整操作钳1时通过锁止旋钮23限位，能够保持操作钳1当前弯曲角度，降低误操作的风险，此外，通过自转旋钮334实现钳头11的自旋转，与绕轮组件22的配合能够满足整个器械具备6个自由度。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多关节内窥镜手控器械，其特征在于，其包括：

操作钳(1)；

控制机构(2)，其包括机壳(21)和绕轮组件(22)；机壳(21)表面活动安装有两个绕轮组件(22)，两个绕轮组件(22)相对垂直设置，且每个绕轮组件(22)有两个相反牵引的牵引端，牵引端经变向引导后与操作钳(1)的关节部位连接，两组绕轮组件(22)错位配合牵引操作钳(1)四个方向弯曲；

手控组件(3)，其包括定位滚珠(31)、控制链(32)和手柄(33)；手柄(33)位于机壳(21)背离操作钳(1)的一端，且手柄(33)的中轴端连接有定位滚珠(31)，定位滚珠(31)活动嵌于机壳(21)内部，且内部具有通道；手柄(33)外部安装有两个控制链(32)，两个控制链(32)一一对应驱动两个绕轮组件(22)；当手柄(33)以定位滚珠(31)为中心朝操作钳(1)四个方向弯曲的其中一个方向转动时，控制链(32)联动对应绕轮组件(22)驱动操作钳(1)朝同一方向弯曲。

2.根据权利要求1所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，绕轮组件(22)包括绕线轮(221)、钢丝绳(224)、滑轮承载台(222)和变向滑轮(223)；滑轮承载台(222)安装在机壳(21)内部且与机壳(21)同轴设置，滑轮承载台(222)上转动连接有与钢丝绳(224)数量对应的变向滑轮(223)；绕线轮(221)转动设置在机壳(21)上，绕线轮(221)上具有两个绕线槽，两个钢丝绳(224)的其中一端以相反方向对应缠绕在绕线轮(221)的两个绕线轮(221)内，另一端作为牵引端经变向滑轮(223)调整后与操作钳(1)的关节部位连接。

3.根据权利要求1所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，机壳(21)的表面螺纹连接有锁止旋钮(23)，锁止旋钮(23)与绕轮组件(22)错开设置，且端部位于机壳(21)内的定位滚珠(31)旁。

4.根据权利要求2所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，操作钳(1)包括依次连接的钳头(11)、多关节骨架(12)和外管(13)；外管(13)的末端与机壳(21)连通设置，多关节骨架(12)的每个关节均有呈圆周分布的四个通孔，构成四组位于同一线性上的通孔，两个绕轮组件(22)的四个钢丝绳(224)一一对应穿过多关节骨架(12)的通孔并与多关节骨架(12)的首端连接。

5.根据权利要求4所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，外管(13)内壁边缘处设置有与四个钢丝绳(224)匹配的牵引通道，外管(13)的圆心处开设有中心通道。

6.根据权利要求5所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，钳头(11)具有夹持部位和连接部位，连接部位与多关节骨架(12)转动连接，夹持部位和连接部位的连接处有中心绳(14)，中心绳(14)贯穿多关节骨架(12)的中心、外管(13)的中心通道及定位滚珠(31)内部的通道与手柄(33)连接。

7.根据权利要求6所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，手柄(33)包括柄壳(331)、扳机(332)和中轴套(333)；柄壳(331)的首端中心处连接有中轴套(333)，中轴套(333)作为手柄(33)的中轴端贯穿定位滚珠(31)并与其固接；扳机(332)转动安装在柄壳(331)的末端，中心绳(14)穿过中轴套(333)并与扳机(332)连接，通过扳机(332)驱动中心绳(14)控制夹持部位的开合。

8.根据权利要求7所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，柄壳(331)的内部活动设置用于驱动中心绳(14)自转的自转旋钮(334)，自转旋钮(334)的部分外缘部位位于柄壳(331)外部。

9.根据权利要求2所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，机壳(21)的外部设置有用于引导钢丝绳(224)有序进入机壳(21)内部的引导轮。

10.根据权利要求2所述的多关节内窥镜手控器械，其特征在于，机壳(21)的外表面设置有用于防护绕线轮(221)的弧形遮挡罩。