一种可弯曲手术装置
本发明涉及医疗设备，尤其涉及一种可弯曲手术装置。
背景技术：
1、在微创外科手术中，手术工具的性能表现对于手术的成功与否、手术的时间长短、病人的恢复时间以及医生的操作复杂度都起到了至关重要的作用。随着医疗技术的进步，对手术工具的要求也日益严格，需要其在保证手术精度的同时，尽可能减少手术对病人的创伤，并降低医生的操作难度。
2、然而，现有的大多数微创外科手术工具在设计和使用上存在一些明显的劣势。首先，这些工具的运动自由度相对较少，往往只能进行简单的线性运动或旋转运动，无法满足复杂手术操作的需求。其次，工具的直径过大，这使得在狭窄的手术空间内进行操作变得十分困难，增加了手术的难度和风险。再者，工具的刚度不足，容易导致在手术过程中发生形变，影响手术的精度和效果。最后，现有工具的自动化程度较低，多数仍需要医生手动操作，这不仅增加了医生的操作负担，也增加了手术的不确定性和风险。
3、为了解决上述问题，提高微创外科手术的效率和安全性，有必要提供一种新的技术方案。
技术实现思路
1、本发明提供一种可弯曲手术装置，旨在解决上述至少一种技术问题。
2、本发明提供一种可弯曲手术装置，包括连续体弯曲机构，所述连续体弯曲机构包括刚性段和可弯曲段；
3、所述连续体弯曲机构包括双层同心嵌套设置的外管和内管，所述外管和所述内管对应所述可弯曲段的一端固定连接，所述外管和所述内管对应所述刚性段的部分可沿所述连续体弯曲机构的轴向相对移动，通过固定所述外管和所述内管中的一者，并且驱动所述外管和所述内管中的另一者沿所述连续体弯曲机构的轴向移动，以使所述连续体弯曲机构的所述可弯曲段弯曲变形。
4、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述内管的长度大于所述外管的长度，并且所述外管和所述内管远离所述刚性段的一端平齐设置。
5、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述外管包括外管可弯曲段和外管刚性段，所述内管包括内管可弯曲段和内管刚性段，所述外管可弯曲段和所述内管可弯曲段对应设置，所述外管刚性段和所述内管刚性段对应设置，其中，所述内管可弯曲段的长度大于所述外管可弯曲段的长度。
6、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述外管可弯曲段设有若干第一切槽，若干所述第一切槽沿所述外管的轴向间隔的分布在所述外管可弯曲段上，并且若干所述第一切槽均沿所述外管的径向延伸；
7、所述内管可弯曲段设有若干第二切槽，若干所述第二切槽沿所述内管的轴向间隔的分布在所述内管可弯曲段上，并且若干所述第二切槽均沿所述内管的径向延伸。
8、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述第一切槽和所述第二切槽在所述连续体弯曲机构的周向上错位分布。
9、根据本发明提供的可弯曲手术装置，还包括运动控制系统，所述外管和所述内管对应所述刚性段的部分分别安装在所述运动控制系统上，所述运动控制系统包括旋转运动机构和推拉机构，所述外管通过所述旋转运动机构固定，所述推拉机构与所述内管的末端连接，所述推拉机构通过推拉所述内管使得所述连续体弯曲机构的所述可弯曲段弯曲；所述旋转运动机构通过旋转所述外管，以带动所述连续体弯曲机构进行旋转。
10、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述运动控制系统还包括同轴度保持架，所述外管和所述内管通过所述同轴度保持架连接，所述同轴度保持架用于使所述外管和所述内管保持同步旋转运动。
11、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述旋转运动机构包括第一电机、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定在所述第一电机的输出轴上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述外管穿过所述第二齿轮并与所述第二齿轮固定连接，所述第一电机的输出轴的旋转通过所述第一齿轮和所述第二齿轮传动至所述外管上。
12、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述推拉机构包括第二电机、第三齿轮、第四齿轮、推拉组件和锁紧结构，所述第三齿轮固定在所述第二电机的输出轴上，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，所述推拉组件的一端固定在所述第四齿轮上，所述推拉组件的另一端与所述锁紧结构连接，所述锁紧结构与所述内管固定连接，所述第二电机的输出轴的旋转通过所述第三齿轮和所述第四齿轮传动至所述推拉组件上，所述推拉组件用于将旋转运动转化为直线运动，并带动所述锁紧结构沿所述连续体弯曲机构的轴向移动，实现对所述内管的推拉。
13、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述推拉组件包括螺杆和推拉板，所述螺杆沿所述连续体弯曲机构的轴向设置，并且所述螺杆的一端与所述第四齿轮固定连接，所述推拉板旋转的套设在所述螺杆上，所述锁紧结构与所述推拉板连接，所述螺杆旋转带动所述推拉板沿所述连续体弯曲机构的轴向移动。
14、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述运动控制系统还包括推拉力传感器，所述推拉力传感器设置于所述推拉板与所述锁紧结构之间，所述锁紧结构通过所述推拉力传感器与所述推拉板连接。
15、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述运动控制系统还包括底座、滑轨、滑台和带轮机构，所述滑轨设置在所述底座上，所述滑台滑动的设置在所述滑轨上，所述带轮机构设置在所述底座上并与所述滑台固定连接，所述旋转运动机构和所述推拉机构均固定在所述滑台上；
16、其中，所述带轮机构用于带动所述滑台及位于所述滑台上的所述旋转运动机构和所述推拉机构沿所述滑轨的延伸方向同步移动。
17、根据本发明提供的可弯曲手术装置，所述带轮机构包括第三电机、第一滑轮、第二滑轮和皮带，所述第三电机设置在所述底座上，所述第一滑轮和所述第二滑轮沿所述连续体弯曲机构的轴向间隔排布，并且所述第一滑轮和所述第二滑轮的轴向均与所述连续体弯曲机构的轴向垂直，所述第一滑轮与所述第三电机的输出轴连接，所述第二滑轮转动的固定在所述底座上，所述皮带套设在所述第一滑轮和所述第二滑轮上，所述皮带通过连接板与所述滑台连接。
18、本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
19、本发明提供的可弯曲手术装置，包括连续体弯曲机构，连续体弯曲机构包括双层同心嵌套设置的外管和内管，外管和内管的前端组合形成连续体弯曲机构的可弯曲段，外管和内管的后端组合形成连续体弯曲机构的刚性段，并且外管和内管对应可弯曲段的一端固定连接，外管和内管对应刚性段的部分可沿连续体弯曲机构的轴向相对移动，通过固定外管和内管中的一者，并且驱动外管和内管中的另一者沿连续体弯曲机构的轴向移动，以使连续体弯曲机构的可弯曲段弯曲变形。本发明的可弯曲手术装置通过推拉外管和内管中的一者，可以使连续体弯曲机构朝不同方向弯曲，使其具有较高的灵活性；并且相互嵌套的内外管自身可传递所需的直线运动，使得整体尺寸比较小，结构简单，适用于小尺寸范围(如2mm)内手术工具，能够在狭窄的手术空间内进行操作；另外，双层同心管嵌套设置提升了连续体弯曲机构的刚度，避免连续体弯曲机构在手术过程中随意发生形变，从而提升了手术的对准精度。
技术特征：
1.一种可弯曲手术装置，其特征在于，包括连续体弯曲机构，所述连续体弯曲机构包括刚性段和可弯曲段；
2.根据权利要求1所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述内管的长度大于所述外管的长度，并且所述外管和所述内管远离所述刚性段的一端平齐设置。
3.根据权利要求2所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述外管包括外管可弯曲段和外管刚性段，所述内管包括内管可弯曲段和内管刚性段，所述外管可弯曲段和所述内管可弯曲段对应设置，所述外管刚性段和所述内管刚性段对应设置，其中，所述内管可弯曲段的长度大于所述外管可弯曲段的长度。
4.根据权利要求3所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述外管可弯曲段设有若干第一切槽，若干所述第一切槽沿所述外管的轴向间隔的分布在所述外管可弯曲段上，并且若干所述第一切槽均沿所述外管的径向延伸；
5.根据权利要求4所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述第一切槽和所述第二切槽在所述连续体弯曲机构的周向上错位分布。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可弯曲手术装置，其特征在于，还包括运动控制系统，所述外管和所述内管对应所述刚性段的部分分别安装在所述运动控制系统上，所述运动控制系统包括旋转运动机构和推拉机构，所述外管通过所述旋转运动机构固定，所述推拉机构与所述内管的末端连接，所述推拉机构通过推拉所述内管使得所述连续体弯曲机构的所述可弯曲段弯曲；所述旋转运动机构通过旋转所述外管，以带动所述连续体弯曲机构进行旋转。
7.根据权利要求6所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述运动控制系统还包括同轴度保持架，所述外管和所述内管通过所述同轴度保持架连接，所述同轴度保持架用于使所述外管和所述内管保持同步旋转运动。
8.根据权利要求6所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述旋转运动机构包括第一电机、第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮固定在所述第一电机的输出轴上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述外管穿过所述第二齿轮并与所述第二齿轮固定连接，所述第一电机的输出轴的旋转通过所述第一齿轮和所述第二齿轮传动至所述外管上。
9.根据权利要求6所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述推拉机构包括第二电机、第三齿轮、第四齿轮、推拉组件和锁紧结构，所述第三齿轮固定在所述第二电机的输出轴上，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合，所述推拉组件的一端固定在所述第四齿轮上，所述推拉组件的另一端与所述锁紧结构连接，所述锁紧结构与所述内管固定连接，所述第二电机的输出轴的旋转通过所述第三齿轮和所述第四齿轮传动至所述推拉组件上，所述推拉组件用于将旋转运动转化为直线运动，并带动所述锁紧结构沿所述连续体弯曲机构的轴向移动，实现对所述内管的推拉。
10.根据权利要求9所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述推拉组件包括螺杆和推拉板，所述螺杆沿所述连续体弯曲机构的轴向设置，并且所述螺杆的一端与所述第四齿轮固定连接，所述推拉板旋转的套设在所述螺杆上，所述锁紧结构与所述推拉板连接，所述螺杆旋转带动所述推拉板沿所述连续体弯曲机构的轴向移动。
11.根据权利要求10所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述运动控制系统还包括推拉力传感器，所述推拉力传感器设置于所述推拉板与所述锁紧结构之间，所述锁紧结构通过所述推拉力传感器与所述推拉板连接。
12.根据权利要求6所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述运动控制系统还包括底座、滑轨、滑台和带轮机构，所述滑轨设置在所述底座上，所述滑台滑动的设置在所述滑轨上，所述带轮机构设置在所述底座上并与所述滑台固定连接，所述旋转运动机构和所述推拉机构均固定在所述滑台上；
13.根据权利要求12所述的可弯曲手术装置，其特征在于，所述带轮机构包括第三电机、第一滑轮、第二滑轮和皮带，所述第三电机设置在所述底座上，所述第一滑轮和所述第二滑轮沿所述连续体弯曲机构的轴向间隔排布，并且所述第一滑轮和所述第二滑轮的轴向均与所述连续体弯曲机构的轴向垂直，所述第一滑轮与所述第三电机的输出轴连接，所述第二滑轮转动的固定在所述底座上，所述皮带套设在所述第一滑轮和所述第二滑轮上，所述皮带通过连接板与所述滑台连接。
技术总结
本发明涉及医疗设备技术领域，提供了一种可弯曲手术装置，包括连续体弯曲机构，连续体弯曲机构包括刚性段和可弯曲段；连续体弯曲机构包括双层同心嵌套设置的外管和内管，外管和内管对应可弯曲段的一端固定连接，外管和内管对应刚性段的部分可沿连续体弯曲机构的轴向相对移动，通过固定外管和内管中的一者，并且驱动外管和内管中的另一者沿连续体弯曲机构的轴向移动，以使连续体弯曲机构的可弯曲段弯曲变形。本发明的可弯曲手术装置具有较高的灵活性，自动化程度高，适用于在狭窄的手术空间内进行操作，双层同心管嵌套设置提升了连续体弯曲机构的刚度，从而提升了手术的对准精度。
技术研发人员：赵清祥,侯西龙,王帅,胡健,刘宏斌
受保护的技术使用者：中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23