一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器的制作方法

本实用新型涉及胸腹腔微创外科手术医疗设备技术领域，特别是一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器，它辅助助手牵拉组织。

背景技术：

微创手术是指外科医生在病人体表切开2-4个5-10mm的小切口，把手术器械通过患者微小切口伸入到人体内部，借助于视觉监控设备和灵巧的手术器械，对病灶部位进行诊断或治疗。它与传统的开放式手术相比，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。当前微创手术在外科手术的各个领域得到了广泛的运用，如神经外壳、脑外科、泌尿外科、胸腹外科、妇科、泌尿外科。手术器械作为微创手术过程中的执行工具，直接与操作组织进行相互作用，用来完成对脏器组织的切割、夹持、缝合、提拉和游离等手术操作，不同手术操作需要有对应的手术器械，这就使得手术器械种类繁多。根据微创手术器械特点，不同操作的手术器械其区别主要在于末端执行器的结构不同。

现有采用钢丝绳传动的手术器械其末端执行器在更换时，需要将手术器械整体更换，极大的增加了手术器械的成本与微创手术操作时间。如公告号cn102488554a，公开日：2012年06月13日的一种基于模块关节的微创外科手术机器人用微器械末端；钳和右钳通过开合轴连接在转动杆上，左钳和右钳下设有滑槽，滑槽内设置滑杆，滑杆通过开合滑块与连接体固连，采用连接体带动滑杆在滑槽中滑动，实现左钳和右钳克服扭簧的张力作闭合运动，该末端工具结构较复杂，不易快速更换；如公开号cn104434318a，公开日2015年03月25日的一种微创手术机器人的手术器械末端结构，采取的末端钳口开合结构较复杂，不易快速更换。

因此，为降低手术器械制作成本及降低术中器械的更换时间，设计一种具有快速更换功能的末端执行器是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型是为解决现有微创手术器械的末端执行器不能实现快速更换的问题，进而提出一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器。该具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器可根据实际微创手术操作需求随时更换，无需将整个手术器械进行更换，很好地降低了手术器械的制作成本及手术器械的更换时间。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器包括末端手指一、末端手指二、快换连接件一、快换连接件二、钢丝绳绕线轮一、钢丝绳绕线轮二、腕部关节转动件和腕部关节连接件；末端手指一与末端手指二铰接，末端手指一与快换连接件一铰接，快换连接件一安装在钢丝绳绕线轮一上，末端手指二与快换连接件二铰接，快换连接件二安装在钢丝绳绕线轮二上，钢丝绳绕线轮一和钢丝绳绕线轮二贴靠设置并与腕部关节转动件铰接，腕部关节转动件与腕部关节连接件连接，且腕部关节转动件能相对腕部关节连接件转动，快换连接件一和快换连接件二结构相同，钢丝绳绕线轮一和钢丝绳绕线轮二结构相同。

进一步地，末端手指一与末端手指二通过末端手指转动轴连接，末端手指一的末端与快换连接件一通过快换连接转动轴一连接，末端手指二的末端与快换连接件二通过快换连接转动轴二连接，快换连接件一、快换连接件二分别插装在钢丝绳绕线轮一、钢丝绳绕线轮二的中空腔内，钢丝绳绕线轮一和钢丝绳绕线轮二通过钢丝绳绕线轮转动轴与腕部关节转动件连接，腕部关节转动件与腕部关节连接件通过腕部关节转动轴连接。

进一步地，钢丝绳绕线轮一与钢丝绳绕线轮二上设置有向中空腔内延伸的凸台一和凸台二，分别与快换连接件一和快换连接件二的外侧设置凹槽一和凹槽二相配合。

进一步地，钢丝绳绕线轮一与钢丝绳绕线轮二的外侧设置有与中空腔贯通的卡接孔一和卡接孔二，分别与快换连接件一与快换连接件二的外侧设置的卡接凸台一和卡接凸台二相配合。

进一步地，控制末端手指一和末端手指二开合的钢丝绳走向如下：将末端手指一与末端手指二上各自一条钢丝绳对折后节点分别固定在各自钢丝绳固定孔一和钢丝绳固定孔二上，每条钢丝绳对折后形成的两段丝按相反方向绕在各自的钢丝绳轮槽一和钢丝绳轮槽二上，每个末端手指上的两段钢丝绳穿过对应腕部关节转动件上的钢丝绳导向孔一、钢丝绳导向孔二、钢丝绳导向孔三和钢丝绳导向孔四，然后两两穿过腕部关节转动轴上的走线孔一和走线孔二，最后进入腕部关节连接件上相对设置的钢丝绳走线孔一和钢丝绳走线孔二；

控制腕部关节转动件偏摆的钢丝绳走向如下：将一条钢丝绳对折后节点固定在腕部关节转动件上的钢丝绳固定孔上，然后按相反方向绕在钢丝绳轮槽上，进入腕部关节连接件上相对布置的钢丝绳走线孔三和钢丝绳走线孔四。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

一、该具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器可根据实际微创手术需求随时更换，且操作简单，具有较高的灵活性，这使得术中需要更换手术器械时，无需将整个手术器械更换，只需更换末端执行器即可。

二、该手术器械快换式末端执行器外圆直径小于10mm，在操作过程中对患者创口不会产生力的作用。

三、通过对末端腕部关节钢丝绳传动线轮的合理布局，具有无耦合运动。

四、本实用新型的一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器可以降低手术器械制造成本50％～60％，提高手术器械更换效率10％～20％。

附图说明

图1是本实用新型一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器的立体图；

图2是本实用新型一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器的爆炸示意图；

图3是快换连接件一的立体图；

图4是钢丝绳绕线轮一的立体图；

图5是钢丝绳绕线轮二的立体图；

图6是快换连接件二的立体图；

图7是腕部关节转动件的立体图；

图8是腕部关节连接件的立体图；

图9是图8的侧视图；

图10是腕部关节转动轴的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步地说明：

参见图1说明，一种具有快速更换功能的微创手术器械末端执行器包括末端手指一1、末端手指二2、快换连接件一4、快换连接件二5、钢丝绳绕线轮一8、钢丝绳绕线轮二9、腕部关节转动件11和腕部关节连接件12；

末端手指一1与末端手指二2铰接，末端手指一1与快换连接件一4铰接，快换连接件一4安装在钢丝绳绕线轮一8上，末端手指二2与快换连接件二5铰接，快换连接件二5安装在钢丝绳绕线轮二9上，钢丝绳绕线轮一8和钢丝绳绕线轮二9贴靠设置并与腕部关节转动件11铰接，腕部关节转动件11与腕部关节连接件12连接，且腕部关节转动件11能相对腕部关节连接件12转动，快换连接件一4和快换连接件二5结构相同，钢丝绳绕线轮一8和钢丝绳绕线轮二9结构相同。

快换连接件一4和快换连接件二5相对转动带动末端手指一1和末端手指二2做开合运动，腕部关节转动件11相对腕部关节连接件12转动，通过钢丝绳传动实现末端执行器的偏摆运动。

参见图2说明，为了提高各部件连接的可靠性，方便使用，拆装方便。末端手指一1与末端手指二2通过末端手指转动轴3连接，末端手指一1的末端与快换连接件一4通过快换连接转动轴一6连接，末端手指二2的末端与快换连接件二5通过快换连接转动轴二7连接，快换连接件一4、快换连接件二5分别插装在钢丝绳绕线轮一8、钢丝绳绕线轮二9的中空腔内，钢丝绳绕线轮一8和钢丝绳绕线轮二9通过钢丝绳绕线轮转动轴10与腕部关节转动件11连接，快换连接件一4和快换连接件二5的转动带动末端手指一1和末端手指二2实现开合运动，腕部关节转动件11与腕部关节连接件12通过腕部关节转动轴13连接。

末端手指一1与末端手指二2绕末端手指转动轴3做开合运动，末端手指一1的末端与快换连接件一4通过快换连接转动轴一6连接，末端手指二2的末端与快换连接件二5通过快换连接转动轴二7连接，快换连接件一4和快换连接件二5通过钢丝绳绕线轮转动轴10与腕部关节转动件11连接，快换连接件一4和快换连接件二5的转动带动末端手指一1和末端手指二2实现开合运动，腕部关节转动件11与腕部关节连接件12通过腕部关节转动轴13连接，通过钢丝绳传动实现末端执行器的偏摆运动。

上述实施方式中，末端手指转动轴3、钢丝绳绕线轮转动轴10、腕部关节转动轴13的一端设置轴肩，另一端设置为多出接触面等轴肩长度，装配时铆接，可实现各配合零件再轴向方向的定位。

参见图3-图6说明，钢丝绳绕线轮一8与钢丝绳绕线轮二9上设置有向中空腔内延伸的凸台一8-1和凸台二9-1，分别与快换连接件4一和快换连接件二5的外侧设置凹槽一4-1和凹槽二5-1相配合。实现快换连接件与钢丝绳绕线轮之间的固定。

参见图3-图6说明，进一步地，钢丝绳绕线轮一8与钢丝绳绕线轮二9的外侧设置有与中空腔贯通的卡接孔一8-2和卡接孔二9-2，分别与快换连接件一4与快换连接件二5的外侧设置的卡接凸台一4-2和卡接凸台二5-2相配合。如此设置，进一步实现快换连接件与钢丝绳绕线轮之间的固定。牢靠稳定，拆装方便，上述实施方式中，快换连接件一4和快换连接件二5主要由本体a和弹性弯曲板b组成，本体a上加工有能穿设快换连接转动轴一6或快换连接转动轴二7的通孔，弹性弯曲板b上加工有卡接凸台和凹槽。优选地，卡接凸台一4-2和卡接凸台二5-2均为v形凸台。卡接孔一8-2和卡接孔二9-2为矩形孔。如此设置，v形凸台和矩形孔相互配合，进一步实现快换连接件与钢丝绳绕线轮之间的固定。

参见图4和图5说明，钢丝绳绕线轮一8与钢丝绳绕线轮二9上分别设置有用于末端手指一1和末端手指二2开合的钢丝绳轮槽一8-3、钢丝绳轮槽二9-3、钢丝绳固定孔一8-4和钢丝绳固定孔二9-4。参见图7和图9说明，进一步地，为保证工作可靠性，腕部关节转动件11上设置四个用于控制末端执行器开合的钢丝绳导向孔一11-1、钢丝绳导向孔二11-2、钢丝绳导向孔三11-3和钢丝绳导向孔四11-4，还设置有用于控制腕部关节转动件11偏摆运动的钢丝绳轮槽11-5和钢丝绳固定孔11-6；末端腕部关节连接件12上设置四个用于末端手指一1和末端手指二2开合以及腕部关节转动件11偏摆的钢丝绳走线孔一12-1、钢丝绳走线孔二12-2、钢丝绳走线孔三12-3和钢丝绳走线孔四12-4。同时设置一对用于末端腕部关节与手术器械操作杆固定的定位孔12-5。如此设置，便于手术器械操作杆与腕部关节连接件12可靠连接。

参见图7说明，为了便于末端执行器运动的可靠性，腕部关节转动轴13上设置两个用于控制末端执行器开合的钢丝绳导向孔一13-1和钢丝绳导向孔二13-2。

实现末端执行器快换操作的实现

参见图图3、图4、图5和图6说明，末端执行器的快换功能主要为：通过钢丝绳绕线轮8一与钢丝绳绕线轮二9设置有向中空腔内延伸的凸台一8-1、凸台二9-1、卡接孔一8-2和卡接孔二11-2，分别与快换连接件一4与快换连接件二5的外侧设置的凹槽一4-1、凹槽二5-1、卡接凸台一4-2、卡接凸台二5-2对应相配合，实现手术器械末端执行器与手术器械主体之间的位置固定。在微创手术操作过程中，通过按压快换连接件4、快换连接件5的弹性连接板b来实现手术器械末端执行器的快速更换。

控制末端手指一1和末端手指二2开合的钢丝绳走向如下：

将末端手指一1与末端手指二2上各自一条钢丝绳对折后节点分别固定在各自钢丝绳固定孔一8-4和钢丝绳固定孔二9-4上，每条钢丝绳对折后形成的两段丝按相反方向绕在各自的钢丝绳轮槽一8-3和钢丝绳轮槽二9-3上，每个末端手指上的两段钢丝绳穿过对应腕部关节转动件11上的钢丝绳导向孔一11-1、钢丝绳导向孔二11-2、钢丝绳导向孔三11-3和钢丝绳导向孔四11-4，然后两两穿过腕部关节转动轴13上的走线孔一13-1和走线孔二13-2，最后进入腕部关节连接件12上相对设置的钢丝绳走线孔一12-1和钢丝绳走线孔二12-2；

控制腕部关节转动件11偏摆的钢丝绳走向如下：

将一条钢丝绳对折后节点固定在腕部关节转动件11上的钢丝绳固定孔11-6上，然后按相反方向绕在钢丝绳轮槽11-5上，进入腕部关节连接件12上相对布置的钢丝绳走线孔三12-3和钢丝绳走线孔四12-4。上述实施方式中钢丝绳走线孔的合理布置，实现了钢丝绳之间无干涉，同时钢丝绳与其它接触面实现平滑过渡，减小了钢丝绳的磨损。优选地，钢丝采用钢丝绳。

工作过程

本实用新型末端执行器的快速更换通过手指按压快换连接件一4、快换连接件二5的弹性连接板b来实现手术器械末端执行器的末端手指一1和末端手指二2的快速更换。在微创手术操作过程中，通过拉动控制末端手指开合的四根钢丝绳带动钢丝绳绕线轮一8、钢丝绳绕线轮二9做偏摆运动即快换连接件一4和快换连接件二5做偏摆运动，由于杆件对称性，从而实现末端手指一1和末端手指二2绕末端手指转动轴3的开合运动。

本实用新型已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。