小口径腹腔镜手术仪器的制作方法

专利名称：小口径腹腔镜手术仪器的制作方法
小口径腹腔镜手术仪器
技术领域：
本发明涉及用于腹腔镜手术的腹腔镜手术仪器，并且更具体地涉及具有小直径轴 的腹腔镜手术仪器，其中柔性接头被安装在腹腔镜手术仪器的轴和头之间，由此自由地旋 转所述头。
背景技术：
腹腔镜手术是这样的手术过程，其中在肚脐周围开大约一厘米的小切口，通过该 切口插入内窥镜(腹腔镜)和几个手术仪器进行手术过程。与开腹手术相反，腹腔镜手术 通常涉及较少的疼痛、较少的瘢痕形成以及手术后减少的恢复时间，因为腹腔镜手术只需 要在腹部中产生一个或多个小切口。由于这些优点，腹腔镜手术作为各种疾病的通用诊断 和治疗工具的应用得以增加。腹腔镜手术可以由外科医生借助手术仪器直接进行或者借助小型机器臂进行。机 器人辅助的腹腔镜手术的实例被公开在韩国专利号10-0585458中，并且外科医生通过操 纵主机器人指导从动机器臂和手术仪器的运动。在机器人辅助的腹腔镜手术期间，外科医生可在距离患者几英尺的控制台上进行 手术。此外，即使外科医生不在操作台，机器人辅助的腹腔镜手术也能够以与经验丰富的外 科医生相同的方式进行。因为手术操作期间，相比开腹手术，外科医生在腹腔镜手术期间经历较少的身体 和精神疲劳，他们因此可照料更多的患者。在腹腔镜手术中，主要使用内窥镜(腹腔镜)和两个以上的手术仪器。内窥镜被 用于提供内部器官的图像给外科医生看。因为手术仪器是为手术操作提供的专用工具和装 置，紧握钳通常被固定到器械的头，并且被用于阻断血管和缝合组织。为了使对患者身体的侵入性损伤最小化，需要制备最小尺寸的手术仪器。为了对 内部器官进行准确的手术操作，可以在手术仪器的轴和头部之间形成接头，以便头部可在 一定角度内旋转。形成有接头的手术仪器的实例被被公开在韩国专利号10-2006-0056238 中。在该现有技术中，齿轮驱动的接头被安装在头和轴之间。在头和轴之间具有齿轮驱动的接头的手术仪器中，由于齿轮的尺寸的缘故在使轴 和头的直径更小方面具有限制。此外，由于用于操纵和开动接头中的齿轮的复杂驱动工具， 在开发和生产这样的器械方面存在问题。在用轴和头之间具有接头的手术仪器进行的腹腔镜手术中，可以在腹部中以最小 的切口进行手术操作。然而，随着轴和头的尺寸由于接头的尺寸而变大，切口需要变大，以 便轴可插入到患者的腹部中。此外，齿轮驱动的接头可根据齿轮比例在定期间隔使头旋转一定角度，并且因此 头不可能旋转如临床医生想要的那么大。此外，仅仅一个由齿轮驱动的接头不足以使头全方位地旋转，并且需要两个以上 的接头来解决该问题。在该情况下，为了移动接头，装置变得复杂并且轴的直径需要更大，因此提高了制备手术仪器的成本。

发明内容技术问题已经提出本发明以解决上述问题，并且为了改善头的旋转范围，本发明的实施方 式提供了在腹腔镜手术仪器的轴和头之间自由地多角度旋转的接头。本发明的实施方式还提供了具有小直径轴的腹腔镜手术仪器，以便使手术期间产 生的患者身体上的切口最小。技术方案在本发明的示例性实施方式中，腹腔镜手术仪器包括轴和具有远端的头，各种手 术仪器连接到所述远端上。腹腔镜手术仪器可包括安装在轴和头之间的柔性接头；纵向驱 动部件，其包括与头的两纵向末端连接的纵向驱动金属丝，以及转动所述纵向驱动金属丝 的纵向驱动辊，其中所述纵向驱动部件在纵向方向上转动所述柔性接头；以及横向驱动部 件，其包括与头的两横向末端连接的横向驱动金属丝，以及转动所述横向驱动金属丝的横 向驱动辊，其中所述横向驱动部件在横向方向上转动所述柔性接头，其中所述轴具有小的 直径。纵向驱动部件的纵向驱动金属丝被部分缠绕在纵向驱动辊上，横向驱动部件的横 向驱动金属丝被部分缠绕在横向驱动辊上，并且纵向驱动金属丝和横向驱动金属丝的两末 端被插入到轴中并且延伸穿到柔性接头的外部以便与头连接。柔性接头包括安排在一排中的多个环。多个环包括安排在一排中的小环和大环，以重复地相互交叉。小环和大环是由弹性材料制成的。每个大环在其外部具有导槽，从而纵向驱动金属丝和横向驱动金属丝被线性地插 入到导槽中。导槽以90度间隔被安排在大环的外周部分。腹腔镜手术仪器还可包括外盖，其被连接到柔性接头外部，以防止纵向驱动金属 丝和横向驱动金属丝移动出大环的导槽。腹腔镜手术仪器还可包括钢丝，其被重复缠绕成具有相等直径的线圈形状。腹腔镜手术仪器还可包括被包括或连接到头上的钳子。钳子包括2个钳爪，其被 分成顶侧和底侧并且被旋转连接到头；旋转钳子的驱动辊；和钳子驱动部件，其启动驱动 辊以转动钳子。每个嵌爪在其内部形成有导缝。驱动辊与主体旋转偶联，所述主体与头相连，并且 驱动辊在两侧形成有驱动销，每个驱动销与每个嵌爪的导缝相连。钳子驱动部件包括钳子驱动金属丝，其穿过轴、柔性接头和头的通孔插入，并且具 有缠绕在驱动辊外周上的折叠部分；钳子驱动辊，其被提供在轴的上部以便钳子驱动金属 丝的末端部分被缠绕在其上；和钳子驱动马达，其转动钳子驱动辊。有利效果在本发明的示例性实施方式中，提供了腹腔镜手术仪器，其具有在轴和头之间的 柔性接头——一种相比现有技术中的齿轮型接头可以在较低的生产成本下制得更小且更简单的柔性接头，以及轴和头——其可以以小的直径制备。相比现有技术中由齿轮启动的齿轮型接头，根据本发明所述的具有小直径轴的腹 腔镜手术仪器的柔性接头可以被更精确地控制。此外，因为本发明的腹腔镜手术仪器被装备有具有小直径的轴和头，所以对患者 身体的侵入性损伤可以被最小化，由此减少了术后恢复时间。

图1是透视图，其图解根据本发明的实施方式具有小直径轴的腹腔镜手术仪器；图2是分解透视图，其图解图1的腹腔镜手术仪器的驱动部件；图3是分解透视图，其图解图1的腹腔镜手术仪器的柔性接头、头和钳子；图4是图1的柔性接头的放大透视图；图5是横截面图，其详细地图解了图4的柔性接头的小环和大环；图6是图5的大环的放大透视图；图7是图4的柔性接头的外盖的放大透视图；图8是根据本发明的实施方式具有小直径轴的腹腔镜手术仪器的纵向驱动部件 的放大透视图；图9是具有小直径轴的腹腔镜手术仪器的横向驱动部件的放大透视图；图10是放大透视图，其图解带有柔性接头、纵向驱动金属丝和横向驱动金属丝的 图3的头的组装状态；图11和12是分解透视图，其图解图10的钳子；图13是透视图，其显示根据本发明的实施方式具有小直径轴的腹腔镜手术仪器 的钳子驱动部件的细节；图14是透视图，其显示根据本发明的实施方式具有小直径轴的腹腔镜手术仪器 的操作状态，其中头由纵向驱动部件纵向驱动；图15是透视图，其显示根据本发明的实施方式具有小直径轴的腹腔镜手术仪器 的操作状态，其中头由横向驱动部件横向驱动；图16是俯视平面图，其显示在根据本发明的实施方式具有小直径轴的腹腔镜手 术仪器中头在轴周围的旋转状态；和图17是透视图，其显示在根据本发明的实施方式具有小直径轴的腹腔镜手术仪 器中钳子的操作状态。
具体实施方式从下面的详述结合附图，本发明的特征和其它优点将能被更清楚地理解。在下文 中，具有小直径轴的腹腔镜手术仪器将根据本发明的优选实施方式参考附图进行更详细地 描述。参考图1至3，具有小直径轴的腹腔镜手术仪器包括长轴100，其被插入到腹部切 口中；柔性接头200，其与轴100的远端部分连接；头300，其与柔性接头200的底部连接； 钳子400 (手术仪器)，其被安装在头300的底部；和驱动部分500、600和700，其每一个驱 动柔性接头200和钳子400的各自部分。
6
轴100在手术操作期间被插入到操作区域，其被形成为内部带有空管的细长形 状，并且轴100的两端是开放的。 参考图4至6，柔性接头200被构造成具有安排在一排中的多个环201。每个环201 由小环210和大环220组成。小环210和大环220具有相同的内径“D”。原因是可以在柔 性接头200内部形成具有均勻直径的狭窄洞，从而金属丝或电力线可穿过直的洞。每个大 环220被提供有导槽221，用于在其外周的四部分插入将在下面描述的纵向驱动金属丝510 和横向驱动金属丝610。导槽221以90度间隔形成于大环的外周中。大环220可优选地被 制备得比小环210大导槽221的深度“L”。柔性接头200的环201可由硬物质诸如钢或具有弹性的软物质诸如橡胶制成。如上述配制的柔性接头200分别地在其顶部与轴100相连接，并且在其底部与头 300相连接。参考图4和7，柔性接头200被覆盖有圈形外盖230，其通过以相同直径重复缠绕 钢丝而制成。外盖230防止当柔性接头200弯曲时纵向驱动金属丝510和横向驱动金属丝 610移动出大环220的导槽221。外盖230被图解和描述成如上的圈形形状。然而，本发明不限于上述形状，并且外 盖230可由软管制成，所述软管在环向上不能膨胀和收缩，而在纵向上膨胀和收缩。对于这 种软管，可以使用褶状软管或柔性的管。参考图8和14，纵向驱动部件500驱动柔性接头200在头300的纵向方向上折叠， 并且包括纵向驱动金属丝510、纵向驱动辊520和纵向驱动马达530。纵向驱动金属丝510被供给一条金属丝。纵向驱动金属丝510以这样的方式弯曲， 以致于相对端部分511在一个方向上结合，然后其末端部分511定位的远端被插入到轴100 的远端。插入到轴100中的纵向驱动金属丝510被线性插入到柔性接头200中大环220的 导槽221的两纵向槽组(参见图6)中，并且两末端部分511与头300的两纵向连接端相连。 纵向驱动金属丝510的连接部分512位于轴100的顶部(近端部分)并且被缠绕在与纵向 驱动马达530相连的纵向驱动辊520上。优选地，纵向驱动金属丝510可被缠绕以便可在 纵向驱动辊520的两个方向上转动。缠绕在纵向驱动辊520上的纵向驱动金属丝510在纵向驱动辊520旋转的方向上 运动。当纵向驱动辊520在右方向上旋转时，纵向驱动金属丝510的右侧末端部分511出 来并且相对的左侧末端部分511被插入到其中。参考图9和15，横向驱动部件600驱动柔性接头200在头300的横向方向上折叠， 并且包括横向驱动金属丝610、横向驱动辊620和横向驱动马达630。参考如上配置的横向驱动部分600，横向驱动金属丝610被供给象纵向驱动金属 丝510 —样的一条金属丝(参见图8)。横向驱动金属丝610以这样的方式弯曲，以致于相 对端部分611在一个方向上结合，然后其末端部分611定位的远端被插入到轴100的远端。 插入到轴100中的横向驱动金属丝610被线性插入到柔性接头200中大环220的导槽221 中的两横向导槽(参考图6的221)中，并且两末端部分611与头300的两横向连接端相连。 横向驱动金属丝610的连接部分612位于轴100的顶部(近端部分)并且被缠绕在与横向 驱动马达630相连的纵向驱动辊620上。缠绕在横向驱动辊620上的横向驱动金属丝610在横向驱动辊520旋转的方向上运动。当横向驱动辊620基于轴100在右方向上旋转时，横向驱动金属丝610的右侧末端 部分611出来并且相对的左侧末端部分611被插入到其中。参考图10，头300具有与轴相同的外径(参考图1的100)并且被连接到柔性接头 200的远侧底端。纵向驱动金属丝510的两末端部分511和横向驱动金属丝610的两末端 部分611被分别连接到纵向方向的连接面的两侧以及横向方向的连接面的两侧。在头300 的远侧底端，各种手术仪器被连接或构造成一体。参考图11至13，钳子400包括被连接到主体310上的一对钳爪410，其与头300、 驱动辊420和钳子驱动部件700连接。钳爪410在其顶端部分形成有刺穿枢轴插入开口 411，以及沿着爪410内的倾角延 伸的导缝412。驱动辊420被旋转安装在主体310上并且在两侧形成有偏心突出的驱动销 421。钳子驱动部件700包括钳子驱动金属丝710、钳子驱动辊720和钳子驱动马达730。对于如上构造的钳子400的装配顺序，经由头300中的通孔插入的钳子驱动金属 丝710的折叠部分712被缠绕在驱动辊420的外周上。驱动辊420与主体310旋转连接。 两侧上的钳爪410以这样的方式相互连接，以致于装配在主体310上的驱动辊420的驱动 销421被分别插入到导缝412。最后，主体310和钳爪410被插入到头300中，并且固定轴 311被插入到主体310和钳爪410的枢轴插入开口 411中。参考图13和17，如上配置的钳子400由钳子驱动部件700驱动，钳子驱动部件700 包括钳子驱动金属丝710、钳子驱动辊720和钳子驱动马达730。钳子驱动金属丝710以这样的方式被折叠成两半，以致于折叠部分712穿过轴100 和柔性接头200的中空开放部分并且围绕啮合在头300的主体310上的驱动辊420的外周。 这里，钳子驱动金属丝710的相对末端与安装在轴100的近侧顶端上的钳子驱动辊720连 接。钳子驱动辊720可通过钳子驱动马达730转动，由此使得钳子驱动金属丝710在一个 方向上旋转。在本发明的示例性实施方式中，具有小直径轴的腹腔镜手术仪器可与机器人辅助 的腹腔镜手术的从动机器人(未显示)连接而使用。然而，本发明并不限于此，并且对于单 独操作和操纵的腹腔镜手术来说，可被用作带有固定于其上的分开的操纵工具的腹腔镜手 术仪器。将详细地更多描述根据本发明的具有小直径轴的腹腔镜手术仪器——其被制成 具有上述外形——的操作。参考图8和14，与纵向驱动辊520连接的纵向驱动马达530需要进行旋转以便通 过纵向地弯曲柔性接头200在纵向上转动头300。与纵向驱动马达530连接的纵向驱动辊 520可通过纵向驱动马达530的旋转力朝一个方向旋转一定度数的角度。当纵向驱动辊520 顺时针方向旋转时，在纵向驱动辊520周围缠绕的纵向驱动金属丝510的左侧可被缠绕在 纵向驱动辊520周围，并且其右侧可从纵向驱动辊520上松开。当以这样的方式纵向驱动 金属丝510的左侧收缩并且纵向驱动金属丝510的右侧延伸时，柔性接头200被压缩以减 少头300——与纵向驱动金属丝510的左侧连接——和轴100之间的空间。形成柔性接头 200的小环210和大环220由于上述向下的压力弯曲而同时作圆周运动。当柔性接头200 被弯曲而同时作圆周运动时，头300在轴的100周围旋转向纵向的左侧。与上述运动相反，为了使头300 纵向的右侧旋转，纵向驱动马达530需要逆时针方向旋转。当纵向驱动马达530逆时针方向旋转时，与纵向驱动马达530相连的纵向驱动 辊520逆时针方向旋转，并且缠绕在纵向驱动辊520周围的纵向驱动金属丝510的左侧延 伸并且纵向驱动金属丝510的右侧收缩。当纵向驱动金属丝510的长度基于上述纵向驱动 辊变化时，柔性接头200通过纵向驱动金属丝510在轴100周围向纵向的右侧弯曲，并且头 300转向右侧。能使柔性接头200纵向弯曲的纵向驱动部件500可使头300在纵向上向上和向下 旋转90度。参考图9和15，开动横向驱动部件600的横向驱动马达630以便使柔性接头200 横向弯曲。当横向驱动马达630旋转时，横向驱动辊620可朝一个方向转动一定度数的角 度并且横向驱动金属丝610被缠绕在横向驱动辊620周围。当横向驱动辊620顺时针方向 转动时，横向驱动金属丝610的左侧可被缠绕在横向驱动辊620周围，并且横向驱动金属丝 610的右侧可被松开。因此，横向驱动金属丝610的左侧可以收缩并且横向驱动金属丝610 的右侧可在横向驱动辊620周围延伸，并且柔性接头200被压缩以在头300——与横向驱动 金属丝610的左末端部分611连接——和轴100之间左向上减少。此时，形成柔性接头200 的小环210和大环220由于向下的压力左向上弯曲而同时作圆周运动。柔性接头200如上 左向上被弯曲，并且头300在轴的100周围旋转向横向的左侧。与上述运动相反，为了使头300转向横向的右侧，横向驱动马达630逆时针方向旋 转。当横向驱动马达630逆时针方向旋转时，缠绕在横向驱动辊620周围的横向驱动金属 丝610的左侧延伸并且横向驱动金属丝610的右侧收缩。当横向驱动金属丝610的长度变 化时，柔性接头200向右侧弯曲，并且头300可在轴100周围向横向的右侧旋转。如上弯曲的柔性接头200可在所述轴的长轴周围横向的左/右侧使头300旋转90 度。参考图16，分别在纵向和横向90度内弯曲的柔性接头200可与纵向驱动部件500 和横向驱动部件600 —起使用，并且当纵向驱动部件500和横向驱动部件600同时操作时， 头300可绕轴100全方位地旋转360度。参考图17，在头300上形成的钳子400可以经由通过旋转钳子驱动马达730转动 钳子驱动辊720而开动。当钳子驱动辊720转动时，钳子驱动金属丝710的一侧被缠绕在 钳子驱动辊720周围，并且钳子驱动金属丝710的另一侧被松开。此时，钳子驱动金属丝 710的折叠部分712在驱动辊420周围旋转，并且驱动辊420在钳子驱动金属丝710的旋转 方向上转动。当钳子驱动辊720通过借助钳子驱动马达730顺时针方向转动时，钳子驱动 金属丝710与钳子驱动辊720 —起顺时针方向旋转。此时，与钳子驱动金属丝710的折叠 部分712旋转连接的驱动辊420可与钳子驱动金属丝710 —起顺时针方向旋转。当驱动辊 420如上顺时针方向转动时，两钳爪410——其中导缝412与驱动销421连接——可通过驱 动辊420的旋转向上闭合，直至相对侧相互形成接触。为了打开钳爪410，钳子驱动辊720逆时针方向转动。当钳子驱动辊720逆时针 方向转动时，钳子驱动金属丝710也逆时针方向旋转并且与钳子驱动金属丝710相连的驱 动辊420也逆时针方向旋转，并且两钳爪410，其中导缝412与驱动辊420的驱动销421连 接，通过向两个方向移动而打开。如上所示，应当理解，本领域技术人员可以在没有背离本发明的范围和精神的情
9况下进行替换、变化或将实施方式修改成各种形式。因此，前述实施方式应当被看作示例性 的，而不是限制性的。本发明的范围不受上述详述限定，而是受本发明所附的权利要求限 定。还应当理解，源自权利要求的定义和范围的所有变化或修饰及其等同形式都落入本发 明的范围内。
权利要求
腹腔镜手术仪器，其包括轴和具有远端的头，各种手术仪器连接到所述远端上，所述腹腔镜手术仪器包括安装在所述轴和所述头之间的柔性接头；纵向驱动部件，其包括与所述头的两纵向末端连接的纵向驱动金属丝，以及转动所述纵向驱动金属丝的纵向驱动辊，其中所述纵向驱动部件在纵向方向上转动所述柔性接头；以及横向驱动部件，其包括与所述头的两横向末端连接的横向驱动金属丝，以及转动所述横向驱动金属丝的横向驱动辊，其中所述横向驱动部件在横向上转动所述柔性接头，其中所述轴具有小的直径。
2.根据权利要求1的腹腔镜手术仪器，其中所述纵向驱动部件的所述纵向驱动金属丝 被部分缠绕在所述纵向驱动辊上，所述横向驱动部件的所述横向驱动金属丝被部分缠绕在 所述横向驱动辊上，并且所述纵向驱动金属丝和所述横向驱动金属丝的两端被插入到所述 轴中并且延伸穿过所述柔性接头的外部以便与所述头连接。
3.根据权利要求1的腹腔镜手术仪器，其中所述柔性接头包括被安排在一排中的多个环。
4.根据权利要求3的腹腔镜手术仪器，其中所述多个环包括被安排在一排中的小环和 大环以便相互重复交叉。
5.根据权利要求4的腹腔镜手术仪器，其中所述小环和所述大环由弹性材料制成。
6.根据权利要求4的腹腔镜手术仪器，其中每个所述大环在其外部具有导槽，从而所 述纵向驱动金属丝和所述横向驱动金属丝被线性地插入到所述导槽中。
7.根据权利要求6的腹腔镜手术仪器，其中所述导槽以90度间隔被安排在所述大环的 外周部分。
8.根据权利要求3的腹腔镜手术仪器，其还包括外盖，其被连接到所述柔性接头的外 部，以防止所述纵向驱动金属丝和所述横向驱动金属丝移动出所述大环的所述导槽。
9.根据权利要求8的腹腔镜手术仪器，其中所述仪器包括钢丝，其被重复缠绕成具有 相等直径的线圈形状。
10.根据权利要求1的腹腔镜手术仪器，其还包括被包括或连接到所述头上的钳子，其 中所述钳子包括一对钳爪，其被分成顶侧和底侧并且被旋转连接到所述头；旋转所述钳子的驱动辊；和钳子驱动部件，其启动所述驱动辊以转动所述钳子。
11.根据权利要求10的腹腔镜手术仪器，其中每个所述嵌爪在其内部形成有导缝；并且其中所述驱动辊与同所述头的连接所述主体旋转偶联，并且在两侧形成有驱动销，每 个所述驱动销与每个所述嵌爪的所述导缝连接。
12.根据权利要求10的腹腔镜手术仪器，其中所述钳子驱动部件包括钳子驱动金属丝，其穿过所述轴、所述柔性接头和所述头的通孔插入，并且具有缠绕在 所述驱动辊外周上的折叠部分；钳子驱动辊，其被提供在所述轴的上部以便所述钳子驱动金属丝的末端部分被缠绕在其上；和钳子驱动马达，其转动所述钳子驱动辊。
全文摘要
腹腔镜手术仪器包括轴和具有远端的头，各种手术仪器连接到所述远端上。腹腔镜手术仪器还包括安装在轴和头之间的柔性接头；纵向驱动部件，其包括与头的两纵向末端连接的纵向驱动金属丝，以及转动所述纵向驱动金属丝的纵向驱动辊；以及横向驱动部件，其包括与头的两横向末端连接的横向驱动金属丝，以及转动所述横向驱动金属丝的横向驱动辊。纵向驱动部件在纵向上转动柔性接头，横向驱动部件在横向上转动柔性接头，并且轴具有小的直径。
文档编号A61B17/00GK101873831SQ200880117758
公开日2010年10月27日 申请日期2008年10月16日 优先权日2007年10月17日
发明者曹泳淏, 朴埈佑, 金东骏 申请人:国立癌中心