一种手术器械及其控制方法、手术操作系统与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种手术器械及其控制方法、手术操作系统。

背景技术：

随着机械制造技术的不断发展，医疗器械也向自动化迅猛发展。

目前，在一种已知的手术器械中，包括：刀片、刀柄及动力轴，动力轴安装在刀柄的内部，其一端用于安装手术刀片，另一端可以通过一条软轴连接外部动力系统，外部动力系统可驱动软轴发生特定转速的旋转运动，同时，软轴可以发生一定程度的弯曲，使得软轴可驱动安装在动力轴上的刀片以一定的角度对患者的非正常组织进行切割。

但是，在该型手术器械中，手术刀片需要以较高的转速进行旋转才能较好的针对患者的非正常组织进行切割，而软轴根据动力系统提供的旋转动力，通过动力轴驱动手术刀片发生旋转运动时，与手术刀片的实际旋转速度相同，软轴转速越高，自身磨损越大，且容易发生变形，使用寿命较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种手术器械及其控制方法、手术操作系统，可提高软轴的使用寿命。

第一方面，本发明实施例提供了一种手术器械，包括：

手术刀片、主动轴、传动轴、加速传动装置及壳体，其中，

所述主动轴、所述传动轴及所述加速传动装置均安装在所述壳体内部；

所述主动轴与外部软轴相连，在外部动力系统驱动外部软轴以第一旋转速度发生旋转运动时，所述主动轴可以第一旋转速度发生旋转运动；

所述加速传动装置分别连接所述主动轴和所述传动轴，在所述主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，可驱动所述传动轴以第二旋转速度发生旋转运动，

其中，所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度；

所述手术刀片安装在所述传动轴的第一端，在所述传动轴的带动下以第二旋转速度发生旋转运动。

进一步的，

所述加速传动装置，包括：主动齿轮和传动齿轮；其中，

所述主动齿轮的直径大于所述传动齿轮的直径；

所述主动齿轮与所述主动轴紧固连接，所述主动齿轮与所述传动齿轮相啮合，可在所述主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并驱动所述传动齿轮以第二旋转速度发生旋转运动；

所述传动齿轮与所述传动轴紧固连接，可驱动所述传动轴以第二旋转速度发生旋转运动。

进一步的，

所述加速传动装置，包括：主动轮，传动轮及传送带；其中，

所述主动轮的直径大于所述传动轮的直径；

所述主动轮与所述主动轴紧固连接；所述传动轮与所述传动轴紧固连接；所述主动轮与所述传动轮之间通过所述传送带相连；

所述主动轮在所述主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并通过所述传送带驱动所述传动轮以第二旋转速度发生旋转运动；

所述传动轮驱动所述传动轴以第二旋转速度发生旋转运动。

进一步的，

还包括：双向丝杠、滑块及限位装置；其中，

所述双向丝杠与所述主动轴紧固连接，可在所述主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动；

所述限位装置与所述传动轴紧固连接；

所述滑块分别连接所述双向丝杠和所述限位装置，在所述双向丝杠以第一旋转速度发生旋转运动时，可沿所述主动轴发生往复运动，并与所述限位装置产生相互作用力以驱动所述传动轴发生往复运动。

进一步的，还包括：

转接管、密封圈、输出管及负压装置；其中，

所述转接管安装在所述壳体内部；

所述转接管的第一端设置有关节；

所述传动轴的第二端由所述转接管的第一端伸入所述转接管；

所述密封圈安装在所述关节中，所述密封圈的外壁与关节的内壁无间隙连接，所述密封圈的内壁与所述传动轴的外壁无间隙连接；

所述转接管的第二端连接所述输出管的第一端；

所述负压装置连接所述输出管的第二端，可向所述传动轴的第一端和所述输出管的第二端提供压力差。

第二方面，本发明实施例提供了一种如上述第一方面中任一所述的手术器械的控制方法，包括：

动力轴在外部动力系统驱动外部软轴以第一旋转速度发生旋转运动时，以第一旋转速度发生旋转运动；

加速传动装置在主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动，其中，所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度；

传动轴驱动手术刀片以第二旋转速度发生旋转运动。

进一步的，所述加速传动装置在主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动，包括：

主动齿轮在主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并驱动所述传动齿轮以第二旋转速度发生旋转运动；

传动齿轮驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动；

其中，所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度。

进一步的，所述加速传动装置在主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动，包括：

主动轮在主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并通过传送带驱动传动轮以第二旋转速度发生旋转运动；

传动轮驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动；

其中，所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度。

进一步的，

所述传动轴驱动手术刀片以第二旋转速度发生旋转运动，进一步包括：

负压装置向传动轴的第一端和输出管的第二端提供压力差。

第三方面，本发明实施例提供了一种手术操作系统，包括：

软轴，动力系统以及如上述第一方面中任一所述的手术器械；其中，

所述动力系统连接所述软轴的第二端，驱动所述软轴以第一旋转速度发生旋转运动；

所述软轴的第一端连接所述手术器械，可发生弯曲，并驱动所述手术器械中的主动轴以第一旋转速度发生旋转运动。

本发明实施例提供了一种手术器械及其控制方法、手术操作系统，通过在壳体内安装主动轴、传动轴及加速传动装置，加速传动装置可在主动轴以第一转速发生旋转运动时，驱动传动轴以高于第一旋转速度的第二旋转速度发生旋转运动；如此，只需要将主动轴连接到与外部动力系统相连的软轴，将刀片安装到传动轴的第一端，即可在软轴以较小的旋转速度进行旋转运动时，驱动刀片以较高的旋转速度进行旋转运动，从而实现降低软轴的旋转速度，提高软轴的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种手术器械的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的另一种手术器械的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的又一种手术器械的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的一种手术器械的控制方法流程图；

图5是本发明一实施例提供的一种手术操作系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种手术器械，包括：

手术刀片1、主动轴2、传动轴3、加速传动装置4及壳体5，其中，

所述主动轴2、所述传动轴3及所述加速传动装置4均安装在所述壳体5内部；

所述主动轴2与外部软轴相连，在外部动力系统驱动外部软轴以第一旋转速度发生旋转运动时，所述主动轴2可以第一旋转速度发生旋转运动；

所述加速传动装置4分别连接所述主动轴2和所述传动轴3，在所述主动轴2以第一旋转速度发生旋转运动时，可驱动所述传动轴3以第二旋转速度发生旋转运动，

其中，所述第二旋转速度要大于所述第一旋转速度；

所述手术刀片1安装在所述传动轴2的第一端，在所述传动轴2的带动下以第二旋转速度发生旋转运动。

本发明上述实施例中，通过在壳体内安装主动轴、传动轴及加速传动装置，加速传动装置可在主动轴以第一转速发生旋转运动时，驱动传动轴以高于第一旋转速度的第二旋转速度发生旋转运动；如此，只需要将主动轴连接到与外部动力系统相连的软轴，将刀片安装到传动轴的第一端，即可在软轴以较小的旋转速度进行旋转运动时，驱动刀片以较高的旋转速度进行旋转运动，从而实现降低软轴的旋转速度，提高软轴的使用寿命。

本发明一实施例中，若手术刀片需要具备8000转/秒的第二旋转速度才能对患者的非正常组织进行有效切割，在本发明实施例所述的加速传动装置能够根据主动轴的第一旋转速度驱动传动轴以四倍于第一旋转速度的第二旋转速度发生旋转运动时，主动轴仅需要以2000转/秒的第一旋转速度发生旋转运动，即软轴仅需要以2000转/秒的第一旋转速度发生旋转运动，即可通过主动轴、加速传动装置和传动轴驱动安装在传动轴上的手术刀片以8000转/秒的旋转速度发生旋转速度；如此，软轴仅需要具备较小的旋转速度即可驱动手术刀片以较高的旋转速度发生旋转运动，降低了软轴的旋转速度，使得软轴自身的磨损较小且不易发生变形，可提高其使用寿命。

进一步的，为了实现主动轴在以第一旋转速度发生旋转运动时，驱动装置可驱动传动轴以较高的第二旋转速度发生旋转运动；在一种可能实现的方式中，可以通过相互啮合且具备不同直径的齿轮来实现，具体地址，如图2所示，本发明一个优选实施例中，所述加速传动装置4，包括：主动齿轮5和传动齿轮7；其中，

所述主动齿轮6的直径大于所述传动齿轮7的直径；

所述主动齿轮6与所述主动轴2紧固连接，所述主动齿轮6与所述传动7齿轮相啮合，可在所述主动轴2的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并驱动所述传动齿轮7以第二旋转速度发生旋转运动；

所述传动齿轮7与所述传动轴3紧固连接，可驱动所述传动轴3以第二旋转速度发生旋转运动。

本发明上述实施例中，相互啮合的主动齿轮和传动齿轮中，主动齿轮的直径大于传动齿轮的直径，使得主动轴在以第一旋转速度驱动主动齿轮发生旋转运动时，主动齿轮可驱动传动齿轮以高于第一旋转速度的第二旋转速度发生旋转运动，传动齿轮即可通过传动轴驱动手术刀片以高于第一旋转速度的第二旋转速度发生旋转运动。

举例来说，软轴以2000转/秒的第一旋转速度驱动主动齿轮以2000转/秒的旋转速度发生旋转运动时，主动齿轮与传动齿轮的半径比为4比1，相应的，主动齿轮每旋转1周时，可驱动传动齿轮旋转4周，即主动齿轮与传动齿轮对应的转速比为1比4，传动齿轮可以8000转/秒的第二旋转速度通过传动轴驱动手术刀片以8000转/秒的旋转速度发生旋转运动。

在另一种可能实现的方式中，可利用具备较大直径的主动轮发生旋转运动，其发生旋转运动时通过传送带驱动具备较小直径的传动轮发生旋转运动来实现，具体地，本发明一个优选实施例中，所述加速传动装置7，包括：主动轮(附图中未示出)，传动轮(附图中未示出)及传送带(附图中未示出)；其中，

所述主动轮的直径大于所述传动轮的直径；

所述主动轮与所述主动轴2紧固连接；所述传动轮与所述传动轴3紧固连接；所述主动轮与所述传动轮之间通过所述传送带相连；

所述主动轮在所述主动轴2的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并通过所述传送带驱动所述传动轮以第二旋转速度发生旋转运动；

所述传动轮驱动所述传动轴3以第二旋转速度发生旋转运动。

举例来说，安装在主动轴上的主动轮直径为n，在主动轴的带动下以2000转/秒的第一旋转速度发生旋转运动，主动轮与传送带之间的摩擦力可驱动传送带与主动轮发生相对运动的距离为2000nπ，相应的，传送带与传动轮之间的摩擦力可驱动传动轮与传送带发生相对运动的距离为2000nπ，当传动轮的直径为0.25n时，传动轮的旋转速度为2000nπ/0.25nπ，即8000转/秒，可通过传动轴驱动安装在传动轴上的手术刀片以8000转/秒的第二旋转速度发生旋转运动。

进一步的，为了实现在主动轴发生旋转运动时，可同时驱动传动轴发生往复运动，本发明一个优选实施例中，还包括：双向丝杠(附图中未示出)、滑块(附图中未示出)及限位装置(附图中未示出)；其中，

所述双向丝杠与所述主动轴紧固连接，可在所述主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动；

所述限位装置与所述传动轴紧固连接；

所述滑块分别连接所述双向丝杠和所述限位装置，在所述双向丝杠以第一旋转速度发生旋转运动时，可沿所述主动轴发生往复运动，并与所述限位装置产生相互作用力以驱动所述传动轴发生往复运动。

本发明上述实施例中，双向丝杠上可设置两条方向相反、长度相等、相位对称且终点闭合的丝槽，滑块与丝槽相啮合，双向丝杠在主动轴的带动下发生旋转运动时，滑块根据一条正向丝槽沿主动轴发生对应的正向运动，在到达当前丝槽的终点时，进入与当前丝槽的终点相闭合的反向丝槽，根据反向丝槽沿主动轴发生对应的反向运动，即实现当双向丝杠在主动轴的带动下发生旋转运动时，通过双向丝杠、滑块及限位装置驱动传动轴发生往复运动，手术刀片在传动轴的带动下可发生对应的往复运动，方便手术刀片对患者的非正常组织进行切割。

本发明一实施例中，传动轴可采用内部中空且两端开口的不锈钢管，采用不锈钢材质的传动轴，使得传动轴在以较高旋转速度发生旋转运动时，不易发生断裂及变形。

进一步的，当用户使用手术刀片针对患者的非正常组织进行切割时，为了方便将手术刀片切割的手术物质吸引出手术部位，如图3所示，本发明一个优选实施例中，还包括：

转接管8、密封圈9、输出管10及负压装置11；其中，

所述转接管安装在所述壳体内部；

所述转接管的第一端设置有关节12；

所述传动轴3的第二端由所述转接管8的第一端伸入所述转接管8；

所述密封圈9安装在所述关节中，所述密封圈9的外壁与关节12的内壁无间隙连接，所述密封圈9的内壁与所述传动轴3的外壁无间隙连接；

所述转接管8的第二端连接所述输出管10的第一端；

所述负压装置11连接所述输出管10的第二端，可向所述传动轴3的第一端和所述输出管10的第二端提供压力差。

本发明上述实施例中，通过在转接管的第一端设置关节，将密封圈安装在关节内，使得密封圈在传动轴内不能发生位移，相应的，传动轴的第二端由转接管的第一端伸入转接管，传动轴的外壁与关节的内壁相互挤压密封圈，即可实现对传动轴与转接管的连接处进行密封；如此，通过在传动轴的第一端安装手术刀片，在输出管的第二端连接负压装置，由负压装置向传动轴的第一端和输出管的第二端提供压力差，使得被手术刀片切割的手术物质可直接从传动轴的第一端进入传动轴内，经转接管传输至负压装置。

需要说明的是，由于密封圈被安装在关节内，而关节被设置在转接管的第一端，当传动轴发生旋转运动时，通过输出管连接负压装置的转接管不应发生对应的旋转运动，即传动轴需要与密封圈之间发生相对转动，因此，密封圈需要具备强度高、弹性好及耐磨性能良好等特点；本发明一实施例中，密封圈可以包括聚甲醛树脂材质的密封圈。

如图4所示，本发明实施例提供了一种如上述实施例中任一所述的手术器械的控制方法，包括：

步骤401，动力轴在外部动力系统驱动外部软轴以第一旋转速度发生旋转运动时，以第一旋转速度发生旋转运动；

步骤402，加速传动装置在主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动，其中，所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度；

步骤403，传动轴驱动手术刀片以第二旋转速度发生旋转运动。

本发明一个优选实施例中，所述加速传动装置在主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动，包括：

主动齿轮在主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并驱动所述传动齿轮以第二旋转速度发生旋转运动；

传动齿轮驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动；

其中，所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度。

本发明一个优选实施例中，所述加速传动装置在主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动，包括：

主动轮在主动轴的带动下以第一旋转速度发生旋转运动，并通过传送带驱动传动轮以第二旋转速度发生旋转运动；

传动轮驱动传动轴以第二旋转速度发生旋转运动；

其中，所述第二旋转速度大于所述第一旋转速度。

本发明一个优选实施例中，所述传动轴驱动手术刀片发生旋转运动，进一步包括：

负压装置向传动轴的第一端和输出管的第二端提供压力差。

如图5所示，本发明实施例提供了一种手术操作系统，包括：

软轴501，动力系统502以及如上述实施例中任一所述的手术器械503；其中，

所述动力系统502连接所述软轴501的第二端，驱动所述软轴501以第一旋转速度进行旋转运动；

所述软轴501的第一端连接所述手术器械503，可发生弯曲，并驱动所述手术器械503中的主动轴以第一旋转速度进行旋转运动。

本发明上述实施例中，通过动力系统驱动软轴以第一旋转速度进行旋转运动，软轴即可驱动手术器械中的动力轴以第一旋转速度发生旋转运动，进而使得手术器械中的手术刀片能够以高于第一旋转速度的第二旋转速度发生旋转运动，进行相应的手术业务。

综上所述，本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、通过在壳体内安装主动轴、传动轴及加速传动装置，加速传动装置可在主动轴以第一转速发生旋转运动时，驱动传动轴以高于第一旋转速度的第二旋转速度发生旋转运动；如此，只需要将主动轴连接到与外部动力系统相连的软轴，将刀片安装到传动轴的第一端，即可在软轴以较小的旋转速度进行旋转运动时，驱动刀片以较高的旋转速度进行旋转运动，从而实现降低软轴的旋转速度，提高软轴的使用寿命。

2、传动轴使用内部中空且两端开口的不锈钢管，通过在转接管的第一端设置关节，将密封圈安装在关节内，使得密封圈在传动轴内不能发生位移，相应的，传动轴的第二端由转接管的第一端伸入转接管，传动轴的外壁与关节的内壁相互挤压密封圈，即可实现对传动轴与转接管的连接处进行密封；如此，通过在传动轴的第一端安装手术刀片，在输出管的第二端连接负压装置，由负压装置向传动轴的第一端和输出管的第二端提供压力差，使得被手术刀片切割的手术物质可直接从传动轴的第一端进入传动轴内，经转接管传输至负压装置。

3、在主动轴以第一旋转速度发生旋转运动时，通过双向丝杠、滑块及限位装置驱动传动轴发生往复运动，使得手术刀片在传动轴的带动下发生往复运动，方便手术刀片对患者的非正常组织进行切割。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。