基于单机械臂缝合的辅助打结器及手术机器人的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，它涉及基于单机械臂缝合的辅助打结器及手术机器人。

背景技术：

随着医学和工程技术的发展，机器人手术在临床各个领域得到了快速的推广，机械臂具有视野缩放、精细操作控制以及减少颤动的功能，在此基础上，配合各种类型的手术器械，可满足抓持、钳夹、缝合等各项操作要求，使许多需要开放的外科手术逐渐转变为可微创操作的手术。

随着人民群众对“微创”的追求和科学技术的发展，机器人手术得到了长足的进步，切口和手术区域也越来越小，为了取得这个效果，在保证手术成功进行的同时，手术器械越来越小型化，也出现了越来越多的单机械臂机器人。而单机械臂机器人由于器械受限，相较于多臂机器人在手术操作上具有一定的劣势，特别是对于一些口腔或者支撑喉镜等腔隙通道手术而言，存在着术野狭小、暴露不良和精准操作困难的难题。正是由于手术区域的狭小和机械臂的减少，单机械臂如何更好的进行可靠的结扎成为了机器人手术发展上一个无法忽视的问题，另外一方面，众所周知，机器人手术相较于常规手术的时间上有所增加，如何在更短的时间内进行更可靠的结扎也值得进一步的研究和发明。

因此，如何研究设计一种能够更好的完成缝合打结等“常规动作”的基于单机械臂缝合的辅助打结器及手术机器人是我们目前急需解决的问题。

技术实现要素：

为解决现有单机械臂难以在短时间内准确、可靠的完成结扎的问题，本发明的目的是提供基于单机械臂缝合的辅助打结器及手术机器人，克服现有器械的不足，在保证结扎安全可靠性的同时，减少缝合结扎的时间，其结构简约，生产成本低，维护难度方便。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了基于单机械臂缝合的辅助打结器，包括内管和外管，外管的远端设有外挡板，内管的远端设有内挡板；外管包括同轴设置的内层板和外层板，内层板、外层板之间预留有供内管滑动插接的滑动槽，内挡板穿设有供内层板穿过的通孔；内挡板、外挡板的相向面均设有供缝合线预布设的弧形凹槽；内挡板朝向外挡板的表面安装有切割刀片。

通过采用上述技术方案，内管与外管配套安装后，将缝合线布设在弧形凹槽内，然后将内层板与硬质机械臂外壁贴合安装；接着将外管的外挡板抵近伤口缝合处，硬质机械臂上的软质机械臂操作缝合针独立完成缝合，此时内挡板的弧形凹槽内预布设的缝合线随着缝合不断输出；缝合后软质机械臂操作缝合针可使缝合线在外挡板的弧形凹槽内形成圈状，然后将缝合针穿过弧形凹槽布设的圈状缝合线完成打结；结扎完成后驱动内管向外挡板方向移动，当内挡板与外挡板接触时，内挡板上的切割刀片将结扎后的缝合线切断；在保证结扎安全可靠性的同时，减少缝合结扎的时间，其结构简约，生产成本低，维护难度方便。

本发明进一步设置为：所述外挡板、内挡板均设有供机械臂放置的放置槽。

通过采用上述技术方案，外挡板抵近伤口缝合处时，外挡板的放置槽将伤口缝合处显露出，同时外挡板、内挡板的放置槽为软质机械臂提供操作空间。

本发明进一步设置为：所述内管和外管均为非封闭式的管体，管体对应圆心角度数为150度-210度。

通过采用上述技术方案，非封闭式的管体内管和外管可以明显减少对单机械臂手术区域的占用，能够保证在使用该器械打结时不影响手术区域其他机械的使用。

本发明进一步设置为：所述内层板两侧对称设有弧形夹片，两个弧形夹片可与机械臂夹持固定。

通过采用上述技术方案，弧形夹片能够快速稳定的与单机械臂连接，不使用时，可以拆卸下来进行彻底消毒和维护。

本发明进一步设置为：所述外挡板设有第一感应凸起，第一感应凸起响应于第一控制信号后控制外管相对于机械臂移动；内挡板设有第二感应凸起，第二感应凸起响应于第二控制信号后控制内管相对于外管滑动。

通过采用上述技术方案，第一感应凸起、第二感应凸起配合能够灵活控制外管与内管的移动，增强了单机械臂结扎操作的灵活性。

本发明进一步设置为：所述第一感应凸起、第二感应凸起沿外管直径方向反向布设，第二感应凸起可与外管端面接触。

通过采用上述技术方案，第二感应凸起与外管端面接触后可限制内管与外管过度滑移的情况发生，增强了辅助打结器使用的安全性。

本发明进一步设置为：所述外管设有多个限位凸起，多个限位凸起沿滑动槽边缘间隔设置；内管设有可与限位凸起接触阻挡的触发凸起，触发凸起响应于第三控制信号自动伸缩。

通过采用上述技术方案，限位凸起与触发凸起配合，保证内管可在外管进行分段滑动，但又不会在不施加外力的情况下自由滑动，提高操作的可靠性和稳定性。

本发明进一步设置为：所述外挡板、内挡板均为软质体。

通过采用上述技术方案，软质体的外挡板、内挡板可充分避免伤口缝合处附近的组织器官在进行操作时所受到的损伤。

本发明进一步设置为：所述内管和外管均为由纳米抗菌高分子材料制成的硬质体。

通过采用上述技术方案，采用纳米抗菌高分子的硬质体，具有良好的塑形性和生物相容性。

第二方面，提供了一种手术机器人，包括控制器、软质机械臂、硬质机械臂以及如第一方面中任意一项所述的基于单机械臂缝合的辅助打结器；内管与硬质机械臂外壁贴合安装，软质机械臂可置于放置槽内；软质机械臂、硬质机械臂、第一感应凸起、第二感应凸起、触发凸起均与控制器的输出端连接；硬质机械臂与外管之间设有第一驱动件，第一驱动件响应于第一感应凸起的控制命令；内管与外管之间设有第二驱动件，第二驱动件响应于第二感应凸起的控制命令。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过与由软质机械臂和硬质机械臂连成一体的单机械臂配合使用，使得单机械臂能够在短时间独立完成缝合、打结双重功能，可以有效的减少单机械臂缝合的时间；

2、本发明通过灵活控制外管与内管的相对移动位置，在不进行缝合时完全避免对其他操作的影响，具有方便、高效的优点；

3、本发明结扎安全可靠，操作非常简单，减少了器械的复杂性，增加了维护的简便性，具有更好的经济性；

4、本发明为单机械臂专门设计，在单机械臂手术领域实现了从无到有的突破。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中内管与外管正向示意图；

图3是本发明实施例中内管与外管背向示意图；

图4是本发明实施例中触发凸起与限位凸起的分布示意图；

图5是本发明实施例中的工作原理图；

图6是本发明实施例中单机械臂的结构示意图。

图中：101、外管；102、外层板；103、内层板；104、外挡板；105、放置槽；106、第一感应凸起；107、限位凸起；108、滑动槽；109、弧形夹片；201、内管；202、内挡板；203、通孔；204、弧形凹槽；205、切割刀片；206、第二感应凸起；207、触发凸起；301、控制器；302、软质机械臂；303、硬质机械臂；304、第一驱动件；305、第二驱动件。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-6及实施例1-2，对本发明进行进一步详细说明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：基于单机械臂缝合的辅助打结器，如图1、3、6所示，包括内管201和外管101，外管101的远端设有外挡板104，内管201的远端设有内挡板202；外管101包括同轴设置的内层板103和外层板102，内层板103、外层板102之间预留有供内管201滑动插接的滑动槽108，内挡板202穿设有供内层板103穿过的通孔203；内挡板202、外挡板104的相向面均设有供缝合线预布设的弧形凹槽204；内挡板202朝向外挡板104的表面安装有切割刀片205。内管201与外管101配套安装后，将缝合线布设在弧形凹槽204内，然后将内层板103与硬质机械臂303外壁贴合安装；接着将外管101的外挡板104抵近伤口缝合处，硬质机械臂303上的软质机械臂302操作缝合针独立完成缝合，此时内挡板202的弧形凹槽204内预布设的缝合线随着缝合不断输出；缝合后软质机械臂302操作缝合针可使缝合线在外挡板104的弧形凹槽204内形成圈状，然后将缝合针穿过弧形凹槽204布设的圈状缝合线完成打结；结扎完成后驱动内管201向外挡板104方向移动，当内挡板202与外挡板104接触时，内挡板202上的切割刀片205将结扎后的缝合线切断；在保证结扎安全可靠性的同时，减少缝合结扎的时间，其结构简约，生产成本低，维护难度方便。

如图1与图2所示，外挡板104、内挡板202均设有供机械臂放置的放置槽105。外挡板104抵近伤口缝合处时，外挡板104的放置槽105将伤口缝合处显露出，同时外挡板104、内挡板202的放置槽105为软质机械臂302提供操作空间。

如图2与图3所示，内管201和外管101均为非封闭式的管体，管体对应圆心角度数为150度-210度。非封闭式的管体内管201和外管101可以明显减少对单机械臂手术区域的占用，能够保证在使用该器械打结时不影响手术区域其他机械的使用。

如图1所示，内层板103两侧对称设有弧形夹片109，两个弧形夹片109可与机械臂夹持固定。弧形夹片109能够快速稳定的与单机械臂连接，不使用时，可以拆卸下来进行彻底消毒和维护。

如图1所示，外挡板104设有第一感应凸起106，第一感应凸起106响应于第一控制信号后控制外管101相对于机械臂移动；内挡板202设有第二感应凸起206，第二感应凸起206响应于第二控制信号后控制内管201相对于外管101滑动。第一感应凸起106、第二感应凸起206配合能够灵活控制外管101与内管201的移动，增强了单机械臂结扎操作的灵活性。

如图1与图2所示，第一感应凸起106、第二感应凸起206沿外管101直径方向反向布设，第二感应凸起206可与外管101端面接触。第二感应凸起206与外管101端面接触后可限制内管201与外管101过度滑移的情况发生，增强了辅助打结器使用的安全性。

如图1与图4所示，外管101设有多个限位凸起107，多个限位凸起107沿滑动槽108边缘间隔设置；内管201设有可与限位凸起107接触阻挡的触发凸起207，触发凸起207响应于第三控制信号自动伸缩。限位凸起107与触发凸起207配合，保证内管201可在外管101进行分段滑动，但又不会在不施加外力的情况下自由滑动，提高操作的可靠性和稳定性。

在本实施例中，外挡板104、内挡板202均为软质体。软质体的外挡板104、内挡板202可充分避免伤口缝合处附近的组织器官在进行操作时所受到的损伤。

在本实施例中，内管201和外管101均为由纳米抗菌高分子材料制成的硬质体。采用纳米抗菌高分子的硬质体，具有良好的塑形性和生物相容性。

实施例2：一种手术机器人，如图1、5、6所示，包括控制器301、软质机械臂302、硬质机械臂303以及如第一方面中任意一项的基于单机械臂缝合的辅助打结器；内管201与硬质机械臂303外壁贴合安装，软质机械臂302可置于放置槽105内；软质机械臂302、硬质机械臂303、第一感应凸起106、第二感应凸起206、触发凸起207均与控制器301的输出端连接；硬质机械臂303与外管101之间设有第一驱动件304，第一驱动件304响应于第一感应凸起106的控制命令；内管201与外管101之间设有第二驱动件305，第二驱动件305响应于第二感应凸起206的控制命令。在本实施例中，第一驱动件304、第二驱动件305均可为电机驱动、气缸驱动、电动伸缩节驱动中的任意一种，其尺寸大小根据手术要求进行设计。

工作过程：内管201与外管101配套安装后，将缝合线布设在弧形凹槽204内，然后将内层板103与硬质机械臂303外壁贴合安装；接着将外管101的外挡板104抵近伤口缝合处，硬质机械臂303上的软质机械臂302操作缝合针独立完成缝合，此时内挡板202的弧形凹槽204内预布设的缝合线随着缝合不断输出；缝合后软质机械臂302操作缝合针可使缝合线在外挡板104的弧形凹槽204内形成圈状，然后将缝合针穿过弧形凹槽204布设的圈状缝合线完成打结；结扎完成后驱动内管201向外挡板104方向移动，当内挡板202与外挡板104接触时，内挡板202上的切割刀片205将结扎后的缝合线切断；在保证结扎安全可靠性的同时，减少缝合结扎的时间，其结构简约，生产成本低，维护难度方便。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。