一种胸腔镜用机械手臂的制作方法

本申请涉及医疗辅助设备技术领域，具体为一种胸腔镜用机械手臂。

背景技术：

胸腔镜手术，也称电视辅助胸腔镜手术，是指使用现代电视摄像技术和高科技手术器械装备，在胸壁套管或微小切口下完成胸内复杂手术的微创胸外科新技术，它改变了一些胸外科疾病的治疗概念，被认为是20世纪末胸外科手术的最重大进展，是未来胸外科发展的方向。

胸腔镜手术大致分为传统三孔胸腔镜手术、传统单孔胸腔镜手术以及达芬奇机器人胸腔镜手术。其中，传统三孔胸腔镜手术的技术已趋于成熟，能展开各种难度的普通胸外科手术，但是，患者身体上的切口较多，患者术后疼痛强，恢复速度慢，且影响美观。传动单孔胸腔镜手术的技术逐渐开始成熟，刀口美观，患者术后疼痛较轻，但是操作难度大，仅限于部分手术医师能熟练掌握。达芬奇机器人胸腔镜手术，虽然在手术技术上进行了革命，，但在刀口美观以及术后疼痛上并无收益，而且只有少数医院拥有该设备，手术费用昂贵。

公告号为cn210986224u的中国专利公开了一种可移动镜头，包括无线摄像装置、第一连接块、第二连接块以及用于包裹无线摄像装置的弹性的固定套，第一连接块和第二连接块内均内置有磁石，固定套的下端设有用于装入无线摄像装置的且用于进行摄像的开口，固定套的上端可拆卸连接于第二连接块的下端，且第一连接块可通过第二连接块吸起位于固定套内的无线摄像装置。在手术操作过程中，可以将所述第二连接块、固定套和无线摄像装置一起通过患者身体上的一个切口放入患者胸腔内部，并通过位于患者体外的所述第一连接块吸住，所述无线摄像装置可通过无线传输影像数据，得以在不影响手术操作的同时，减少患者身体上切口的数量，患者术后恢复快、伤痛程度轻。

由于人体体内的组织以及血管之间的间隙较小，上述可移动镜头以及其他现有的胸腔镜，在实际使用过程中，往往难以直接观察到患者体内需要进行手术操作的部位，因此，需要通过夹钳撑开手术操作部位外周的组织以及血管，以便镜头进行摄像，其操作难度大，且一般需要增加切口的数量。

技术实现要素：

本申请的一个目的在于提供一种结构紧凑，布局合理，操作简单，且无需增加切口的胸腔镜用机械手臂。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种胸腔镜用机械手臂，包括无线摄像头、磁石、遥控器、控制器、电池、第一安装板、第二安装板、基片、第一电动伸缩杆、两个夹杆以及两个连接杆；

所述基片内置于所述第一安装板的内部，所述磁石位于所述第一安装板的正上方，且所述磁石可对所述基片产生吸引力；所述第二安装板连接于所述第一安装板的下表面，且所述第二安装板与所述第一安装板之间设有夹层；所述电池以及所述控制器均设置于所述夹层内，所述无线摄像头设置于所述第二安装板的下表面，且所述电池、所述控制器、所述无线摄像头以及所述第一电动伸缩杆之间为电性连接；

所述第一电动伸缩杆的一端垂直设置于所述第二安装板的下表面，所述第一电动伸缩杆的另一端与两个所述连接杆的一端铰接，两个所述连接杆的另一端分别铰接于两个所述夹杆的中部；两个所述夹杆的一端均铰接于所述第二安装板的下表面，两个所述夹杆的另一端均设有支撑片；且所述遥控器可通过所述控制器控制所述第一电动伸缩杆发生伸缩，从而迫使两个所述支撑片相互靠拢或者相互分离。

优选的，所述第一电动伸缩杆包括第一电机以及第一内螺纹管，所述第一电机设置于所述第二安装板的上表面上，且所述第一电机的输出轴贯穿所述第二安装板后，再螺纹连接于所述第一内螺纹管的内部，所述第一内螺纹管上远离所述第一电机的一端铰接于两个所述连接杆的一端。其优点是：由于所述第一电机的输出轴螺纹连接于所述第一内螺纹管的内部，且所述第一内螺纹管上远离所述第一电机的一端铰接于两个所述连接杆的一端，因此，所述第一内螺纹管仅可以沿所述第一电机的轴向移动，而不能发生转动；且当控制所述第一电机转动时，即可控制所述第一内螺纹管进行移动，从而可以迫使两个所述支撑片相互靠拢或者相互分离。

优选的，所述第二安装板的下表面上垂直设有第一限位杆，所述第一限位杆上远离所述第二安装板的一端设有第一限位块；所述第一内螺纹管的外壁上轴向设有第一限位槽，所述第一限位槽上靠近所述第二安装板的一端设有第一限位环；所述第一限位杆滑动设置于所述第一限位槽内，且所述第一限位环用于限制所述第一限位块穿过，从而避免所述第一限位杆与所述第一限位槽分离。其优点是：通过所述第一限位杆与所述第一限位槽之间的滑动配合，得以提高所述第一内螺纹管的移动精度，从而确保两个所述支撑片动作的精度以及稳定性；另外，所述第一限位环与第一限位块之间的限位配合，得以避免所述第一限位杆与所述第一限位槽分离，从而避免所述第一内螺纹管与所述第一电机的输出轴脱离，进而确保所述第一内螺纹管移动的稳定性，得以避免失去对两个所述支撑片的控制。

优选的，还包括至少两个第二电动伸缩杆，至少两个所述第二电动伸缩杆平行且间隔设置于所述夹层内，所述第二电动伸缩杆的一端设置于所述第一安装板的下表面，所述第二电动伸缩杆的另一端通过万向球设置于所述第二安装板的上表面；所述第二电动伸缩杆电性连接于所述控制器，且所述遥控器可通过所述控制器控制各个所述第二电动伸缩杆发生伸缩，从而改变所述第二安装板的朝向。其优点是：通过控制不同的第二电动伸缩杆发生伸缩，得以改变所述第二安装板的朝向，从而可以改变所述无线摄像头的摄像角度，以及可以改变两个所述支撑片的操作角度。

优选的，所述第二电动伸缩杆的数量为三个或者四个，且所述第二电动伸缩杆之间依次相连可形成正多边形。其优点是：当所述第二电动伸缩杆的数量为一个时，其仅仅可以起到控制所述第二安装板朝同一方向进行移动，而实际操作中可以通过上下移动所述磁石来改变第二安装板的高度，因此，设置一个所述第二电动伸缩杆的收益不大，且会大大增加所述第一安装板的整体质量；当所述第二电动伸缩杆的数量为两个时，仅可以实现两个方向上的角度调节，调节限制大，使用不方便；当所述第二电动伸缩杆的数量大于四个后，整体的质量以及体积会大大增加，使用不方便，且成本高；当所述第二电动伸缩杆的数量为三个或者四个时，其整体的质量较轻，且可以控制所述第二安装板向任意方向偏转，所述无线摄像头的可观测的视野大，两个所述支撑片的可操作范围大，使用更加灵活、方便。

优选的，所述第二电动伸缩杆包括第二电机、第二内螺纹管以及第二限位杆，所述第二电机设置于所述第一安装板的下表面上，且所述第二电机的输出轴螺纹连接于所述第二内螺纹管的内部，所述第二内螺纹管上远离所述第二电机的一端与所述万向球相连；所述第二内螺纹管的外壁上轴向设有第二限位槽，所述第二限位杆的一端设置于所述第二电机上，所述第二限位杆的另一端滑动设置于所述第二限位槽。其优点是：由于所述第二电机的输出轴螺纹连接于所述第二内螺纹管的内部，且所述第二限位杆的一端设置于所述第二电机上，另一端滑动设置于所述第二限位槽，因此所述第二内螺纹管仅可以沿其轴向移动，而不可发生转动；所以，当控制所述第二电机转动时，即可控制所述第二内螺纹管进行移动，从而起到伸缩调节作用；而且，所述第二限位块与所述第二限位槽之间的滑动配合，可以提高所述第二内螺纹管移动的精度，有利于精准改变所述第二安装板的朝向。

优选的，所述第二限位杆上远离所述第二电机的一端设有第二限位块，所述第二限位槽上靠近所述第二电机的一端设有第二限位环，所述第二限位环用于限制所述第二限位块穿过，从而避免所述第二限位杆与所述第二限位槽分离。其优点是：所述第二限位环与所述第二限位块之间的限位配合，得以避免所述第二限位杆与所述第二限位槽分离，从而避免所述第二内螺纹管与所述第二电机的输出轴分离，进而提高所述第二内螺纹管移动的稳定性。

优选的，所述第一安装板的边缘向下弯折有第一连接部，所述第二安装板的边缘向上弯折有第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部之间设置有密封套，所述密封套为可任意折叠结构。其优点是：通过所述密封套可以对所述夹层进行密封，而且由于所述密封套为可任意折叠结构，故不会对所述第二安装板的角度调节造成干扰。

优选的，还包括手柄，所述手柄的下端设有缓冲垫板，所述手柄的上端设有手持板，所述磁石内置于所述手柄的内部。其优点是：通过所述手持板便于移动操作所述磁石，通过所述缓冲垫板可以提高与患者皮肤接触的舒适性，并可以避免对患者皮肤造成刮伤。

优选的，所述第二安装板的下表面上设置有充电接口，所述充电接口电性连接于所述电池，且所述充电接口上设置有密封盖。其优点是：通过所述充电接口可以对所述电池进行充电，以便及时补充电量；所述密封盖可以对所述充电接口进行密封，避免使用过程中对所述充电接口造成污染。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)由于所述基片内置于所述第一安装板的内部，且所述磁石可对所述基片产生吸引力，使用时，可以将所述第一安装板的整体通过患者身体上的一个切口，塞入患者的胸腔内，并通过所述磁石吸引住，得以通过移动所述磁石，从而通过所述第二安装板下表面上设置的所述无线摄像头对患者胸腔的内部进行摄像，进而降低患者身体上的切口，减轻患者手术疼痛，并加快恢复速度；

(2)由于所述第二安装板与所述第一安装板之间设置有所述夹层，得以通过所述夹层安放所述电池、所述控制器等无需与患者进行接触的部件，从而避免误碰到患者胸腔内的组织；

(3)通过所述遥控器可以通过所述控制器控制所述第一电动伸缩杆进行伸缩，从而可以迫使两个所述支撑片相互靠拢或者相互分离；当两个所述支撑片相互靠拢时，可以起到夹钳的作用，得以对患者体内的组织、血管进行夹持操作；当两个所述支撑片相互分离时，可以起到支撑作用，得以对患者体内粘连的组织、血管进行分离操作。

附图说明

图1为胸腔镜用机械手臂的立体图；

图2为胸腔镜用机械手臂的爆炸图；

图3为胸腔镜用机械手臂的剖视图；

图4为图3中i处的局部放大图；

图5为第二电动伸缩杆的放大示意图；

图6为第二安装板上各部件的安装示意图；

图7为图6中ii处的局部放大图；

图8为两个支撑片处于夹持状态下的示意图；

图9为两个支撑片处于支撑状态下的示意图。

图中：1、第一安装板；11、第一连接部；2、第二安装板；21、第二连接部；3、基片；4、第一电动伸缩杆；41、第一电机；411、第一电机的输出轴；42、第一内螺纹管；421、第一限位槽；422、第一限位环；43、第一限位杆；431、第一限位块；5、夹杆；51、支撑片；6、连接杆；7、第二电动伸缩杆；71、第二电机；711、第二电机的输出轴；72、第二内螺纹管；721、第二限位槽；722、第二限位环；73、第二限位杆；731、第二限位块；8、手柄；81、缓冲垫板；82、手持板；9、密封套；10、夹层；100、无线摄像头；200、控制器；300、电池；400、充电接口；500、万向球。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参照图1-9，一种胸腔镜用机械手臂，包括无线摄像头100、磁石、遥控器、控制器200、电池300、充电接口400、万向球500、第一安装板1、第二安装板2、基片3、夹杆5、连接杆6、第一电动伸缩杆4、第二电动伸缩杆7、手柄8以及密封套9。基片3为铁、钴、镍等铁磁类物质，内置于第一安装板1的内部。磁石位于第一安装板1的正上方，得以对基片3产生向上的吸引力，通过磁石对基片3的吸引力可以将第一安装板1吸起。第二安装板2连接于第一安装板1的下表面，且第二安装板2与第一安装板1之间设有夹层10，电池300以及控制器200均设置于夹层10内，无线摄像头100设置于第二安装板2的下表面，且电池300、控制器200、无线摄像头100、第一电动伸缩杆4以及第二电动伸缩杆7之间为电性连接。第一电动伸缩杆4的一端垂直设置于第二安装板2的下表面，第一电动伸缩杆4的另一端与两个连接杆6的一端铰接，两个连接杆6的另一端分别铰接于两个夹杆5的中部；两个夹杆5的一端均铰接于第二安装板2的下表面，两个夹杆5的另一端均设有支撑片51。遥控器可通过控制器200控制第一电动伸缩杆4发生伸缩，从而迫使两个支撑片51相互靠拢或者相互分离。

如图6-9所示，第一电动伸缩杆4包括第一电机41以及第一内螺纹管42，第一电机41设置于第二安装板2的上表面上，且第一电机41的输出轴411贯穿第二安装板2后(实际安装中，第一电机41的输出轴411在贯穿第二安装板2时需要进行密封，这种密封处理技术为现有技术，在此不作赘述)，再螺纹连接于第一内螺纹管42的内部，第一内螺纹管42上远离第一电机41的一端铰接于两个连接杆6的一端。由于第一电机41的输出轴411螺纹连接于第一内螺纹管42的内部，且第一内螺纹管42上远离第一电机41的一端铰接于两个连接杆6的一端，因此，第一内螺纹管42仅可以沿第一电机41的轴向移动，而不能发生转动。所以，控制第一电机41转动时，即可驱动第一内螺纹管42沿其轴向进行移动。当第一电机41的输出轴411驱动第一内螺纹管42缩回时，第一内螺纹管42得以通过两个连接杆6带动两个夹杆5相互靠拢，从而迫使两个支撑片51相互靠拢(如图8所示)，得以起到夹持作用，进而可以进行夹取操作。当第一电机41的输出轴411驱动第一内螺纹管42伸出时，第一内螺纹管42得以通过两个连接杆6带动两个夹杆5相互远离，从而迫使两个支撑片51相互分离(如图8所示)，得以起到夹持支撑作用，进而可以进行分离操作，得以对患者体内粘连的组织、血管进行分离操作。第二安装板2的下表面上垂直设有第一限位杆43，第一限位杆43上远离第二安装板2的一端设有第一限位块431；第一内螺纹管42的外壁上轴向设有第一限位槽421，第一限位槽421上靠近第二安装板2的一端设有第一限位环422；第一限位杆43滑动设置于第一限位槽421内，且第一限位环422用于限制第一限位块431穿过，从而避免第一限位杆43与第一限位槽421分离。通过第一限位杆43与第一限位槽421之间的滑动配合，得以进一步提高第一内螺纹管42的移动精度，从而确保两个支撑片51动作的精度以及稳定性；另外，第一限位环422与第一限位块431之间的限位配合，得以避免第一限位杆43与第一限位槽421分离，从而避免第一内螺纹管42与第一电机41的输出轴411脱离，进而确保第一内螺纹管42移动的稳定性，得以避免失去对两个支撑片51的控制。

第二电动伸缩杆7至少为两个，至少两个第二电动伸缩杆7平行且间隔设置于夹层10内，第二电动伸缩杆7的一端设置于第一安装板1的下表面，第二电动伸缩杆7的另一端通过万向球500设置于第二安装板2的上表面；第二电动伸缩杆7电性连接于控制器200，且遥控器可通过控制器200控制各个第二电动伸缩杆7发生伸缩，从而改变第二安装板2的朝向。需要说明的是，当第二电动伸缩杆7的数量为一个时，其仅仅可以起到控制第二安装板2朝同一方向进行移动，而实际操作中可以通过上下移动磁石来改变第二安装板2的高度，因此，设置一个第二电动伸缩杆7的收益不大，且会大大增加第一安装板1的整体质量。当第二电动伸缩杆7的数量为两个时，仅可以实现两个方向上的角度调节，调节限制大，使用不方便，而且在万向球500的作用下，第二安装板2可向另外两个方向摆动，且该摆动不可控制，大大降低了第二安装板2的稳定性。当第二电动伸缩杆7的数量大于四个后，整体的质量以及体积会大大增加，空间占用大，使用不方便，且成本高。当第二电动伸缩杆7的数量为三个或者四个，且第二电动伸缩杆7之间依次相连可形成正多边形时，其整体的质量的较轻，且可以通过控制各个第二电动伸缩杆7伸缩量，得以控制第二安装板2向任意方向偏转，无线摄像头100的可观测的视野大，两个支撑片51的可操作范围大，使用更加灵活、方便。

如图3-5所示，第二电动伸缩杆7包括第二电机71、第二内螺纹管72以及第二限位杆，第二电机71设置于第一安装板1的下表面上，且第二电机71的输出轴711螺纹连接于第二内螺纹管72的内部，第二内螺纹管72上远离第二电机71的一端与万向球500相连；第二内螺纹管72的外壁上轴向设有第二限位槽721，第二限位杆的一端设置于第二电机71上，第二限位杆的另一端滑动设置于第二限位槽721。由于第二电机71的输出轴711螺纹连接于第二内螺纹管72的内部，且第二限位杆的一端设置于第二电机71上，另一端滑动设置于第二限位槽721，因此第二内螺纹管72仅可以沿其轴向移动，而不可发生转动；所以，当控制第二电机71转动时，即可控制第二内螺纹管72进行移动，从而起到伸缩调节作用；而且，第二限位块与第二限位槽721之间的滑动配合，可以提高第二内螺纹管72移动的精度，有利于精准改变第二安装板2的朝向。第二限位杆上远离第二电机71的一端设有第二限位块，第二限位槽721上靠近第二电机71的一端设有第二限位环722，第二限位环722用于限制第二限位块穿过，从而避免第二限位杆与第二限位槽721分离。第二限位环722与第二限位块之间的限位配合，得以避免第二限位杆与第二限位槽721分离，从而避免第二内螺纹管72与第二电机71的输出轴711分离，进而提高第二内螺纹管72移动的稳定性。

如图1-3所示，第一安装板1的边缘向下弯折有第一连接部11，第二安装板2的边缘向上弯折有第二连接部21，第一连接部11与第二连接部21之间设置有密封套9，密封套9为可任意折叠结构，密封套9的材料优选为医用防水布、医用橡胶、医用硅胶等材料，通过密封套9可以对夹层10进行密封，保证夹层10内的部件不受组织液、血液的干扰。而且，又由于密封套9为可任意折叠结构，故不会对第二安装板2的角度调节造成干扰。

如图1所示，为了方便对磁石进行操作，可将磁石内置于手柄8的的内部，手柄8的下端设有缓冲垫板81，缓冲垫板81得以提高与患者皮肤接触的舒适性，并可以避免对患者的皮肤造成刮伤。手柄8的上端设有手持板82，手持板82的边缘设置有个凹槽，通过凹槽可以增加手感，提高手持的舒适度，也便于移动操作磁石。

如图6所示，充电接口400设置于第二安装板2的下表面上，充电接口400电性连接于电池300，且充电接口400上设置有密封盖(密封盖在附图中未画出)。通过充电接口400可以对电池300进行充电，以便及时补充电量。密封盖可以对充电接口400进行密封，避免使用过程中对充电接口400造成污染。

如图6所示，夹杆5以及连接杆6均为镂空结构，得以降低整体的质量。

如图6所示，为了避免夹杆5、支撑片51以及连接杆6影响无线摄像头100的视野，无线摄像头100可以采用两个，或者两个以上，得以避免无线摄像头100的视野受到干扰。

工作原理：

使用时，先将与第一安装板1相连的整体(如图1所示)通过患者身体上的一个切口，塞入患者的胸腔内；并捏住手持板82，通过手柄8内部的磁石可以对第一安装板1内部的基片3产生吸引力(该吸引力需要大于与第一安装板1相连的整体的重力，并确保第一安装板1不会轻易脱落)，得以通过磁石在患者的体外将与第一安装板1相连的整体吸引住，并可以通过移动手柄8从而改变第一安装板1在胸腔内的位置。

再通过第二安装板2下表面上设置的无线摄像头100对患者胸腔的内部进行摄像，并将图像以无线的形式实时输送至外部的显示器上，进而可以对患者的胸腔进行观察；而且，通过遥控器可以对控制器200发射信号，从而可以控制各个第二电动伸缩杆7进行伸缩，在万向球500的作用下，第二安装板2的朝向以及倾角得以发生改变，从而可以对患者的胸腔进行大面积扫描式摄像，进而大大增加成像的立体感，以及增加医务人员对各类人体组织进行判断的准确性。

在控制无线摄像头100进行扫描时，当视野因体内组织或者血管之间粘连而收到影响时，先通过第一电机41的输出轴411驱动第一内螺纹管42缩回，直至两个支撑片51相互靠拢(如图8所示)，然后通过控制四个第二电动伸缩杆7伸出，并配合移动手柄8改变第一安装板1的位置，直到两个支撑片51插入组织或者血管的缝隙中；再通过第一电机41的输出轴411驱动第一内螺纹管42伸出，迫使两个支撑片51相互分离(如图9所示)，此时得以将粘连在一起的组织或者血管分离开，以便进一步进行观察或者进行下一步手术操作。

当需要对人体内的组织或者血管进行夹取操作时，先通过第一电机41的输出轴411驱动第一内螺纹管42伸出，迫使两个支撑片51相互分离后；然后通过控制四个第二电动伸缩杆7伸出，并配合移动手柄8改变第一安装板1的位置，直到两个支撑片51运动至需要夹取的组织或者血管外周；最后，再通过第一电机41的输出轴411驱动第一内螺纹管42缩回，从而迫使两个支撑片51相互靠拢，得以进行夹取操作；而且第一电机41的输出轴411的转动量不同，两个支撑片51之间的夹紧程度也不同。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。