一种具有机械锁定功能的腔镜支架的制作方法

1.本发明属于医疗器械领域，涉及一种内窥镜机械锁定支架，主要是用于腔镜手术过程中夹持腔镜摄像头镜体使用。


背景技术：

2.微创腔镜手术中需要用到腔镜摄像头，摄像头为金属杆状，为手术操作人员提供患者体腔内手术视野，为了方便手术过程，需要对腔镜摄像头进行固定。现有技术中经常使用腔镜支架来固定腔镜摄像头。
3.目前临床常用的支架：一种是采用多个球头-球碗相连接的机械蛇形支架，通过一根钢丝线穿过内部中空结构及旋钮旋转锁定，这种支架操作不便，无法实现单手操作，且锁定及解锁时间长。还有采用连杆-关节的支架，这种支架同样需要旋转旋钮锁定，无法实现单手操作，操作费时。因此，普通的机械腔镜支架锁定及解锁过程复杂，不能满足手术过程中对支架的频繁的角度调整需求。此外，电动的腔镜支架大多体积笨重，占用手术空间，操作不便，因此需要一种具备小体积、锁定及解锁方便的腔镜支架。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明研发一种机械式腔镜支架，可以安放于普通的机械支架(或机械臂)的前端，能够夹持并支撑腔镜镜体，具有多个活动关节，可以快速锁定及解锁，能够单手操作调节腔镜摄像头的指向，同时体积小不占用手术空间。
5.根据本发明的一个方面，提供一种具有机械锁定功能的腔镜支架，包括：
6.多个依次连接的彼此可相对转动的关节，其中至少部分关节为离合关节；
7.腔镜夹，设置在关节的一端，用于夹持腔镜的镜体；
8.驱动机构，用于锁定或解锁所述离合关节。
9.进一步地，腔镜支架包括第一离合关节、第二离合关节和第三离合关节；
10.其中所述第二离合关节和第三离合关节的转动轴平行，并且与所述第一离合关节的转动轴垂直。
11.进一步地，还包括第四关节和第五关节，所述第四关节和第五关节的转动轴相互垂直。
12.进一步地，所述离合关节包括：
13.第一端面齿轮和第二端面齿轮，两个端面齿轮同轴心且彼此齿面相对；
14.所述第一端面齿轮能够沿着纵向滑动，但是不能发生转动，所述第二端面齿轮能够转动但是不能沿纵向滑动；
15.所述驱动机构用于驱动所述第一端面齿轮沿着纵向滑动，脱离所述第二端面齿轮。
16.进一步地，所述离合关节还包括：
17.壳体，所述第一端面齿轮和第二端面齿轮设置在壳体内，壳体内侧开设有纵向凹
槽；
18.凸榫，设置在所述第一端面齿轮的外侧壁，所述凸榫能够在所述纵向凹槽内滑动。
19.进一步地，所述离合关节还包括：
20.封盖，设置在所述壳体上；
21.主压簧，设置在所述封盖内侧面与所述第一端面齿轮之间，用于将所述第一端面齿轮压紧于第二端面齿轮上。
22.进一步地，所述离合关节还包括：
23.副压簧，设置在所述第一端面齿轮和第二端面齿轮之间，所述副压簧弹性小于主压簧的弹性。
24.进一步地，所述驱动机构包括：
25.扳手，设置在所述腔镜夹的一侧；
26.钢丝线，一端连接至所述扳手，另一端连接至所述第一端面齿轮，转动扳手能够驱动所述第一端面齿轮脱离所述第二端面齿轮。
27.进一步地，所述驱动机构还包括钢丝线护套，所述钢丝线穿设于钢丝线护套内，能够在钢丝线护套内滑动；
28.所述钢丝线护套一端抵接在所述扳手端部，另一端抵接在所述离合关节的封盖上。
29.进一步地，所述扳手包括枢轴连接的第一扳手及第二扳手；
30.所述钢丝线护套抵接在所述第一扳手上，所述钢丝线连接至所述第二扳手上，所述第二扳手相对第一扳手转动时，所述钢丝线在所述钢丝线护套内滑动。
31.本发明的腔镜支架体积小，相比较于传统的腔镜支架具备更小的体积。本发明的腔镜支架关节的锁定采用端面齿轮相互配合的方式，能够提供较高的负载，锁定可靠。机械方式锁定及解锁，操作时间短，可单手完成操作过程。腔镜支架为全机械结构，可耐受高温消毒。
附图说明
32.通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
33.图1是根据本发明实施例的腔镜支架的整体结构示意图。
34.图2是根据本发明实施例的第一离合关节结构示意图。
35.图3是根据本发明实施例的第二离合关节结构示意图。
36.图4是根据本发明实施例的第三离合关节结构示意图。
37.图5是根据本发明实施例的第四和第五关节结构示意图。
38.图6是根据本发明实施例的腔镜夹与第六支架连接件的装配示意图。
39.图7是根据本发明实施例的钢丝线与第二扳手的连接示意图。
40.图8是根据本发明实施例的传动结构示意图。
41.图中：
42.第一离合关节1、第二离合关节2、第三离合关节3、第四关节4、第五关节5、腔镜夹
6、可活动夹片7、调节螺丝8、第一扳手9、第二扳手10、转轴11、通孔12、钢丝线13、钢丝线护套14、钢丝线锁扣15、连接件16、壳体17、第一端面齿轮18、第二端面齿轮19、弹簧凹槽20、主压簧21、凸榫22、纵向凹槽23、副压簧24、封盖25、轴承26、齿轮轴27、第一支架连接件28、第二支架连接件29、第三支架连接件30、第四支架连接件31、第五支架连接件32、第六支架连接件33、连接耳34、销孔35、销钉36。
具体实施方式
43.下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
44.本发明提供了一种具有机械锁定功能的腔镜支架，包括多个依次连接的彼此可相对转动的关节，其中至少部分关节为离合关节；腔镜夹，设置在关节的一端，用于夹持腔镜的镜体；驱动机构，用于锁定或解锁离合关节。
45.腔镜支架可以包含多个可活动的关节，支架前端与腔镜夹可拆卸连接(例如，通过螺丝及螺母锁紧)，摄像头镜体(腔镜)设置在腔镜夹上，支架的另一端有通用链接件，通用链接件可以将支架固定于床旁支架或机械臂上。
46.腔镜支架的关节中包含离合关节，内部设置有离合装置，通过驱动机构控制离合装置实现离合关节的锁定及解锁。例如，在腔镜夹侧设置扳手，通常情况下，锁定扳手为锁定状态，锁定状态使得离合关节可以维持锁定状态，并且可以承受一定的负载；按动扳手后离合关节解锁，腔镜镜体连同支架的各个关节可以连续自由运动，实现腔镜摄像头朝各个方向的快速调节，调节完毕后，松开扳手，离合关节锁定，腔镜镜体的朝向被限定。
47.优选地，腔镜支架包括第一离合关节、第二离合关节和第三离合关节，其中所述第二离合关节和第三离合关节的转动轴平行，并且与第一离合关节的转动轴垂直，从而保证具有足够的活动自由度。第二离合关节和第三离合关节优选为平行结构，运动平面平行或位于同一个平面内，可以增加腔镜的活动自由度和移动范围。第二离合关节和第三离合关节的运动平面也可以不在同一个平面内，例如第二离合关节和第三离合关节的转动轴成预定的角度。
48.优选地，腔镜支架还包括第四关节和第五关节，第四关节和第五关节的转动轴相互垂直。
49.优选地，第一离合关节、第二离合关节、第三离合关节、第四关节和第五关节之间通过支架连接件连接在一起。优选地，第四关节转轴的轴线延长线与第五关节转轴的轴线相交于一点，这一点也在腔镜镜体的轴线上。
50.优选地，腔镜支架可以包括多个离合关节，每个离合关节都包含有两个端面齿轮，第一端面齿轮和第二端面齿轮，两个端面齿轮同轴心且彼此齿面相对，两个齿面啮合可以有效地锁定离合关节。例如，离合关节包括：第一端面齿轮和第二端面齿轮，两个端面齿轮同轴心且彼此齿面相对；所述第一端面齿轮能够沿着纵向滑动，但是不能发生转动，所述第二端面齿轮能够转动但是不能沿纵向滑动；所述驱动机构用于驱动所述第一端面齿轮沿着纵向滑动，脱离所述第二端面齿轮。
51.优选地，第一端面齿轮的一侧成型有弹簧凹槽，凹槽内容纳主压簧，在主压簧的作用下，第一端面齿轮被压紧于第二端面齿轮上。优选地，第一端面齿轮的外侧壁还可成型(或镶嵌)有凸榫，与之相对应的离合关节壳体内侧开设有纵向凹槽，凸榫可以在凹槽内滑动。因此，第一端面齿轮可以沿着纵向做小范围滑动，但是不能发生转动，而第二端面齿轮可以转动但是不能沿纵向滑动。
52.优选地，驱动机构包括：扳手，设置在所述腔镜夹的一侧；钢丝线，一端连接至扳手，另一端连接至第一端面齿轮，转动扳手能够驱动第一端面齿轮脱离第二端面齿轮。优选地，驱动机构还包括钢丝线护套，钢丝线穿设于钢丝线护套内，能够在钢丝线护套内滑动；钢丝线护套一端抵接在扳手端部，另一端抵接在离合关节的封盖上。
53.进一步地，扳手包括枢轴连接的第一扳手及第二扳手，钢丝线护套抵接在所述第一扳手上，钢丝线连接至所述第二扳手上，第二扳手相对第一扳手转动时，钢丝线在所述钢丝线护套内滑动。
54.优选地，离合关节壳体的一侧还设置有封盖，封盖通过螺丝固定在壳体上，封盖内侧面接触主压簧，防止主压簧从离合关节内脱出，封盖中心设有通孔，此处所述通孔为大转小口径的结构，大口径用于固定钢丝线护套，小口径用于通过钢丝线。两个端面齿轮之间还可设有副压簧，副压簧弹性小于主压簧。第一端面齿轮还可设有通孔，钢丝线可以在通孔内穿过，钢丝线穿过通孔后，通过钢丝线锁扣固定，锁扣固定钢丝线游离端后，钢丝线不能再通过通孔脱出。
55.封盖的中间有钢丝线开孔，开孔的外侧一半直径较大，内侧一半直径较小，两段可以完全通过钢丝线，但是只有外侧一半可以刚好容纳钢丝线护套，当钢丝线收紧时，开孔内侧直径较小的一半刚好可以阻止钢丝线护套完全脱出封盖。
56.可选地，腔镜夹为中空结构，中空可容纳腔镜镜体从内部穿过，腔镜夹包含有可活动夹片，可活动夹片一端铰接于腔镜夹的一侧，可活动夹片另一侧通过可调节螺丝固定于腔镜夹的另一侧。可选地，腔镜夹的一侧成型有第一扳手。
57.为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。
58.如图1所示，本实施例的腔镜支架包括依次连接的第一离合关节1、第二离合关节2、第三离合关节3、第四关节4、和第五关节5，腔镜夹6连接到第五关节5的一侧，用于夹持腔镜镜体。腔镜夹6的一侧设置有第一扳手9和第二扳手10，三根钢丝线13连接在三个离合关节和扳手之间，用于控制离合关节解锁。钢丝线13可滑动地穿设在钢丝线护套14内。本实施例中，第一离合关节1的转动轴与第二离合关节2的转动轴垂直。第二离合关节2和第三离合关节3平行设置，二者的转动轴位于同一个平面内。第四关节4的转动轴与第三离合关节3的转动轴垂直，第五关节5的转动轴与第四关节4的转动轴垂直。
59.参见附图2-4，本实施例的包含3组离合关节，每组离合关节都包含有两个端面齿轮，分别是第一端面齿轮18和第二端面齿轮19，两个端面齿轮同轴心且彼此齿面相对。第一端面齿轮18的一侧成型有弹簧凹槽20，弹簧凹槽20内容纳主压簧21，在主压簧21的作用下，第一端面齿轮18被压紧于第二端面齿轮19上，第一端面齿轮18的外侧壁还成型(或镶嵌)有凸榫22，与之相对应的离合关节壳体17内侧开设有纵向凹槽23，凸榫22可以在纵向凹槽23
内滑动。因此，第一端面齿轮18可以沿着纵向做小范围滑动，但是不能发生转动，而第二端面齿轮19可以转动但是不能沿纵向滑动。
60.第一和第二两端面齿轮之间还设有副压簧24，副压簧24的弹性小于主压簧21，第一端面齿轮18还设有通孔，钢丝线13可以在通孔内穿过，钢丝线13穿过通孔后，通过钢丝线锁扣15固定，钢丝线锁扣15固定钢丝线13游离端后，钢丝线13不能再通过通孔脱出。离合关节壳体17的一侧还设置有封盖25，封盖25通过螺丝固定在壳体17上，封盖25内侧面接触主压簧21，防止主压簧21从离合关节内脱出，封盖25中心设有通孔，此处所述通孔为大转小口径的结构，大口径用于固定钢丝线护套14，小口径用于通过钢丝线13。
61.如图1-5所示，多个关节之间通过连接件可活动地连接在一起。第一支架连接件28的一端成型有通用的连接件16，用于连接到床边支架或被动臂。第一支架连接件28的另一端成型有转轴孔以及可容纳第一离合关节1的圆柱形中空壳体17。第一离合关节1的第二端面齿轮19的齿轮轴27穿设在转轴孔内。
62.第二支架连接件29可转动地连接在第一支架连接件28上，第二支架连接件29的一端开设有轴孔，轴孔与第一离合关节1的第二端面齿轮19的齿轮轴27嵌套连接，通过销钉固接，不发生转动。第二支架连接件29的另一端成型有容纳第二离合关节2的壳体17。第二离合关节2的转轴与第二支架连接件29另一端的轴孔互相垂直。第三支架连接件30及第四支架连接件31互为镜像排列，第三支架连接件30可旋转地连接于第二支架连接件29的一端，第三支架连接件30两端各有一个轴孔，其中一个轴孔套接在第二离合关节2的第二端面齿轮19的齿轮轴27上，通过销钉固定，不发生转动，另一端轴孔套接在第三端面齿轮3的第二端面齿轮19的齿轮轴27上，通过销钉固定，不发生转动。第四连接件31两端各有一个轴孔，轴孔内各有一个轴承26，轴承26内环分别套接在第二支架连接件29及第五支架连接件32壳体的凸台上。
63.第五支架连接件32一端成型有可容纳第三离合关节3的壳体17，另一端沿与离合转轴相垂直的方向开设有轴孔。第六支架连接件33一端成型有转轴，另一端成型有连接耳34，转轴旋转连接于第五支架连接件32一端的轴孔内，连接耳34开设有销孔35，通过销钉36将腔镜夹6活动安装在连接耳34上。
64.参见附图1和图8，传动结构包含3根传动钢丝线13及包绕在钢丝线13外侧的钢丝线护套14。钢丝线护套14优选方便弯曲的空心拉簧，拉簧的结构不易被沿轴向压缩，其一端固定于3个封盖25的开口处，另一端固定于第一扳手9的通孔12处，钢丝线13可以顺利通过钢丝线护套14内部、封盖25处钢丝线开口及第二扳手10处钢丝线开口。钢丝线13可以在钢丝线护套14内滑动，钢丝线13的一端穿过封盖25的钢丝线开孔、压簧后与第一端面齿轮18固定，钢丝线13的另一端穿过第一扳手9的钢丝线开孔后与第二扳手10固定，在第二扳手10处，钢丝线13通过固定螺丝压紧固定。装配后，拉动钢丝线13，可以克服压簧做功，将第一端面齿轮18拉离第二端面齿轮19的齿面。
65.参见附图6和图7，扳手包含两片：第一扳手9及第二扳手10，第二扳手10中部成型有一对带通孔的连接耳，第一扳手9中部有通孔，通孔及连接耳通过一根轴11穿过，第二扳手10可沿轴做小角度转动。
66.在本实施例中，第一扳9手上开设有3个并列的通孔12，用于固定钢丝线护套14并且允许钢丝线13分别穿过，第二扳手10前端开3个孔，第二扳手的3个孔分别对应第一扳手
的3个通孔12，每个孔的一侧垂直开有螺纹孔，螺纹孔与对应的孔垂直交通，钢丝线13的一端插入空中，使用螺钉将钢丝线13固定在第二扳手10的孔内。
67.参见附图6，腔镜夹6为中空结构，中空可容纳腔镜镜体从内部穿过，腔镜夹6包含有可活动夹片7，可活动夹片7一端铰接于腔镜夹6的一侧，可活动夹片7另一侧通过调节螺丝8固定于腔镜夹8的另一侧。腔镜夹6的一侧成型有第一扳手9。
68.可选地，三根传动钢丝线13可以合并为一根，此时三个离合关节采用串联结构，通过一根钢丝线13带动3个第一端面齿轮18的运动。
69.可选地，也可将端面齿更换为摩擦片，作用是两摩擦片被压紧后，使得其中与支架连接件固定的一个摩擦片不发生转动。
70.可选地，本实施例中离合关节的数目是三个，也可以是其他数目，但是不带离合锁定功能的关节数目不应超过2个。
71.可选地，此处腔镜夹6的作用仅仅是固定腔镜，且有一个自由度的活动度，并不是本支架要说明的主要内容，其他方式的锁紧及固定结构也可以代替。
72.可选地，也可采用其他的扳手形状，扳手的安放位置、安装朝向等也可以根据需要改变。
73.可选地，两个非离合锁定关节的排列顺序可以替换，但是优选两个关节侧转轴是相互垂直的关系。
74.可选地，第一扳手9和第二扳手10的相对面还可以加装压簧，此处压簧的作用是当需要重新锁定支架时，方便松开第二扳手后扳手的复位。
75.本实施例的腔镜支架的工作方式如下：
76.腔镜支架装配后的静止态：此时离合关节的主压簧21将第一端面齿轮18压紧在第二端面齿轮19上，第一离合关节1、第二离合关节2、第三离合关节3被锁定，第四关节4和第五关节5可以转动，由于第四关节4和第五关节5的转轴经过同一点，因此这一点的运动被限制，再加上腔镜镜体本身也有一个旋转支点的限定，两点的限制使得镜体不能发生偏转运动，摄像头的指向被锁定。
77.支架的解锁：按动第二扳手10，第二扳手10拉动钢丝线13，由于钢丝线护套14的轴向运动被限定，钢丝线13在钢丝线护套14内滑动，钢丝线13带动第一端面齿轮18压缩主压簧21运动，在副压簧24的帮助下，两个端面齿分离，第二端面齿轮19可以随意转动，此时离合关节解锁。
78.支架的锁定，松开第二扳手10，第一端面齿轮18在主压簧21的推动下复位，此时第二端面齿轮19不能发生旋转，离合关节被锁定。
79.本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
80.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。