專利名稱：手術器械的聯(lián)結結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種手術器械的聯(lián)結結構。
背景技術：
外科手術是指對患者的組織使用操作性人工和器械技術以治療病理狀態(tài)的醫(yī)學 專業(yè)。已經提出了用手術機器人作為進行切除手術(切除手術需要切割組織以治療或移除 身體內的器官)的替代手段，以便減少血液損失、疼痛并提高精度。手術機器人包括根據(jù)外科醫(yī)生的操作產生和發(fā)射信號的主動機器人(master robot)以及根據(jù)主動機器人所發(fā)出的信號將所述操作直接運用到患者身上的從動機器人 (slave robot) 0主動機器人可以與從動機器人結合在一起，也可以與從動機器人分開。從動機器人包括用于手術操作的機器人臂，在該機器人臂的前端形成有器械。如 圖1所示，現(xiàn)有的器械54包括外殼108、從外殼108延伸出來的桿102、以及形成在桿102 的前端并插入手術部位的鉗形操作部件112。在外殼108的底端形成有接口部件110。如圖2所示，在現(xiàn)有器械54的底端結合有多個輪形驅動元件118。驅動元件118 繞有絲線，這些絲線與操作部件112相連接，因而驅動元件118的轉動所產生的所述絲線上 的拉力使操作部件112進行操作。為了在所述機器人臂上安裝器械54，如圖3所示，在所述機器人臂的前端結合有 適配器128。適配器128形成有導引翼和致動器。外殼108的接口部件110通過所述導引 翼與適配器128聯(lián)結，而所述致動器具有與所述驅動元件一致的形狀以便向所述驅動元件 提供轉動能量。如上所述，現(xiàn)有器械54具有這樣一種聯(lián)結結構，其中，器械54通過適配器128與 所述機器人臂進行結合，并通過形成在適配器128中的致動器使所述驅動元件118轉動來 操縱操作部件112，從而進行手術。然而，在這種聯(lián)結結構中，由于所述驅動元件應該被設置在所述外殼的底面，所 以，所述外殼尺寸的減小就受到了限制。從圖2可以看到，當設置了兩列驅動元件時，所述 底面應該為所述驅動元件的直徑的兩倍寬。減小所述器械尺寸時的這個限制，對于手術機器人的微型化以及對于自動更換一 次性器械的技術應用來說成為了障礙。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，提供一種手術器械的聯(lián)結結構，這種手術器械的聯(lián)結結構能夠通過使所述手術器械的尺寸最小化來使手術機器人微型化，并且能夠用作使一次性器械的 自動更換得以實現(xiàn)的技術。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種手術器械的聯(lián)結結構，所述聯(lián)結結構包括外殼 以及設置在所述外殼中的多個圓盤形驅動輪，其中，所述驅動輪沿著穿過所述驅動輪的驅 動軸層疊起來，并且由分別對應著所述多個驅動輪而設置的多個致動器來提供驅動能量。所述聯(lián)結結構還可以包括多條絲線，所述多條絲線分別纏繞所述驅動輪，并向形 成在所述手術器械的前端上的操作部件傳送驅動能量。所述驅動軸可以垂直于所述驅動輪的表面。所述驅動軸可以穿過所述驅動輪的中心。所述外殼的厚度可以近似等于所述多個驅動輪的厚度之和。所述多個致動器可以沿著軸層疊，并且每個致動器都可以包括通過滾動接觸與相 應的驅動輪接合的輪子。所述驅動輪的外周表面可以包含橡膠材料，在所述橡膠材料上形成有多個凸起。所述驅動器的表面可以露出在所述外殼的外表面上，并且每個致動器都可以包括 與相應的驅動輪圓盤相接觸的輪子。所述驅動輪的面對著所述致動器的表面可以包括橡膠材料，在所述橡膠材料上形 成多個凸起。在所述驅動輪的面對著所述致動器的表面上可以形成輪齒，并且所述致動器可以 包括與所述驅動輪形成齒輪組的驅動齒輪。所述聯(lián)結結構還可以包括多個副輪，所述多個副輪被設置在所述外殼內，分別與 所述多個驅動輪相對應，并且與所述驅動輪分別形成滑輪組，其中，每個致動器都包括滑 塊，所述滑塊通過滑動向所述滑輪施加拉力?？梢栽谒鲵寗虞喌耐庵鼙砻嫔闲纬奢嘄X，并且每個致動器都可以包括驅動齒 輪，該驅動齒輪與所述驅動輪形成齒輪組。所述聯(lián)結結構還可以包括多個副輪，所述多個副輪在所述外殼的一側上露出，而 分別與所述多個驅動輪相對應，并與所述驅動輪形成齒輪組或滑輪組，其中，每個致動器都 包括驅動器，所述驅動器對相應的副輪施加力矩。在所述副輪的露出區(qū)域上可以形成凹槽，并且在所述驅動器的一端上可以形成凸 起，所述凸起的形狀與所述凹槽的形狀相對應。根據(jù)下面的附圖、權利要求書以及說明書將闡明其它的方面、特征和優(yōu)點。本發(fā)明通過以堆疊排列方式設置驅動輪來提供一種輕便緊湊的手術機器人，并且 也允許用新的器械自動更換用過的器械。


圖1到圖3示出了現(xiàn)有技術中的手術器械；圖4是透視圖，示出了本發(fā)明的一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構；圖5是側視圖，示出了本發(fā)明的一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構；圖6是側視圖，示出了本發(fā)明的另一實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構；圖7是側視圖，示出了本發(fā)明的另一實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構；
圖8是透視圖，示出了本發(fā)明的另一實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構；圖9是透視圖，示出了本發(fā)明的另一實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構。
具體實施例盡管示出并描述了本發(fā)明的若干實施例，但本領域中的技術人員會意識到，在不 偏離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以在這些實施例中做出改動，而本發(fā)明的范圍則由所 附權利要求書及其等同物來確定。另外，將省略相關現(xiàn)有技術的具體描述，以便集中到本發(fā) 明的主題上。說明書和權利要求書中的“第一”、“第二”、“第三”等詞匯用來區(qū)分類似的元件，不 一定是用來描述某個次序或時間順序。本發(fā)明將根據(jù)具體實施例并參考一定的附圖來描述，但本發(fā)明并不限于此，本發(fā) 明只由權利要求書來限制。在提及單數(shù)名詞時使用不定冠詞或定冠詞(例如，“a”或“an”、 “the”)的情形中，這也包括該名詞的復數(shù)，除非另有特別聲明。也應該注意，權利要求書中所使用的詞語“包含”不應解釋成被限制到其后所列出 的那些內容上；該詞并沒有排除其它元件或步驟。因此，應該將其解釋為指定了所聲明的特 征、整數(shù)、步驟或部件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟或部件或其組合 的存在或添加。在下文中，在所有的附圖中，相同的附圖標記表示相同或相似的部件，并省略同一 元件的重復描述。圖4在透視圖中示出了本發(fā)明的一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構。在圖4 中示出了器械1、外殼10、驅動輪20、驅動軸22、絲線24、操作部件26、和致動器40。本實施例的一個特征是，器械1的外殼10的寬度可以通過將器械1的驅動輪20 沿著軸向層疊起來來最小化。器械1包括外殼10、從外殼10延伸出來的桿、以及與所述桿的一端結合在一起的 操作部件26。在外殼10中，驅動輪20不是以平面排列來設置，而是以層疊排列來設置。通過將圓盤形驅動輪20沿著穿過驅動輪20的軸的方向層疊起來，而不是將驅動 輪20按平面排列進行設置，可以使外殼10的寬度變窄。例如，圖2中的現(xiàn)有器械應該至少 是所述驅動輪直徑的兩倍那么寬。然而，當驅動輪20如圖4那樣層疊起來時，外殼10的厚 度就對應著所述一疊驅動輪20的高度，并且外殼10的寬度能夠變窄以與驅動輪20的直徑 相對應。如上所述，本發(fā)明有助于通過減小手術器械1的外殼10的尺寸來減小手術機器人 的尺寸和重量。具體說，可以以卡匣方式(cartridge type)順序地提供多個器械1，從而便 于為使用過的器械1引入自動更換系統(tǒng)。器械1的圓盤型驅動輪20繞著驅動軸22轉動，其中，驅動軸22垂直地穿過這些 圓盤的中心。因此，驅動輪20可以沿著驅動軸22的方向層疊。當沿著軸22的方向層疊驅 動輪20時，可以使外殼10的寬度最小化，而當驅動軸22垂直于驅動輪20時，可以使外殼 10的厚度最小化。然而，軸22不一定非要垂直于驅動輪20，例如，可以以之字形排列(zigzag arrangement)來設置驅動輪20。
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驅動輪20如圖4所示那樣重復排列的器械1被設置在所述機器人臂的預定位置 處。類似于現(xiàn)有器械，本實施例的外殼10可以在其底端具有接口部件，能將所述接口部件 固定的導引翼可以形成在所述機器人臂的相應位置處。有關所述接口部件和導引翼的細節(jié) 將不再描述。當器械1被設置在所述機器人臂的預定位置處時，從所述機器人臂為其提供驅動 能量。每個驅動輪20繞有絲線24，絲線24則通過所述桿而與操作部件26相連接。因此， 驅動輪20在來自所述機器人臂的驅動能量的作用下轉動，在絲線24上產生拉力，該拉力使 操作部件26的各單元進行操作。下面，將驅動能量傳送到器械1的所述機器人臂中的單元被稱作致動器。致動器 40可以包括輪子、滑塊、齒輪等，作為將驅動能量傳送給每個驅動輪20的工具。致動器40 將參考圖5到圖7進行詳細描述。圖5是側視圖，示出了本發(fā)明的一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構。圖5中 示出了器械1、外殼10、驅動輪20、絲線24和致動器40。本實施例的一個特征是，致動器40包含多個輪子，每個輪子通過滾動接觸與相應 的驅動輪20接合。這些輪子與驅動輪20的接觸使得當致動器40中的所述輪子轉動時，所 接合的驅動輪20也與之同步轉動。這樣，可以通過致動器40來提供驅動能量，并且，通過改變驅動輪20的半徑與致 動器40的輪子的半徑的比例，可以調節(jié)操作的精度。更具體地說，當致動器40的輪子比驅 動輪20大時，所述致動器40的輪子的少量的轉動就能夠使所述驅動輪有相對較大的轉動。 相反，當驅動輪20大于致動器40的輪子時，所述驅動輪比所述致動器40的輪子的轉動量 要小。所以，將根據(jù)希望的操作精度來確定所述半徑比。建議致動器40的輪子和/或驅動輪20的外周表面的摩擦系數(shù)較高，以便增強驅 動能量的傳送效率。例如，可以在所述外周表面上形成多個凹凸，或者所述外周表面可以由 摩擦系數(shù)高的材料(諸如橡膠)制成，從而能夠將致動器40的輪子的轉動能量有效地傳送 給所述驅動輪。圖6是透視圖，示出了本發(fā)明的另一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構。圖6 中示出了器械1、外殼10、驅動輪20、絲線24、副輪30a、滑輪傳送帶32、致動器40a和滑塊 42。本實施例的一個特征是，在外殼10中另外設置副輪30a，副輪30a通過滑輪傳送 帶32與驅動輪20相連接，以及在致動器40a中設置多個滑塊42以便對滑輪傳送帶32施 加拉力。如圖6所示，當滑輪傳送帶32被拉向驅動輪20或副輪30a時，驅動輪20就相應 地做順時針或逆時針轉動。致動器40a通過包含滑塊42作為向滑輪傳送帶32施加拉力的裝置來向器械1提 供驅動能量，如在前述圖5中的實施例中那樣。與驅動輪20相對應的滑塊42做往復運動， 朝著驅動輪20或朝著副輪30a拉動滑輪傳送帶32，從而使驅動輪20與其同步轉動。器械1的操作部件26在預定的范圍內移動，這意味著驅動輪20的轉動應該被限 制在某預定范圍內。在前面圖5中的實施例中，可以限制致動器40a的輪子的轉動，以便限 制驅動輪20的轉動，為此，可以在所述輪子的某些位置處形成制動間元件。
在本實施例中，可以將滑塊42的移動導軌設計得具有這樣的長度，該長度允許滑 塊42在限定的范圍內移動，從而對器械1的操作部件26的移動設置限制。建議滑塊42和滑輪傳送帶32之間的摩擦系數(shù)較高，與前面圖5中的實施例類似。 可以在滑塊42上形成凹槽，使得能夠將滑輪傳送帶32插入滑塊42中，并且滑塊42和/或 滑輪傳送帶32的表面可以由摩擦系數(shù)高的材料(諸如橡膠)制成，從而能夠使滑塊42的 移動有效地轉化成驅動輪20的轉動。圖7是側視圖，示出了本發(fā)明的另一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構。圖7 示出了器械1、外殼10、驅動輪20、絲線24、致動器40b和驅動齒輪44。本實施例的一個特征是，環(huán)繞驅動輪20的外周形成輪齒，并且致動器40b包括驅 動齒輪44，每個驅動齒輪44與其對應的驅動輪20形成齒輪組合，從而驅動輪20與驅動齒 輪44同步轉動。驅動齒輪44和驅動輪20之間的齒輪組合可以是圖7所示的直齒輪(spur gear)， 也可以是斜齒輪(helical gear)、蝸輪(worm gear)、齒條_小齒輪(rack and pinion)等。采用這種配置，致動器40b能夠傳送驅動能量，并且驅動輪20和驅動齒輪44之間 的齒輪比可以改變以調節(jié)器械1的精度。與前面圖5和圖6中的實施例不同，摩擦系數(shù)的作用不太重要，因為齒輪在傳送驅 動能量上是有效的。從以上看出，本發(fā)明提供一種手術器械，其中，通過改變驅動輪的尺寸、優(yōu)化驅動 輪的配置、以及使用副輪，可以減小外殼的寬度或尺寸。圖8是透視圖，示出了本發(fā)明的另一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構。圖8 示出了器械1、外殼10、驅動輪20、操作部件26、和致動器40c。本實施例介紹了驅動輪20的排列的一個例子，其中，多個驅動輪20按對來排列， 一些對被設置在外殼10的前部，而其余的對則被設置在后部，但所有的驅動輪都沿著圖4 中的驅動軸疊放。致動器40c可以具有與圖4類似的配置，或者，如果驅動輪圓盤如圖8所示那樣部 分或全部地露出在外殼10的外部，那么，致動器40c可以具有多個輪子，這些輪子從外殼10 的外側與驅動輪20嚙合。換言之，致動器40c具有與驅動輪20相對應的輪子，從而與驅動 輪20同步來轉動驅動輪20。為了實現(xiàn)致動器40c的輪子與驅動輪20的有效率的結合，驅動輪20的圓盤表面 和/或致動器40c的輪子面對驅動輪20的表面由橡膠制成，并且也可以在所述表面上形成 凹凸?；蛘撸梢栽诿總€驅動輪20的圓盤上形成輪齒，而致動器40c的每個輪子可以是與 驅動輪20的輪齒形成齒輪組合的驅動齒輪(未示出)。另外，當驅動輪20沿著外殼10的長度方向按對排列成行時，外殼10的厚度可以 比圖4所示實施例的窄。圖9是透視圖，示出了本發(fā)明的另一個實施例所述的手術器械的聯(lián)結結構。圖9 示出了器械1、外殼10、副輪30b、操作部件26、致動器40d、以及驅動器46。如圖8所示減小器械1的外殼10的尺寸可以便于實現(xiàn)以卡匣方式順序地提供多 個器械1的自動更換系統(tǒng)。同時，為了對器械1運用更換系統(tǒng)，每個副輪30b的一端可以如圖9所示那樣在外殼10的后側露出。上述對驅動輪的描述在本實施例中同樣有效。在圖9所示的實施例中，外殼10中的驅動輪通過輪齒、絲線、滑輪傳送帶等與副輪 30b結合，并且每個副輪30b的一端都在外殼10的后側露出。對于副輪30b和所述驅動輪 的結合，可以使用例如蝸輪結合，以便使副輪30b的一端露出到外殼10的外表面上。在副輪30b的露出面上，可以形成一字形或十字形等的槽，如螺絲頭上所示的，并 且具有末端形狀以與所述槽對應的驅動器46可以與副輪30b嚙合，從而可以將驅動能量提 供給器械1。更具體地說，驅動器46轉動，引起副輪30b的轉動，與此同步，與副輪30b相結合 的驅動輪(未示出)也進行轉動，最終能使操作部件26工作。盡管參考某些優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領域中的技術人員會認識到，在不 偏離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以做出改動，而本發(fā)明的范圍則由所附權利要求書及 其等同物來確定。
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權利要求
一種用于手術器械的聯(lián)結結構，所述聯(lián)結結構包括外殼；以及設置在所述外殼中的多個圓盤形驅動輪，其中，所述驅動輪沿著穿過所述驅動輪的驅動軸層疊起來，并且由分別對應著所述多個驅動輪而設置的多個致動器來提供驅動能量。
2.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，還包括多條絲線，所述多條絲線分別纏繞所述驅 動輪，并向形成在所述手術器械的前端上的操作部件傳送驅動能量。
3.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，其中，所述驅動軸垂直于所述驅動輪的表面。
4.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，其中，所述驅動軸穿過所述驅動輪的中心。
5.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，其中，所述外殼的厚度近似等于所述多個驅動輪 的厚度之和。
6.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，其中，所述多個致動器沿著軸層疊，并且每個致動 器都包括通過滾動接觸與相應的驅動輪接合的輪子。
7.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，其中，所述驅動輪的外周表面包含橡膠材料，在所 述橡膠材料上形成有多個凸起。
8.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，其中，所述驅動輪的表面露出在所述外殼的外表 面上，并且每個致動器都包括與相應的驅動輪的圓盤相接觸的輪子。
9.根據(jù)權利要求8所述的聯(lián)結結構，其中，所述驅動輪的面對著所述致動器的表面包 括橡膠材料，在所述橡膠材料上形成多個凸起。
10.根據(jù)權利要求8所述的聯(lián)結結構，其中，在所述驅動輪的面對著所述致動器的表面 上形成輪齒，并且所述致動器包括與所述驅動輪形成齒輪組的驅動齒輪。
11.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，還包括多個副輪，所述多個副輪被設置在所述外 殼內，分別與所述多個驅動輪相對應，并且與所述驅動輪分別形成滑輪組，其中，每個致動 器都包括滑塊，所述滑塊通過滑動向所述滑輪施加拉力。
12.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，其中，在所述驅動輪的外周表面上形成輪齒，并 且每個致動器都包括驅動齒輪，該驅動齒輪與所述驅動輪形成齒輪組。
13.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)結結構，還包括多個副輪，所述多個副輪在所述外殼的一 側上露出，而分別與所述多個驅動輪相對應，并與所述驅動輪形成齒輪組或滑輪組，其中， 每個致動器都包括驅動器，所述驅動器對相應的副輪施加力矩。
14.根據(jù)權利要求13所述的聯(lián)結結構，其中，在所述副輪的露出區(qū)域上形成凹槽，并且 在所述驅動器的一端上形成凸起，所述凸起的形狀與所述凹槽的形狀相對應。
全文摘要
公開一種手術器械的聯(lián)結結構。所述手術器械的聯(lián)結結構包括外殼；以及設置在所述外殼中的多個圓盤形驅動輪，其中，所述驅動輪沿著穿過所述驅動輪的驅動軸層疊起來，并且由分別對應著所述多個驅動輪而設置的多個致動器來提供驅動能量。通過以堆疊排列設置驅動輪，能夠提供輕便緊湊的手術機器人，并且也允許用新的器械自動更換用過的器械。
文檔編號A61B17/03GK101945616SQ200880126756
公開日2011年1月12日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權日2008年2月15日
發(fā)明者元鐘碩, 崔勝旭 申請人:韓商未來股份有限公司