本發(fā)明專利技術公開了一種三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構，包括分離鉗、連接套、腕式機構、操作桿，腕式機構包括末端墊片、第一關節(jié)球、中間墊片、第二關節(jié)球、固定墊片，末端墊片通過連接套與分離鉗連接，底部墊片與操作桿連接；末端墊片與固定墊片之間連接有多對預緊絲和至少兩對驅(qū)動絲，分離鉗連接有至少一對驅(qū)動絲。驅(qū)動絲和預緊絲均為TiNi形狀記憶合金絲，通過電流加熱形狀記憶合金(SMA)絲驅(qū)動，解決了現(xiàn)有手術器械的末端執(zhí)行機構尺寸和重量大、結(jié)構復雜、工作空間和靈活性不夠等問題。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種應用于單孔腹腔微創(chuàng)手術的腕式末端執(zhí)行器，尤其涉及一種三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構。
技術介紹
單孔腹腔微創(chuàng)手術因其微創(chuàng)損傷小，出血少，術后恢復快而得到臨床醫(yī)師和患者的共同重視，成為目前世界上開展并增長最快的微創(chuàng)術式。在單孔腹腔微創(chuàng)手術過程中，往往需要對體內(nèi)進行組織分離，會導致出現(xiàn)人體腹腔內(nèi)出血。現(xiàn)有技術中，是先用剪刀對組織進行分離，然后用電凝鉗進行止血，手術麻煩且時間長，凝血效果不理想。從目前的研究來看，現(xiàn)有的手術執(zhí)行機構末端的尺寸偏大、工作空間和靈活性不夠，增加了手術創(chuàng)傷和難度。傳統(tǒng)的驅(qū)動方式不能夠滿足微創(chuàng)手術器械更簡單、更微型的需求
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是提供一種三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構，該執(zhí)行器體積較小，通過電流加熱形狀記憶合金(SMA)絲驅(qū)動，解決了現(xiàn)有手術器械的末端執(zhí)行機構尺寸和重量大、結(jié)構復雜、工作空間和靈活性不夠等問題。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本專利技術的三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構，包括分離鉗、連接套、腕式機構、操作桿，所述腕式機構包括依次布置的末端墊片、第一關節(jié)球、中間墊片、第二關節(jié)球、固定墊片，所述末端墊片與固定墊片之間連接有多對預緊絲，所述末端墊片通過所述連接套與所述分離鉗連接，所述底部墊片與所述操作桿連接；所述末端墊片與固定墊片之間連接有至少兩對驅(qū)動絲，用于實現(xiàn)所述腕式機構的兩個彎曲自由度；所述分離鉗連接有至少一對驅(qū)動絲，用于實現(xiàn)所述分離鉗的開合自由度；所述驅(qū)動絲和預緊絲均為TiNi形狀記憶合金絲，所述驅(qū)動絲通過控制電線與控制系統(tǒng)連接。由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，本專利技術提供的三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構，由于采用形狀記憶合金絲為驅(qū)動絲，可大大減少執(zhí)行器體積，通過電流加熱形狀記憶合金(SMA)絲驅(qū)動，解決了現(xiàn)有手術器械的末端執(zhí)行機構尺寸和重量大、結(jié)構復雜、工作空間和靈活性不夠等問題。附圖說明圖I為本專利技術實施例提供的三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構的總體結(jié)構示意圖；圖2為本專利技術實施例中腕式機構結(jié)構示意圖；圖3為本專利技術實施例中分離鉗結(jié)構示意圖4為本專利技術實施例中關節(jié)墊片結(jié)構示意圖；圖5為本專利技術實施例中關節(jié)球的剖面結(jié)構示意圖；圖6a為本專利技術實施例中連接套的立體結(jié)構示意圖；圖6b為本專利技術實施例中連接套的底面結(jié)構示意圖；圖7為本專利技術實施例中操作桿的截面結(jié)構示意圖。具體實施例方式下面將對本專利技術實施例作進一步地詳細描述。本專利技術的三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構，其較佳的具體實施方式 是包括分離鉗、連接套、腕式機構、操作桿，所述腕式機構包括依次布置的末端墊片、第一關節(jié)球、中間墊片、第二關節(jié)球、固定墊片，所述末端墊片與固定墊片之間連接有多對預緊絲，所述末端墊片通過所述連接套與所述分離鉗連接，所述底部墊片與所述操作桿連接；所述末端墊片與固定墊片之間連接有至少兩對驅(qū)動絲，用于實現(xiàn)所述腕式機構的兩個彎曲自由度；所述分離鉗連接有至少一對驅(qū)動絲，用于實現(xiàn)所述分離鉗的開合自由度；所述驅(qū)動絲和預緊絲均為TiNi形狀記憶合金絲，所述驅(qū)動絲通過控制電線與控制系統(tǒng)連接。所述分離鉗的后端連接有四桿機構和連桿，所述連桿連接有一對夾持驅(qū)動絲和一對張開驅(qū)動絲。所述腕式機構包括三對預緊絲和三對驅(qū)動絲。所述末端墊片、中間墊片和固定墊片的外圈設有三對小孔，用于穿過三對驅(qū)動絲，內(nèi)圈設有三對小孔，用于穿過三對預緊絲，還另外設有三對小孔，用來穿過所述分離鉗的驅(qū)動絲和控制電線。所述末端墊片、第一關節(jié)球、中間墊片、第二關節(jié)球和固定墊片的中部設有相通的通孔，用來穿過所述控制電線。所述連接套設有兩個導向孔和三對斜孔，所述兩個導向孔用于穿過所述分離鉗的驅(qū)動絲，所述三對斜孔用于穿過并固定所述腕式機構的預緊絲。所述操作桿為帶有中間通孔和多個邊緣通孔的細長桿，所述中間通孔用于穿過所述控制電線和有利于散熱。本專利技術采用智能材料形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動，同時形狀記憶合金還具有反饋作用，可以更好的控制分離鉗夾持力的大小和腕式機構的彎曲幅度。在單孔腹腔微創(chuàng)手術過程中，方便手術器械的交叉使用，彌補了現(xiàn)有技術的不足。腕式機構可實現(xiàn)兩個自由度的彎曲轉(zhuǎn)動，采用形狀記憶合金驅(qū)動，響應快且準確，手術應用穩(wěn)定并且靈活工作空間大，保證手術的順利進行。分離鉗的加持力可以通過形狀記憶合金絲反饋量化控制，手術過程中分離效果好，不會損傷器官。分離鉗拆卸安裝方便有利于清洗和消毒處理，且互換性非常好。整體結(jié)構設計合理緊密，可實現(xiàn)微型化和輕質(zhì)化，機構主體采用醫(yī)用工程塑料制作，可以沖洗消毒或高溫消毒。具體實施例如圖I、圖2、圖3所示，包括控制電線I、操作桿2、腕式機構3、連接套4、分離鉗5、末端墊片6、中間墊片7、固定墊片8、預緊TiNi形狀記憶合金絲9、關節(jié)球10、關節(jié)驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲11、四桿機構12、連桿13、夾持驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲14、張開驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲15。其中分離鉗5通過連接套4與腕式機構3的末端墊片6耦合，操作桿2與腕式機構3的固定墊片8耦合。控制電線I與控制系統(tǒng)連接，控制該腕式末端執(zhí)行機構三個自由度的運動(腕式機構3的兩個彎曲自由度和分離鉗5的張合自由度)。分離鉗5由四桿機構12和連桿13控制實現(xiàn)張合，連桿13采用兩對TiNi形狀記憶合金絲驅(qū)動，通過驅(qū)動連桿13的推拉實現(xiàn)分離鉗5的張開和夾持運動。TiNi形狀記憶合 金絲14通電加熱收縮拉動連桿13使分離鉗5夾持，當其冷卻恢復到初始狀態(tài)時，TiNi形狀記憶合金絲15加熱收縮反方向拉動即推動連桿13使分離鉗5張開，兩對合金絲處于兩種相反的冷熱狀態(tài)，控制分離鉗5的張合自由度。腕式機構包括末端墊片6、中間墊片7、固定墊片8、三對預緊TiNi形狀記憶合金絲9、兩個關節(jié)球10和三對驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲11，是一種具有兩個自由度的混聯(lián)機構。如圖4、圖5所示，關節(jié)墊片外圈的三對小孔16穿過三對驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲11，內(nèi)圈的三對小孔17穿過三對預緊TiNi形狀記憶合金絲，其余三對小孔18用來穿過分離鉗5的夾持驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲14、張開驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲15以及控制電線I等。關節(jié)球10的通孔25和關節(jié)墊片6、7、8的中間通孔20相通，用來通過控制電線I。三對具有記憶性的TiNi形狀記憶合金絲11是驅(qū)動源，其中兩對為主動絲，另外一對為被動絲，在三對驅(qū)動絲協(xié)調(diào)控制下可實現(xiàn)腕關節(jié)兩個自由度的各種位姿；三對具有超彈性的TiNi形狀記憶合金絲9起到對末端墊片6、中間墊片7和關節(jié)球10預緊的作用，使關節(jié)球10與關節(jié)墊片的凹球面19緊密接觸，并保證末端墊片6和中間墊片7的轉(zhuǎn)動一致。如圖6a、6b所示，連接套4的兩個導向孔21是張開驅(qū)動TiNi形狀記憶合金絲15反方向拉動連桿13的導向通道。腕式機構3的三對預緊TiNi形狀記憶合金絲9穿過連接套4的三對斜通孔22并固定，將腕式機構3和連接套4緊緊連接在一塊。擋塊23卡住分離鉗5的凹槽，起固定連接作用。從而連接套4將腕式機構3和分離鉗5連成一體。如圖7所示，操作桿2為帶有很多穿絲走線的通孔細長桿，采用高強度的輕質(zhì)醫(yī)用工程塑料制作，絕緣性且具有很好的耐腐蝕性，中間通孔24用來通過電線且有利于散熱。本專利技術的形狀記憶合金驅(qū)動的微創(chuàng)手術腕式末端執(zhí)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種三根形狀記憶合金絲驅(qū)動的腕式末端執(zhí)行機構，其特征在于，包括分離鉗、連接套、腕式機構、操作桿，所述腕式機構包括依次布置的末端墊片、第一關節(jié)球、中間墊片、第二關節(jié)球、固定墊片，所述末端墊片與固定墊片之間連接有多對預緊絲，所述末端墊片通過所述連接套與所述分離鉗連接，所述底部墊片與所述操作桿連接；所述末端墊片與固定墊片之間連接有至少兩對驅(qū)動絲，用于實現(xiàn)所述腕式機構的兩個彎曲自由度；所述分離鉗連接有至少一對驅(qū)動絲，用于實現(xiàn)所述分離鉗的開合自由度；所述驅(qū)動絲和預緊絲均為TiNi形狀記憶合金絲，所述驅(qū)動絲通過控制電線與控制系統(tǒng)連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉達，史震云，馬晨，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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