多自由度超声刀的制作方法

1.本发明涉及超声刀技术领域，尤其涉及一种多自由度超声刀。


背景技术：

2.超声刀，又称为超声切割止血刀，其工作原理是通过换能器中的压电陶瓷将电能转化为高频振动的机械能，刀杆的高频机械振动作用于组织，使组织的蛋白凝固，达到剥离组织、闭合血管作用。相比于传统电刀，超声刀对组织的损伤小，因此在临床应用越来越多。
3.现有超声刀的刀杆包括刀杆本体、外套管、滑动块、钢丝绳和钳夹组件，外套管滑动套设在刀杆本体的外部，钢丝绳设置于外套管内部，钳夹组件设置在外套前端，滑动块滑动设置在外套管的前端内部，滑动块的前端与钳夹组件的根部的靠下位置铰接连接。
4.然而，这种通过设置钢丝绳及滑动机构来推拉刀头使其张开或闭合的超声刀结构较为复杂，还需要设置与钢丝绳配套的卷绳轴和导线结构等，安装时需要将钢丝绳卷绕在卷绳轴上并布置刀杆中，然后再与滑动块捆绑在一起，整个安装过程非常麻烦，生产制造的成本相对较高。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种多自由度超声刀，旨在提高超声刀组装的便利性，简化结构，以降低生产制造的成本。
6.为实现上述目的，本发明提出一种多自由度超声刀，所述超声刀包括：
7.底座；
8.器械杆，所述器械杆的一端固定于所述底座上；
9.传动机构，包括齿轮组件及丝杆螺母机构，所述齿轮组件设于所述底座内且所述齿轮组件的输入端与输入轴连接，所述输入轴固定于所述底座内并适于外接驱动装置，所述丝杆螺母机构的一端设于所述底座内并与所述齿轮组件的输出端连接，所述丝杆螺母机构的另一端伸入至所述器械杆中；以及
10.推拉机构，设于所述器械杆内，所述推拉机构与所述丝杆螺母机构连接，以在所述丝杆螺母机构的驱动下沿所述器械杆的长度方向移动；以及
11.刀头组件，设于所述器械杆的另一端上，所述刀头组件与所述推拉机构连接，以在所述推拉机构的带动下张开或闭合钳口。
12.可选地，所述丝杆螺母机构包括驱动螺杆及套设于所述驱动螺杆的驱动螺母，所述底座内设有安装支架，所述安装支架上固定有第一轴承，所述齿轮组件的输出端安装于所述第一轴承的内圈中，所述驱动螺母安装于所述齿轮组件的输出端上。
13.可选地，所述齿轮组件包括主动齿轮和与所述主动齿轮啮合的被动齿轮，所述主动齿轮与所述输入轴连接，所述被动齿轮设有槽孔，所述驱动螺母紧配合安装于所述槽孔中，所述被动齿轮与所述第一轴承的内圈配合安装。
14.可选地，所述输入轴为刀头卡盘，所述底座内设有固定架，所述底座和所述固定架
内均设有第二轴承，所述刀头卡盘穿过所述第二轴承与所述主动齿轮连接。
15.可选地，所述刀头卡盘上套设有用于限制其沿轴向移动的第一挡圈和/或第二挡圈，所述第一挡圈设于所述固定架上，所述第二挡圈设于所述主动齿轮上。
16.可选地，所述推拉机构为弯管组件，所述弯管组件包括套管、弯管、卡头及推拉杆，所述套管套设于所述弯管上，所述弯管的一端与所述卡头固定，所述弯管的另一端与所述推拉杆连接，所述卡头与所述刀头组件的内壳卡接固定，所述推拉杆与所述驱动螺杆连接固定。
17.可选地，所述超声刀还包括卷绕有拉绳的绕绳杆及与所述拉绳连接的弯头组件，所述绕绳杆设于所述底座内，所述弯头组件套设于所述弯管组件上并与所述刀头组件的外壳连接；
18.所述弯头组件，用于在所述拉绳的作用下弯头并带动所述刀头组件摆动。
19.可选地，所述弯头组件至少包括套设于所述弯管组件上的安装座及转动设置于所述安装座上的锥形块，所述拉绳的拉力端捆绑于所述锥形块上。
20.可选地，所述刀头组件包括外壳、内壳、刀杆和刀头，所述内壳沿所述外壳的长度方向可移动地设置于所述外壳中并与所述推拉机构连接，所述刀杆的一端设置于所述内壳中，所述刀头的固定端与所述外壳铰接并与所述内壳连接，以在所述内壳的带动下张开或闭合所述钳口。
21.可选地，所述刀头组件还包括换能器，所述换能器设于所述内壳中并与所述刀杆连接，所述换能器适于通过线缆与所述超声刀的主机连接。
22.在本发明的技术方案中，该多自由度超声刀包括底座、器械杆、传动机构、推拉机构及刀头组件。器械杆的一端固定于底座上。传动机构包括齿轮组件及丝杆螺母机构，齿轮组件设于底座内且齿轮组件的输入端与输入轴连接，输入轴固定于底座内并适于外接驱动装置，丝杆螺母机构的一端设于底座内并与齿轮组件的输出端连接，丝杆螺母机构的另一端伸入至器械杆中。推拉机构设于器械杆内，推拉机构与丝杆螺母机构连接，以在丝杆螺母机构的驱动下沿器械杆的长度方向移动。刀头组件设于器械杆的另一端上，刀头组件与推拉机构连接，以在推拉机构的带动下张开或闭合钳口。可以理解的是，本发明通过设置丝杆螺母机构进行传动，相对于钢丝绳及卷绳轴等部件的安装结构更加简单，在装配时只需先装配齿轮组件，再将驱动螺母紧配合安装于齿轮组件的槽孔中，将驱动螺母套在驱动螺杆上，然后将驱动螺杆装配在器械杆中并与推拉机构的端部连接固定，整个传动机构的装配更加简单，提高了超声刀组装的便利性，简化了超声刀的传动结构，降低了生产制造的成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
24.图1为本发明多自由度超声刀一实施例的结构示意图；
25.图2为本发明多自由度超声刀一实施例的内部结构图；
26.图3为本发明多自由度超声刀一实施例的剖视图；
27.图4为本发明多自由度超声刀一实施例中底座的内部结构图；
28.图5为本发明多自由度超声刀一实施例中刀头组件处于张开状态时的结构图；
29.图6为本发明多自由度超声刀一实施例中刀头组件处于闭合状态时的结构图；
30.图7为本发明多自由度超声刀一实施例中刀头组件的剖视图。
31.附图标号说明：
32.10、底座；20、器械杆；30、传动机构；40、推拉机构；50、刀头组件；31、齿轮组件；32、丝杆螺母机构；33、刀头卡盘；34、弯头卡盘；321、驱动螺杆；322、驱动螺母；101、安装支架；102、固定架；311、主动齿轮；312、被动齿轮；103、第一轴承；331、第一挡圈；332、第二挡圈；41、套管；42、弯管；43、卡头；44、推拉杆；60、绕绳杆；61、拉绳；70、弯头组件；71、安装座；72、锥形块；51、外壳；52、内壳；53、刀杆；54、刀头；55、换能器；104、接线口。
33.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
37.本发明提出一种多自由度超声刀。
38.参照图1至图4，在本发明一实施例中，该多自由度超声刀包括底座10、器械杆20、传动机构30、推拉机构40及刀头组件50。器械杆20的一端固定于底座10上。传动机构30包括齿轮组件31及丝杆螺母机构32，齿轮组件31设于底座10内且齿轮组件31的输入端与输入轴连接，输入轴固定于底座10内并适于外接驱动装置，丝杆螺母机构32的一端设于底座10内并与齿轮组件31的输出端连接，丝杆螺母机构32的另一端伸入至器械杆20中。推拉机构40设于器械杆20内，推拉机构40与丝杆螺母机构32连接，以在丝杆螺母机构32的驱动下沿器械杆20的长度方向移动。刀头组件50设于器械杆20的另一端上，刀头组件50与推拉机构40连接，以在推拉机构40的带动下张开或闭合钳口。
39.本实施例中，底座10和器械杆20均可采用医用塑胶材质，此处不做具体限定。
40.本实施例中，传动机构30的齿轮组件31可包括两个或多个齿轮，其齿轮可以是锥
齿轮、圆柱齿轮等，此处不做具体限定。
41.丝杆螺母机构32又称螺旋传动机构，主要用于将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动，其在本发明的作用为前者。螺母循环结构主要分为内循环和外循环，其中外循环包含螺旋槽式、插管式和端盖式。本发明的实施例中，传动机构30的丝杆螺母机构32可包括驱动螺杆321和驱动螺母322，驱动螺母322套设于驱动螺杆321上。如图1至图3所示，为方便装配，驱动螺杆321可正对器械杆20的中心设置，以使其在装入底座10后能够直接插入至器械杆20中，无需设置其他复杂的传动部件。
42.本实施例中，推拉机构40可以采用推拉管或杆等，其材质可以为柔性材质，或者是硬质与柔性材质组合的部件或组件，以提升弯曲能力，有利于实现刀头组件50的摆动，从而提高该超声刀的操作灵活性。
43.可以理解的是，本发明通过设置丝杆螺母机构32进行传动，相对于钢丝绳及卷绳轴等部件的安装结构更加简单，在装配时只需先装配齿轮组件31，再将驱动螺母322紧配合安装于齿轮组件31的槽孔中，将驱动螺母322套在驱动螺杆321上，然后将驱动螺杆321装配在器械杆20中并与推拉机构40的端部连接固定，整个传动机构30的装配更加简单，提高了超声刀组装的便利性，简化了超声刀的传动结构，降低了生产制造的成本。
44.主要参照图4，在一实施例中，底座10内可设有安装支架101，安装支架101上固定有第一轴承103，齿轮组件31的输出端安装于第一轴承103的内圈中，驱动螺母322安装于齿轮组件31的输出端上。如此，可以进一步地提升装配的便利性，并提升机械能传递的效率。
45.其中，第一轴承103可采用d15轴承等，此处不限。
46.进一步地，参照图2及图4，齿轮组件31可包括主动齿轮311和与主动齿轮311啮合的被动齿轮312，主动齿轮311与输入轴连接，被动齿轮312设有槽孔，驱动螺母322紧配合安装于槽孔中，被动齿轮312与第一轴承103的内圈配合安装。如此，仅需设置两个齿轮，安装更加方便，制造成本也相对较低。
47.为便于外接电机等驱动装置，以实现自动控制刀头组件50的开合，在一实施例中，如图4所示，输入轴可为刀头卡盘33，底座10内可设有固定架102，底座10和固定架102内均设有第二轴承，刀头卡盘33穿过第二轴承与主动齿轮311连接。
48.本实施例中，刀头卡盘33上可套设有用于限制其沿轴向移动的第一挡圈331和/或第二挡圈332，第一挡圈331设于固定架102上，第二挡圈332设于主动齿轮311上。如此，可以避免刀头卡盘33在电机等驱动装置的振动下产生偏移错位，甚至从固定架102上脱落，有效提升了刀头卡盘33装配的稳固性，进而保证了超声刀使用的稳定性。
49.参照图3，在一实施例中，推拉机构40可为弯管组件，弯管组件包括套管41、弯管42、卡头43及推拉杆44，套管41套设于弯管42上，弯管42的一端与卡头43固定，弯管42的另一端与推拉杆44连接，卡头43与刀头组件50的内壳52卡接固定，推拉杆44与驱动螺杆321连接固定。
50.其中，为实现刀头组件50摆动，以提升该超声刀器械的操作灵活性，套管41可采用软胶材质等，弯管42可采用可弯曲变形且能够自动恢复的材质等，此处不做具体限定。
51.进一步地，为提升刀头组件50摆动的可控性，并使该超声刀具有多个自由度，基于上述实施例中，参照图2至图4，该多自由度超声刀还可包括卷绕有拉绳61的绕绳杆60及与拉绳61连接的弯头组件70，绕绳杆60设于底座10内，弯头组件70套设于弯管组件上并与刀
头组件50的外壳51连接。弯头组件70，用于在拉绳61的作用下弯头并带动刀头组件50摆动。
52.本实施例中，绕绳杆60的数量可为一个、两个或多个，拉绳61的数量也可为一根、两根或多根，此处不限。
53.本实施例中，底座10内可设置作为输入轴的弯头卡盘34，弯头卡盘34与绕绳杆60连接，弯头卡盘34适于外接电机等驱动装置，如此，实现了通过拉动拉绳61来调整刀头组件50的摆动幅度及方向。
54.如图2所示，本实施例中，弯头组件70可至少包括套设于弯管组件上的安装座71及转动设置于安装座71上的锥形块72，拉绳61的端部捆绑于锥形块72上，此处不限。
55.需要说明，当弯头组件70弯转时，弯管组件(即推拉机构40)也可以同步弯转，由于弯管42的结构特性，弯管组件在弯转同时能够以其端部弯管42为导向实现推拉移动，调整刀头组件50的张开与闭合状态。
56.请主要参照图3、图5至图7，为提升该超声刀器械的操作便利性，在一实施例中，刀头组件50可包括外壳51、内壳52、刀杆53和刀头54，内壳52沿外壳51的长度方向可移动地设置于外壳51中并与推拉机构40连接，刀杆53的一端设置于内壳52中，刀头54的固定端与外壳51铰接并与内壳52连接，以在内壳52的带动下张开或闭合钳口。
57.在现有技术中，换能器55一般设置在底座10内，这较大程度上限制了器械杆20内传动组件的结构，需采用刚性结构来保证换能器55与刀头54之间能量传递的高效性，但这却牺牲了超声刀的灵活性。
58.对此，本发明还做出了一项改进：
59.参照图7，在一实施例中，刀头组件50还可包括换能器55，换能器55设于内壳52中并与刀杆53连接，换能器55适于通过线缆与超声刀的主机连接。
60.本发明通过将换能器55集成于刀头组件50中，避免了连接刀头组件50与超声刀底座10的连接结构采用刚性结构，使超声刀的器械杆20内可设置柔性结构和摆动结构(也即，为设置上述的弯管组件及弯头组件70等创造了条件)，有利于提高超声刀器械的操作灵活性，并保证了换能器55与刀头54之间能量传递的高效性。
61.此外，在本实施例中，如图3及图6所示，该多自由度超声刀还可包括接线口104，接线口104设于底座10上并与刀头组件50的换能器55通过线缆连接，接线口104适于外接主机。
62.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种多自由度超声刀，其特征在于，所述超声刀包括：底座；器械杆，所述器械杆的一端固定于所述底座上；传动机构，包括齿轮组件及丝杆螺母机构，所述齿轮组件设于所述底座内且所述齿轮组件的输入端与输入轴连接，所述输入轴固定于所述底座内并适于外接驱动装置，所述丝杆螺母机构的一端设于所述底座内并与所述齿轮组件的输出端连接，所述丝杆螺母机构的另一端伸入至所述器械杆中；以及推拉机构，设于所述器械杆内，所述推拉机构与所述丝杆螺母机构连接，以在所述丝杆螺母机构的驱动下沿所述器械杆的长度方向移动；以及刀头组件，设于所述器械杆的另一端上，所述刀头组件与所述推拉机构连接，以在所述推拉机构的带动下张开或闭合钳口。2.如权利要求1所述的超声刀，其特征在于，所述丝杆螺母机构包括驱动螺杆及套设于所述驱动螺杆的驱动螺母，所述底座内设有安装支架，所述安装支架上固定有第一轴承，所述齿轮组件的输出端安装于所述第一轴承的内圈中，所述驱动螺母安装于所述齿轮组件的输出端上。3.如权利要求2所述的超声刀，其特征在于，所述齿轮组件包括主动齿轮和与所述主动齿轮啮合的被动齿轮，所述主动齿轮与所述输入轴连接，所述被动齿轮设有槽孔，所述驱动螺母紧配合安装于所述槽孔中，所述被动齿轮与所述第一轴承的内圈配合安装。4.如权利要求3所述的超声刀，其特征在于，所述输入轴为刀头卡盘，所述底座内设有固定架，所述底座和所述固定架内均设有第二轴承，所述刀头卡盘穿过所述第二轴承与所述主动齿轮连接。5.如权利要求4所述的超声刀，其特征在于，所述刀头卡盘上套设有用于限制其沿轴向移动的第一挡圈和/或第二挡圈，所述第一挡圈设于所述固定架上，所述第二挡圈设于所述主动齿轮上。6.如权利要求2所述的超声刀，其特征在于，所述推拉机构为弯管组件，所述弯管组件包括套管、弯管、卡头及推拉杆，所述套管套设于所述弯管上，所述弯管的一端与所述卡头固定，所述弯管的另一端与所述推拉杆连接，所述卡头与所述刀头组件的内壳卡接固定，所述推拉杆与所述驱动螺杆连接固定。7.如权利要求6所述的超声刀，其特征在于，所述超声刀还包括卷绕有拉绳的绕绳杆及与所述拉绳连接的弯头组件，所述绕绳杆设于所述底座内，所述弯头组件套设于所述弯管组件上并与所述刀头组件的外壳连接；所述弯头组件，用于在所述拉绳的作用下弯头并带动所述刀头组件摆动。8.如权利要求7所述的超声刀，其特征在于，所述弯头组件至少包括套设于所述弯管组件上的安装座及转动设置于所述安装座上的锥形块，所述拉绳的拉力端捆绑于所述锥形块上。9.如权利要求1所述的超声刀，其特征在于，所述刀头组件包括外壳、内壳、刀杆和刀头，所述内壳沿所述外壳的长度方向可移动地设置于所述外壳中并与所述推拉机构连接，所述刀杆的一端设置于所述内壳中，所述刀头的固定端与所述外壳铰接并与所述内壳连接，以在所述内壳的带动下张开或闭合所述钳口。
10.如权利要求9所述的超声刀，其特征在于，所述刀头组件还包括换能器，所述换能器设于所述内壳中并与所述刀杆连接，所述换能器适于通过线缆与所述超声刀的主机连接。

技术总结
本发明公开了一种多自由度超声刀，该多自由度超声刀包括底座、器械杆、传动机构、推拉机构及刀头组件。器械杆的一端固定于底座上。传动机构包括齿轮组件及丝杆螺母机构，齿轮组件与输入轴连接，输入轴固定于底座内并外接驱动装置，丝杆螺母机构的一端设于底座内并与齿轮组件的输出端连接，另一端伸入至器械杆中。推拉机构设于器械杆内，推拉机构与丝杆螺母机构连接，以在丝杆螺母机构的驱动下沿器械杆的长度方向移动。刀头组件设于器械杆的另一端上，刀头组件与推拉机构连接，以在推拉机构的带动下张开或闭合钳口。本发明改进了超声刀的结构，提高了超声刀器械的操作灵活性，该超声刀具有多个自由度，结构更简单，降低了生产成本。降低了生产成本。降低了生产成本。


技术研发人员：刘青 高轶明 李岩
受保护的技术使用者：苏州威森特医疗机器人有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/28