CN104739467A - 柔性驱动元件、末端执行器和外科手术器械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，公开了一种柔性驱动元件、末端执行器和外科手术器械。柔性驱动元件包括：头部、尾部、位于头部和尾部之间的板状本体，以及包覆于板状本体的至少一节非晶态合金套。在本发明技术方案中，非晶态合金套可以使柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，能够有效传递器械所需的驱动力，柔性驱动元件在弯转、击发和回退时，不易发生破坏性永久变形，可大大降低外科手术医生操作外科手术器械的难度，并且由于减少了焊接工序，加工工艺也较为简便。

Description

柔性驱动元件、末端执行器和外科手术器械
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种柔性驱动元件、末端执行器和外科手术器械。
背景技术
切割缝合器是外科手术中经常使用到的一种外科手术器械，具有切割和缝合组织的功能。如图1a所示，切割缝合器主要包括：手柄100、细长体200和末端执行器300，其中，手柄100用于***作者握持和操作，以提供控制和驱动，手柄100的远侧（操作时靠近操作者的一侧为近侧，远离操作者的一侧为远侧）通过细长体200与末端执行器300连接，末端执行器300在手柄100的驱动和控制下对组织执行切割和缝合。末端执行器按照其结构类型可分为直线式和弯转式两种，其中，如图1a和图1b所示，弯转式末端执行器的钉砧臂301和钉匣臂302可绕枢转轴303转动并锁定在合适的弯转角度。
弯转式末端执行器中一般都配置有可随钉砧臂和钉匣臂的转动而弯转的柔性驱动元件，如图1c所示，该柔性驱动元件212的本体采用多片板材叠焊而成，柔性驱动元件212的近侧端270与驱动杆（图中未示出）连接，柔性驱动元件212的远侧端284设置有刀刃287和用于闭合末端执行器的闭合销286和闭合凸缘（图中未示出）。使用时，操作者弯转末端执行器，将待切割的组织置于钉砧臂和钉匣臂形成的夹钳中，驱动手柄使驱动杆轴向推动柔性驱动元件212在弯转的末端执行器中前进，闭合销286和闭合凸缘将驱动末端执行器的钉砧臂和钉匣臂相对闭合而将组织夹紧，继而柔性驱动元件212驱动钉匣臂中的推钉滑块依次推动推钉器，推钉器进而将缝钉推出钉匣而完成击发，刀刃287则对夹持在夹钳中的组织进行切割，从而完成组织的切割与缝合。
现有技术存在的缺陷在于，柔性驱动元件在装配使用中，片材与片材之间容易出现焊点脱焊，这会引起片材与片材之间的挠曲分离，柔性驱动元件或者由于刚度不够无法有效传递器械所需的驱动力，或者会产生破坏性永久变形（指弹性体在外力作用下产生变形，当外力消失后变形不可恢复），影响到驱动行程，这些都会增加外科手术医生操作外科手术器械的难度，并且这种柔性驱动元件的加工工艺也较为复杂。这种问题在包含柔性驱动元件的其它类似外科手术器械中同样存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性驱动元件、末端执行器和外科手术器械，该柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，能够有效传递器械所需的驱动力，不易发生破坏性永久变形，可大大降低外科手术医生操作外科手术器械的难度，并且加工工艺也较为简便。
本发明实施例所提供的柔性驱动元件，包括：头部、尾部、位于所述头部和所述尾部之间的板状本体，以及包覆于所述板状本体的至少一节非晶态合金套。
在本发明技术方案中，非晶态合金套可以使柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，能够有效传递器械所需的驱动力，柔性驱动元件在弯转、击发和回退时，不易发生破坏性永久变形，可大大降低外科手术医生操作外科手术器械的难度，并且由于减少了焊接工序，加工工艺也较为简便。
可选的，所述非晶态合金套为单层带材绕制套或多层带材绕制套，所述带材厚度为0.025毫米～0.030毫米。单层或多层带材绕制套可以改善柔性驱动元件的刚度和柔度，并且加工工艺简便，成本较低。
较佳的，所述非晶态合金套至少为两节且间隔设置，所述至少两节非晶态合金套的总长度不小于所述板状本体长度的三分之二。这样可以满足柔性驱动元件的整体刚度和柔度，并且间隔设置非晶态合金套可以减少材料成本，减轻柔性驱动元件的重量。
可选的，所述头部和/或所述尾部与所述板状本体为一体结构，或者，所述头部和所述尾部分别与所述板状本体固定连接；所述头部为板状头部，所述板状头部的厚度不小于1毫米，所述板状本体的厚度为0.35毫米～0.5毫米。这样，板状头部可以为刀刃提供良好的刚性支撑，刀刃在进行多次切割后仍然能够保持锋利而不钝化，板状本体处于较佳的厚度可以使柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，不易发生破坏性永久变形。
可选的，所述板状本体包括不锈钢板状本体、钛镍记忆合金板状本体、铜锌铝记忆合金板状本体、铜锌镍记忆合金板状本体、非晶态合金板状本体、聚碳酸酯板状本体、聚对苯二酰对苯二胺板状本体或尼龙板状本体；所述非晶态合金套包括锆基非晶态合金套、铂基非晶态合金套、钇基非晶态合金套、钯基非晶态合金套或镁基非晶态合金套。
优选的，所述非晶态合金板状本体包括锆基非晶态合金板状本体、铂基非晶态合金板状本体、钇基非晶态合金板状本体、钯基非晶态合金板状本体或镁基非晶态合金板状本体。
优选的，所述锆基非晶态合金板状本体包括锆钛镍铜铍合金板状本体；和/或，所述锆基非晶态合金套包括锆镍铜铍合金套。
优选的，所述非晶态合金板状本体为含钛元素的非晶态合金板状本体。在非晶态合金板状本体中添加钛元素，可显著增加板状本体的强度。
可选的，所述非晶态合金套与所述板状本体粘接、镶接、铆接、焊接或铸接。
可选的，所述板状本体与所述非晶态合金套材质相同。
较优的，所述板状本体与所述非晶态合金套为一体结构。板状本体可与非晶态合金套在同一工艺中加工形成，柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，且加工成本较低。
本发明实施例所提供的末端执行器包括前述任一技术方案所述的柔性驱动元件。该末端执行器中柔性驱动元件能够有效传递器械所需的驱动力，不易发生破坏性永久变形，驱动行程较为精确，大大降低了外科手术医生操作外科手术器械的难度。
本发明实施例所提供的外科手术器械，包括前述技术方案的末端执行器，该外科手术器械的柔性驱动元件能够有效传递器械所需的驱动力，不易发生破坏性永久变形，使得器械具有较佳的操作精度和使用可靠性。
附图说明
图1a为切割缝合器整体结构示意图；
图1b为末端执行器弯转示意图；
图1c为现有的一种柔性驱动元件结构示意图；
图2a为本发明一实施例柔性驱动元件的结构示意图；
图2b为本发明一实施例柔性驱动元件的断面结构示意图；
图2c为头部、尾部与板状本体结构示意图；
图3为本发明另一实施例柔性驱动元件的结构示意图；
图4为柔性驱动元件与连接杆装配示意图；
图5a为本发明实施例的末端执行器结构示意图；
图5b为本发明实施例末端执行器的内部结构示意图。
附图标记：
100-手柄；200-细长体；300-末端执行器；301-钉砧臂；302-钉匣臂；
303-枢转轴；212-柔性驱动元件；270-近侧端；284-远侧端；287-刀刃；
286-闭合销；210-弯转连杆；1-头部；2-尾部；3-板状本体；
4-非晶态合金套；5-闭合结构；6-驱动杆；6a-连接头；6b-驱动杆本体；
8-刀刃。
具体实施方式
为了有效传递器械所需的驱动力，减少柔性驱动元件的破坏性永久变形，进而降低外科手术医生操作外科手术器械的难度，本发明实施例提供了一种柔性驱动元件、末端执行器和外科手术器械。在本发明技术方案中，非晶态合金套可以使柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，能够有效传递器械所需的驱动力，柔性驱动元件在弯转、击发和回退时，不易发生破坏性永久变形，可大大降低外科手术医生操作外科手术器械的难度，并且由于减少了焊接工序，加工工艺也较为简便。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2a至图2c所示，本发明实施例的柔性驱动元件，包括：头部1、尾部2、位于头部1和尾部2之间的板状本体3，以及包覆于板状本体3的至少一节非晶态合金套4。
头部1位于柔性驱动元件的远侧端，可设置刀刃8和用于闭合末端执行器的闭合结构5（例如工字梁或者王字梁等），尾部2位于柔性驱动元件的近侧端，可设置与驱动杆啮合的连接槽7。如图4所示，驱动杆6包括连接头6a和驱动杆本体6b，其中，连接头6a与柔性驱动元件尾部2的连接槽7啮合，驱动杆本体6b与器械的驱动部分（图中未示出）连接。板状本体3可以为单片柔性板材，也可以为叠焊或者堆叠的多片柔性板材。
板状本体3的具体材质不限，应具有较佳的弹性和韧性，可采用金属或非金属材质，其中金属材质的板状本体3可以通过机械轧制、冲压加工、铸造等工艺成型，非金属材质的板状本体3可以通过注塑、挤压等工艺成型。例如，板状本体3可以为不锈钢（例如SUS304、SUS301）板状本体、钛镍（Ti-Ni）记忆合金板状本体、铜锌铝（Cu-Zn-Al）记忆合金板状本体、铜锌镍（Cu-Zn-Ni）记忆合金板状本体、非晶态合金（例如，Zr-Ti-Ni-Cu-Be锆钛镍铜铍合金)板状本体、聚碳酸酯（PC）板状本体、聚对苯二酰对苯二胺（PPA）板状本体或尼龙（Nylon）板状本体等。其中，非晶态合金板状本体可以为锆基非晶态合金板状本体、铂基非晶态合金板状本体、钇基非晶态合金板状本体、钯基非晶态合金板状本体或镁基非晶态合金板状本体等。优选的，非晶态合金板状本体为含钛元素的非晶态合金板状本体（例如Zr-Ti-Ni-Cu-Be锆钛镍铜铍合金板状本体）。在非晶态合金板状本体中添加钛元素，可显著增加板状本体的强度。
非晶态合金套4应具有一定的刚度和柔度，可以为锆基非晶态合金套（例如Zr-Ni-Cu-Be锆镍铜铍合金套)、铂基非晶态合金套（例如Pt-Cu-Ni-P铂铜镍磷合金套）、钇基非晶态合金套（例如Y-Sc-Al-Co钇钪铝钴合金套）、钯基非晶态合金套（例如Pd-Cu-Ni-P钯铜镍磷合金套）或镁基非晶态合金套（例如Mg-Cu-Ag-Gd镁铜银钆合金套）等。
考虑到医疗器械的应用场合，非晶态合金套4应具备优异的防腐蚀性能，上述材质的非晶态合金套强度和韧性较好，并且耐腐蚀性较佳，可防止因锈蚀而造成的手术事故。以锆基非晶态合金为例，其屈服强度为1900MPa；维氏硬度为550；密度为6.03g/cm3；冲击强度为8J/cm3；弹性为2.0%原有形状；杨氏模量为93GPa；比强度为311kNm/Kg。此外，非晶态合金套4也可以采用与板状本体3相同的材质，例如，两者均采用Zr-Ti-Ni-Cu-Be锆钛镍铜铍。
非晶态合金套4的具体结构形式不限，例如可以为单层带材绕制套或多层带材绕制套，带材厚度为0.025毫米～0.030毫米，可以通过单辊旋辊急冷法等工艺制作成型。单层或多层带材绕制套可以改善柔性驱动元件的刚度和柔度，并且加工工艺简便，成本较低。
板状本体3虽然具有较佳的弹性和韧性，容易弯折，但由于刚度不够，自身无法有效传递器械所需的驱动力，在板状本体3外侧包覆非晶态合金套4可以使柔性驱动元件的刚度增加，以有效传递器械所需的驱动力，易于实现外科手术器械的功能，并且能够使柔性驱动元件保持一定的柔度，易于弯转且弯转后弹性变形量较小，柔性驱动元件在弯转、击发和回退时，不易发生破坏性永久变形，可大大降低外科手术医生操作外科手术器械的难度。与现有技术相比，柔性驱动元件的片材数量减少，可仅采用一片柔性板材，大大减少了焊接工序，加工工艺也较为简便。此外，由于板状本体3被非晶态合金套4包覆，即使板状本体3采用叠焊的多片柔性板材，非晶态合金套4也能够有效防止板材的挠曲分离。
可选的，头部1和/或尾部2与板状本体3为一体结构，或者，头部1和尾部2分别与板状本体3固定连接（可以采用铆接、焊接等连接方式）。如图2c所示，头部1为板状头部，板状头部的厚度不小于1毫米，板状本体3的厚度为0.35毫米～0.5毫米。板状头部可以采用金属材质或非金属材质。板状头部采用金属材质时，可以直接加工形成刀刃8；板状头部也可以采用刚度较好的非金属材质，刀刃8通过镶嵌工艺镶嵌于板状头部（或者刀刃8通过焊接、粘接等方式与板状头部连接）。金属材质的板状头部可与非金属材质的板状本体通过金属嵌件注塑工艺制成一体。如果板状头部采用非金属材质，板状本体采用金属材质，则板状头部与板状本体也可以通过金属嵌件注塑工艺制成一体。板状头部可以为刀刃8提供良好的刚性支撑，刀刃8在进行多次切割后仍然能够保持锋利而不钝化，板状本体3处于较佳的厚度可以使柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，能够有效传递器械所需的驱动力，不易发生破坏性永久变形（板状本体3厚度太薄会导致柔性驱动元件刚度不够，无法实现向前进给以使末端执行器执行闭合、切割和缝合等动作，板状本体3厚度太厚则会导致柔性驱动元件柔度不够，不容易弯转）。
非晶态合金套4可以采用粘接、镶接、铆接、焊接或铸接的方式与板状本体3连接。如果板状本体3与非晶态合金套4采用相同的材质，较优的，板状本体3与非晶态合金套4为一体结构，这样，板状本体3可与非晶态合金套4在同一工艺中加工形成，柔性驱动元件具有较佳的刚度和柔度，且装配工序减少，加工成本较低。
如图3所示，非晶态合金套4可以至少为两节且间隔设置，至少两节非晶态合金套4的总长度不小于板状本体3长度的三分之二。这样可以满足柔性驱动元件的整体刚度和柔度，并且间隔设置非晶态合金套4可以减少材料成本，减轻柔性驱动元件的重量。
如图5a和图5b所示，本发明实施例还提供了一种末端执行器，包括前述任一实施例的柔性驱动元件212。通过驱动弯转连杆210可使末端执行器的钉砧臂301和钉匣臂302绕枢转轴303转动，从而使末端执行器弯转。通过驱动手柄使驱动杆6轴向推动柔性驱动元件212在弯转的末端执行器中前进，可进行末端执行器的闭合、对组织的切割与缝合。该末端执行器中柔性驱动元件212能够有效传递器械所需的驱动力，不易发生破坏性永久变形，驱动行程较为精确，大大降低了外科手术医生操作外科手术器械的难度。
值得一提的是，末端执行器不限于具有切割和缝合功能的末端执行器，只要末端执行器为弯转式并且需要柔性驱动元件驱动，均可采用本发明实施例所提供的柔性驱动元件。例如，仅具有切割功能或者仅具有缝合功能的弯转式末端执行器等。
本发明实施例所提供的外科手术器械，包括前述技术方案的末端执行器，该外科手术器械的柔性驱动元件能够有效传递器械所需的驱动力，不易发生破坏性永久变形，使得器械具有较佳的操作精度和使用可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种柔性驱动元件，其特征在于，包括：头部（1）、尾部（2）、位于所述头部（1）和所述尾部（2）之间的板状本体（3），以及包覆于所述板状本体（3）的至少一节非晶态合金套（4）。
2.如权利要求1所述的柔性驱动元件，其特征在于，所述非晶态合金套（4）为单层带材绕制套或多层带材绕制套，所述带材厚度为0.025毫米～0.030毫米。
3.如权利要求1所述的柔性驱动元件，其特征在于，所述非晶态合金套（4）至少为两节且间隔设置，所述至少两节非晶态合金套（4）的总长度不小于所述板状本体（3）长度的三分之二。
4.如权利要求1所述的柔性驱动元件，其特征在于，
所述头部（1）和/或所述尾部（2）与所述板状本体（3）为一体结构，或者，所述头部（1）和所述尾部（2）分别与所述板状本体（3）固定连接；
所述头部（1）为板状头部，所述板状头部的厚度不小于1毫米，所述板状本体（3）的厚度为0.35毫米～0.5毫米。
5.如权利要求1所述的柔性驱动元件，其特征在于，
所述板状本体（3）包括不锈钢板状本体、钛镍记忆合金板状本体、铜锌铝记忆合金板状本体、铜锌镍记忆合金板状本体、非晶态合金板状本体、聚碳酸酯板状本体、聚对苯二酰对苯二胺板状本体或尼龙板状本体；
所述非晶态合金套（4）包括锆基非晶态合金套、铂基非晶态合金套、钇基非晶态合金套、钯基非晶态合金套或镁基非晶态合金套。
6.如权利要求5所述的柔性驱动元件，其特征在于，所述非晶态合金板状本体包括锆基非晶态合金板状本体、铂基非晶态合金板状本体、钇基非晶态合金板状本体、钯基非晶态合金板状本体或镁基非晶态合金板状本体。
7.如权利要求6所述的柔性驱动元件，其特征在于，
所述锆基非晶态合金板状本体包括锆钛镍铜铍合金板状本体；和/或，所述锆基非晶态合金套包括锆镍铜铍合金套。
8.如权利要求5所述的柔性驱动元件，其特征在于，所述非晶态合金板状本体为含钛元素的非晶态合金板状本体。
9.如权利要求1～8任一项所述的柔性驱动元件，其特征在于，所述非晶态合金套（4）与所述板状本体（3）粘接、镶接、铆接、焊接或铸接。
10.如权利要求1所述的柔性驱动元件，其特征在于，所述板状本体（3）与所述非晶态合金套（4）材质相同。
11.如权利要求10所述的柔性驱动元件，其特征在于，所述板状本体（3）与所述非晶态合金套（4）为一体结构。
12.一种末端执行器，其特征在于，包括如权利要求1～11中任一项所述的柔性驱动元件（212）。
13.一种外科手术器械，其特征在于，包括如权利要求12所述的末端执行器。
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