[发明专利]小尺度多腔道内窥镜连续体机械臂结构及制造方法

说明书

本发明提供了一种涉及连续体手术机器人领域的小尺度多腔道内窥镜连续体机械臂结构及制造方法，包括近端运动传递段、远端柔性弯曲段、顶端座、相机和LED、光纤、第一器械、第二器械、电磁传感器以及驱动丝，顶端座连接于远端柔性弯曲段上，远端柔性弯曲段连接于近端运动传递段上，驱动丝固定于远端柔性弯曲段上，相机和LED、电磁传感器以及光纤固定在顶端座上，远端柔性弯曲段通过拉动驱动丝实现弯曲，近端运动传递段将驱动丝的拉力传递给远端柔性弯曲段。本发明能够实现小尺度多腔道连续体机械臂的跨尺度制造方法，同时为小尺度内窥镜提供多个大直径内部器械腔道，实现器械之间的协作与配合，提高手术效率和精度，还能提供形状感知与电磁导航能力。

技术领域

本发明涉及连续体手术机器人领域，具体地，涉及小尺度多腔道内窥镜连续体机械臂结构及制造方法。

背景技术

目前，随着微创手术的发展，柔性内窥镜连续体机械臂在医疗器械领域得到越来越广泛的应用，尤其在人体腔道介入和脏器微创手术中，连续体机械臂凭借其结构微小紧凑、柔顺性高、灵活易控制等特性，相比于传统的刚性手术器械具备较大的优越性，能有效减少与人体内器官、组织的接触碰撞，减少对身体的伤害并精确定位病灶位置。

聚合物连续体机械臂在柔性手术机器人中尚比较少见，其通过在管状多腔聚合物的外壁上切除一定的材料，形成一个单一整体性的柔性器械。相比于传统铰链式蛇骨连续体机构(申请号为CN109895073A的中国专利，公开了“一种片弹簧驱动的连续体机器人；申请号为CN111230845B的中国专利，公开了“一种拉弯型连续体机器人单元及机器人”)，本专利提出的连续体机械臂可以通过单一材料一体化制造，并通过驱动丝的拉伸收缩来完成整体的弯曲和偏转，具备零部件数量少、装配过程简易、连续体机械臂内部弯曲摩擦小等优势。因此，挤出的连续体更适合用于制造小尺寸(3mm外径及以下)以及多个大内腔的手术器械，可以保证器械在人体腔道内有效弯曲偏转的同时，具备较大的内部腔道以通入探针和活检钳等其他检测工具。

目前的微创手术中往往需要柔性内窥镜连续体机械臂同时用多个手术器械对病灶区域进行手术操作，比如径向支气管超声探头和基于探头式的共聚焦显微内镜两种器械对病灶进行联合诊断，因此，在临床上使用双探头的内窥镜连续体机械臂具有较大的必要性。但是目前的内窥镜还没有在小直径的前提下(3mm)左右，实现多个大直径的内部腔道。这样的结构能实现上述的临床需求，因而这两方面的保证可以整体上提高医疗器械在病灶区域的操作、定位精度，从而提高手术过程的安全性和成功率。因此急需开发一种能同时保证双器械腔道，同时能提供多种感知能力的易于驱动和制造的小尺度多腔道的柔性内窥镜连续体机械臂。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种小尺度多腔道内窥镜连续体机械臂结构及制造方法。

根据本发明提供的一种小尺度多腔道内窥镜连续体机械臂结构，包括近端运动传递段、远端柔性弯曲段、顶端座、相机和LED、光纤、电磁传感器以及驱动丝，顶端座连接于远端柔性弯曲段上，远端柔性弯曲段连接于近端运动传递段上，驱动丝固定于远端柔性弯曲段上，相机和LED、电磁传感器以及光纤固定在顶端座上；

远端柔性弯曲段通过拉动驱动丝实现弯曲，近端运动传递段将驱动丝的拉力传递给远端柔性弯曲段。

优选的，近端运动传递段内设有传感器通道、第一器械通道、驱动丝通道一以及第二器械通道，传感器通道内通过相机线和驱动丝，驱动丝通道一内分别通过光纤、电磁线以及驱动丝，第一器械通入第一器械通道中，第二器械通入第二器械通道中。

优选的，远端柔性弯曲段包括中间圆盘、槽型切口、弯曲微梁以及基座，弯曲微梁连接于基座上，基座连接近端运动传递段，弯曲微梁连接中间圆盘，中间圆盘上设有槽型切口；

当驱动丝长度收缩，中间圆盘在一侧靠紧，弯曲微梁弯曲。

优选的，槽型切口对称分布于远端柔性弯曲段两侧，远端柔性弯曲段的弯曲角度通过槽型切口尺寸进行调节。